火电厂空冷变频间降温通风设计探讨冀红旺

火电厂空冷变频间降温通风设计探讨冀红旺

冀红旺

（内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司内蒙古乌海市016000）

摘要：随着大型火力发电厂空冷机组的不断投运，部分电厂存在空冷变频器发热量大，房间内热量散发不出去，影响设备正常工作等问题。若不能有效排除空冷变频间内的热量，导致变频器柜体内及房间温度持续升高，达到一定数值时，电气系统的保护便会报警、跳闸，影响空冷系统正常运行,甚至出现机组停机现象。因此寻找一种既节能又有效的空冷变频间降温通风设计在当前尤为重要。本文结合实例对火电厂空冷变频间降温通风设计进行探讨。

关键词：火电厂；空冷变频间；降温通风设计

1几种降温通风方式的比较

1.1变频间冷却方式的比较

目前变频间常见的冷却方式主要有3种：一是密闭式降温冷却，二是直接蒸发冷却，三是空气-水冷却。

空调密闭冷却方式采用密闭循环的冷却方式，其优点是室外空气与室内隔绝，避免含尘空气的侵入，室内空气的洁净度大大提高，空调系统的滤网清洗周期大大延长，减轻了现场设备维护量；其缺点是系统耗电量大，维护管理复杂，并且空调柜机室外气温越高制冷能力越大幅度衰减，冷媒直接蒸发的空调机组送风温度过低会造成变频器控制机柜内壁空气结露，产生安全隐患。

直接蒸发冷却方式受当地通风干球温度与湿球温度的限制，而且由于采用全新风直流，所以对新风的空气洁净度及通风设备空气过滤器的要求较高。再加上电厂内运行环境差，空调系统的过滤网清洗频繁，电厂运行维护压力很大。

空-水冷却降温方式相比较于直接蒸发冷却降温的方式，由于通风系统使室外空气与室内隔绝，保证了室内空气质量，所以减轻了现场设备维护量；相比较于空调密闭冷却方式，耗电量很小，仅为空调密闭降温系统的1/5，节约了能源，运行成本低，运行可靠。

1.2气流组织的比较

变频间冷却降温系统形式通常大体上分为上送上排和下送上排2种，其中上送上排形式又分为上送全面直排风、上送局部排风及上送综合排风等。考虑到下送方式通常采用地板送风，为避免室内扬尘，送风口往往很大，施工难度也较大，故暂不讨论该方式。

由于上送方式较易实现且不占用室内使用空间，故针对变频间的特殊性，本文讨论排风系统方案有3种：方案一为上送风变频器局部排风，方案二为上送综合排风，方案三为上送全面直排风。各方案工作原理如下：

方案一：上送变频器局部排风。送风管在顶部，送风口向下送风，在变频器的排风口设置风管，变频装置的排风通过风道直接进入空冷装置进行热交换，由工艺冷却水直接将高压变频装置的排风热量带走，经降温的冷风排回至室内。此方式常与空-水冷却系统配套使用。

方案二：上送综合排风。送风管在顶部，送风口向下送风，在变频器的排风口设置风管，用屋顶风机排至室外，同时在室内设置轴流排风机排出室内剩余的热量。此方式常与直接蒸发冷却系统配套使用。

方案三：上送全面直排风。送风管在顶部，送风口向下送风，在变频间的屋面设置屋顶风机直接排至室外，不设置风管。此方式常与直接蒸发冷却系统配套使用。

3种方案的优缺点对比可以看出，从初投资看，方案三最省，方案一较高，方案二次之；从系统的简洁程度看，方案三最佳，其次是方案一，最后是方案二；从变频器安全运行的角度看，方案一安全性最好，方案三较好，方案二较差。故力求简化排风系统且保证变频器的运行安全性时推荐采用方案三。

2案例分析

某2×300MW空冷机组改扩建工程空冷变频间布置在汽机房A列毗屋6.30m，分单元式布置。共设有2个空冷变频间，房间面积分别为100m2，每个变频间布置30台变频柜。每台变频器发热量为3kW，设备总散热量为90kW，维护结构及其他室内照明引起的冷负荷为50kW，则空冷变频间室内冷负荷为140kW。空冷变频间变频柜分3排布置，每排布置10台变频柜。

2.1通风量计算

空冷变频间为无人值守房间，室内温湿度应满足工艺设备的运行要求。变频间要求可参考常用配电装置室的工艺要求，夏季室内环境温度不高于40℃。经计算比较室内设计温度设定为37℃时最经济合理。该变频间采用了全新风降温通风方式，室外新风经直接空调机组过滤降温后送入室内，吸收热量后的热空气由屋顶风机排至室外。依据经验估算，考虑变频柜通过柜体散入房间的热量为总热量的1/3，其余2/3由屋顶风机连接管道从设备顶部排热风口直接排至室外，则排至室外余热量为60kW。

（1）排风量计算

L1＝Q/0.28cρavΔt=60×1000/0.28×1.01×1.125×（48-37）=17337m3/h（1）

Δt=tex-tin

式中：L1为空冷变频间排风量，m3/h；Q为排至室外的余热量，W；c为空气比热熔，取1.01kJ（/kg•℃）；ρav为进排风平均密度，kg/m3；Δt为进排风温度差，℃，不应超过15℃；tin，tex为进排风温度，tin取变频间室内温度，一般要求配电间环境温度控制在不超过40℃，tex取变频柜内顶部排风温度48℃。

（2）降温送风量计算

设备散发至变频间的余热量为30kW，室内照明等其他冷负荷为12kW，则室内冷负荷为42kW。室内所需送风量为

式中：L2为室内冷负荷所需送风量，m3/h；Q为设备散发至室内余热量维护结构等其他冷负荷，W；hin为室内设计状态点的空气焓值，kJ/kg，由焓湿图查得；hs为送风状态点的空气焓值，kJ/kg，由焓湿图查得。

2.2设备选型

平衡送风量和排风量，在变频间屋顶设置有3台No7风量为10128m3/h的屋顶风机机械排风。每台屋顶风机布置位置与每排变频柜相对应。根据室内所需送风量，在变频间屋面设置2台全新风屋顶风冷冷风型空调机组，每台风量为16000m3/h。高峰期间2台设备同时运行。

2.3降温通风及屋顶排风

采用了全新风的降温通风设计，变频柜内大量热量由屋顶排风机排出室外，减小了降温通风的制冷量和送风量。

2.4运行效果

电厂自投运以来，由专业空调公司负责维护管理，室内温度保持在35℃左右，空调通风设备及降温系统运行良好。

3变频柜间其他的通风降温机组方案

空冷岛变频柜间的通风降温方案有多种，除已介绍的几种集中送风方案外，还存在其他的一些处理方案：一种是在空冷岛变频柜间设置若干台独立的分体空调柜机的设计方案，在案例中室内设计温度为37℃，变压器散至室内的热量为100ｋＷ，如变频柜把全部的散热量230.4ｋＷ均排至室内，此时分体空调柜机需要消除的余热为330.4ｋＷ。在北方夏季室外温度较低的地区，采用分体空调柜机的方案无法有效利用室外温度比室内设计温度低的特点。而在冬季室内仍需消除余热时，柜式空调室外机无法运行。另外还有一种方案是在变频柜本体上安装机柜空调，把变频柜内的热量散至室内环境。

4结语

综上所述，空冷变频间降温通风主要设备是电制冷空调机组，通过全年连续运行来保证室内的环境温度，运行过程中需要消耗大量的电能，为了节约能源，在条件许可的情况下，某电厂考虑了采用直接蒸发式冷却降温装置。由于空冷岛变频柜间设备本身的特点，决定了它对环境的苛刻要求。无论采用什么形式的降温设计方案都应围绕着效果与节能这两个要素，既要体现出设计的效果又要最大程度地节约能源是今后空冷岛变频柜间暖通设计的主要方向。

参考文献：

[1]中高压变频器冷却方案比较和选型分析[J].王永鑫.电气传动自动化.2015(03)

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5035—2004火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程［S］.北京：中国电力出版社，2004.

[3]龚恺恺.凝泵变频器运行故障分析及应对措施[J].浙江电力，2015（3）：48-51.