中壓變頻器散熱裝置優(yōu)化改造研究與實踐

武鍇 趙志濤 王春娟

摘要：本文系統(tǒng)性分析了長輸管道輸油主泵配套的中壓變頻器散熱系統(tǒng)存在的問題及其產(chǎn)生的原因，然后針對性地進(jìn)行優(yōu)化改造，研制了一種新型散熱裝置，在解決原有問題的同時又達(dá)到了節(jié)能降耗的效果，為企業(yè)節(jié)省了運行成本，安全及經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：長輸管道;變頻器;散熱;節(jié)能降耗

為了節(jié)能降耗，目前長輸管道離心式輸油主泵一般采用變頻泵。變頻泵需要配套的變頻器，目前變頻器一般為中壓變頻器。變頻器散熱系統(tǒng)運行的好壞，直接決定其能否安全平穩(wěn)運行。高壓變頻器的散熱系統(tǒng)，主要是針對功率開關(guān)器件設(shè)計的，原因在于高壓變頻器發(fā)熱的絕大部分是由功率開關(guān)器件的損耗功率引起的，而且功率開關(guān)器件本身對溫度比較敏感，溫度的變化會影響器件的開通和關(guān)斷過程，影響高壓變頻器的工作性能。本文系統(tǒng)性分析了中壓變頻器散熱系統(tǒng)存在的問題及其產(chǎn)生的原因，并針對性地研制了一種新型散熱裝置。

1 中壓變頻器散熱系統(tǒng)存在的問題

中壓變頻器配有上面所提到的強制風(fēng)冷設(shè)備。進(jìn)風(fēng)口位于逆變部分的前門上。標(biāo)準(zhǔn)的隔柵可以選配空氣過濾系統(tǒng)以減少變頻器內(nèi)部的空氣污染。空氣過濾器可以在變頻器運行時在柜體外面進(jìn)行更換。采用內(nèi)循環(huán)風(fēng)冷降溫的模式，需要加裝空調(diào)進(jìn)行輔助降溫，目前長輸管道油主泵配套的變頻器基本都采用此種方式。輸油主泵運行時，變頻器內(nèi)部溫度一般在40度以上，夏季時能達(dá)到50度以上，已經(jīng)超過高報警設(shè)定值，極易造成甩泵事件的發(fā)生，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運行安全平穩(wěn)。若采取加裝空調(diào)強制制冷的方式，必須安裝2臺10匹以上的空調(diào)，投資大、后期耗電量高，不利于降本增效和節(jié)能降耗

2 產(chǎn)生的原因分析

通過現(xiàn)場調(diào)查、資料查詢、工藝分析，發(fā)現(xiàn)中壓變頻器運行時內(nèi)部溫度較高的原因有：一是采用內(nèi)循環(huán)風(fēng)冷降溫，變頻器運行過程中散發(fā)的熱量只能聚集在變頻間室內(nèi)，無法排放到室外;二是現(xiàn)有空調(diào)的功率太小，不能滿足降溫需求;三是夏季溫度較高。

經(jīng)過對比分析和現(xiàn)場驗證，發(fā)現(xiàn)中壓變頻器運行時內(nèi)部溫度較高的主要原因是內(nèi)循環(huán)風(fēng)冷降溫，變頻器運行過程中散發(fā)的熱量只能聚集在變頻間室內(nèi)，無法排放到室外。采用強制風(fēng)冷方式需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮散熱風(fēng)道。散熱風(fēng)道的設(shè)計應(yīng)在充分考慮單元散熱的要求下，應(yīng)盡量優(yōu)化。

3 新型散熱裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

鑒于此問題，研制了一種新型散熱裝置，能高效將變頻器運行過程中產(chǎn)生的熱量排放至室外，變內(nèi)循環(huán)為外循環(huán)。

新型散熱裝置由柔性軟管、排風(fēng)通道、雙吊桿支架、過濾裝置、自垂百葉風(fēng)口組成。柔性軟管與變頻器自帶排風(fēng)口連接，作為進(jìn)風(fēng)口，采用帆布材質(zhì)，既可以實現(xiàn)與變頻器自帶排風(fēng)口的無縫銜接也可降低風(fēng)機(jī)的振動。排風(fēng)通道采用不銹鋼，通過焊接在一起，能有效防止熱量外散。排風(fēng)通道延伸至變頻器機(jī)柜間墻壁外側(cè)，將變頻器產(chǎn)生的熱風(fēng)排放至室外。雙吊桿支架沿排風(fēng)通道成U型設(shè)置，頂部通過膨脹螺絲固定在屋頂上，由支架、吊耳、L型不銹鋼、角鋼組成，沿排風(fēng)通道雙向設(shè)置，L型不銹鋼對折焊接在排風(fēng)通道上，中間加襯鑄鐵角鋼，兩邊的L型不銹鋼以及鑄鐵角鋼采用螺栓連接的方法，以便連接牢固。鑄鐵角鋼采用焊接工藝，頂部彎折出吊耳，支架與吊耳采用螺栓連接的方式。過濾裝置采用網(wǎng)格狀不銹鋼方框，設(shè)置在變頻器間墻壁與出風(fēng)口之間，防止雜物進(jìn)入排風(fēng)道。自垂百葉風(fēng)口設(shè)置在變頻間墻壁外側(cè)，風(fēng)口朝外。

4 新型散熱裝置安裝要求

排風(fēng)道內(nèi)表面應(yīng)光滑，外表面應(yīng)平整無空洞和裂縫，斷面平整且無毛邊，接口無縫隙，其尺寸偏差、驗收檢驗均符合標(biāo)準(zhǔn)并由出廠合格證。排風(fēng)道應(yīng)符合要求。安裝前檢查其尺寸是否符合設(shè)計要求，并檢查上下洞口是否垂直，如果有不符合要求的要對洞口進(jìn)行修整。安裝前必須對排風(fēng)道的標(biāo)志、尺寸及外觀進(jìn)行檢查，并校對型號及層號，檢查合格后將排風(fēng)道放在指定位置。外墻開孔拆除：對原外墻開出風(fēng)口和井風(fēng)口，利用電鎬等進(jìn)行拆除，上出風(fēng)口應(yīng)在其主梁下方開孔，下進(jìn)風(fēng)口距地面500mm，同時盡可能對外墻瓷磚減少破壞，拆除后殘土及時外運。風(fēng)管與變頻間柜連接時，在出風(fēng)口出加裝帆布軟接頭，其軟接頭的斷面尺寸應(yīng)與出風(fēng)口一致，長度不宜小于200mm，松緊度應(yīng)適宜，柔性軟管可緩沖風(fēng)機(jī)的振動。風(fēng)道安裝時，出風(fēng)口在上側(cè)，進(jìn)風(fēng)口在下側(cè)，其接口處應(yīng)嚴(yán)密。風(fēng)道雙吊桿支架在風(fēng)道就位后，應(yīng)保證橫擔(dān)平直，吊桿不扭轉(zhuǎn)，雙吊桿受力均勻。本工程考慮采用從左側(cè)開始，逐項運送的安裝方法，按風(fēng)道上的代號順序安裝。

為了保證排風(fēng)道安裝尺寸和垂直度能符合設(shè)計要求，應(yīng)首先彈出預(yù)留洞的中心線，以中心線為基準(zhǔn)，進(jìn)行修整。就位前對排風(fēng)道應(yīng)再度檢查，排風(fēng)道必須完整無損，若一旦發(fā)現(xiàn)缺陷，必須進(jìn)行修整。排風(fēng)道在施工安裝過程中為防止雜物掉入排風(fēng)道內(nèi)，排風(fēng)道口應(yīng)采用遮蓋措施。自垂百葉風(fēng)口屬單層調(diào)節(jié)百葉式送風(fēng)口，采用此作為回風(fēng)口，安裝時活門與邊框應(yīng)開關(guān)自如，有利于后面安裝和過濾器的配套。在安裝風(fēng)道過程中必須用線錘校正排風(fēng)道的垂直位置，保證位置垂直準(zhǔn)確。為規(guī)范和方便排風(fēng)道與變頻器的連接，生產(chǎn)預(yù)制時應(yīng)測量處相應(yīng)的尺寸，且安裝位置符合設(shè)計要求。

5 取得的成效

該裝置已在某原油管道投入使用，經(jīng)過半年的運行驗證，在使用原有空調(diào)的基礎(chǔ)上能有效降低變頻器的內(nèi)部運行溫度，能將變頻器內(nèi)部運行溫度控制在30℃以下，極大提高了變頻器的安全性和可靠性，確保了變頻器運行安全平穩(wěn)，圓滿實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

6 結(jié)論

通過對中壓變頻器散熱系統(tǒng)的改造，有效解決了原有系統(tǒng)存在的問題，提高了設(shè)備的可靠性和安全性，且節(jié)能降耗效果顯著，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

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作者簡介：武鍇（1982-），男，工程師，主要從事油氣長輸管道安全管理及生產(chǎn)運行管理研究工作。