變電站就地智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

熊春雷，王曉強(qiáng)，吳棉廷，溫焯飛，曹 旭

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更加迅速，電力的需求急劇增加，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行是重中之重。隨著智能技術(shù)水平的提升，越來越多的智能變電站投入運(yùn)行。智能變電站采用高度集成化的智能設(shè)備（合并單元、智能終端等），通過交換機(jī)、光纖配電架（Optical Distribution Frame，ODF）等設(shè)備構(gòu)建“三層兩網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能設(shè)備間信息共享和互操作。而在智能變電站系統(tǒng)中，智能柜占據(jù)著核心地位，保證其內(nèi)部設(shè)備穩(wěn)定正常運(yùn)行是一項(xiàng)重要的任務(wù)。在空間密閉、設(shè)備密集的就地智能柜內(nèi)，柜內(nèi)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行于高溫、高濕、多塵的環(huán)境，傳統(tǒng)的就地智能柜空調(diào)發(fā)揮的效果有限，為了改善智能柜空調(diào)通風(fēng)散熱效果，本文設(shè)計(jì)的變電站就地智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置采用一體式模塊化設(shè)計(jì)通過一體式機(jī)身經(jīng)各功能模塊封裝組成，主要包括冷凝器防塵模塊、換熱器防塵模塊、換熱器散熱模塊、空調(diào)防塵聯(lián)動(dòng)模塊以及積塵告警模塊等，實(shí)現(xiàn)了多維度防塵，且具備防塵網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)控功能，在積灰嚴(yán)重時(shí)及時(shí)發(fā)出告警信息。從而保證空調(diào)的長(zhǎng)期正常運(yùn)行，大大延長(zhǎng)柜式空調(diào)運(yùn)行壽命和穩(wěn)定性，避免因溫度過高而導(dǎo)致的設(shè)備受損，造成電力設(shè)備事故，同時(shí)對(duì)運(yùn)維人員提升工作效率有重要意義[1-3]。

1 就地智能柜的柜式空調(diào)存在的問題

目前就地智能柜柜式空調(diào)存在以下問題[4,5]。

（1）空調(diào)外循環(huán)風(fēng)機(jī)易積灰積塵。由于空調(diào)的冷凝器和換熱器的進(jìn)出風(fēng)口位于智能柜后柜面板上，容易被灰塵覆蓋，影響空調(diào)的熱交換性能。

（2）空調(diào)結(jié)構(gòu)比較緊湊，過濾網(wǎng)難以清理。需要通過多人協(xié)作，借助多種工具，拆除空調(diào)外殼后，才能進(jìn)行過濾網(wǎng)清理，過程耗時(shí)耗力。

（3）缺乏對(duì)空調(diào)防塵網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)控。運(yùn)行中需依靠人工定期巡視檢查智能柜空調(diào)運(yùn)作情況，且由于智能柜柜式空調(diào)結(jié)構(gòu)較為封閉，難以判斷其積灰情況。

2 智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置的設(shè)計(jì)

2.1 功能特點(diǎn)

本文設(shè)計(jì)的變電站就地智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置主要功能特點(diǎn)如下文所述。

（1）一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)易改造安裝。該裝置采用磁吸與彈簧卡口雙重固定設(shè)計(jì)思路，通過磁鐵、彈簧卡口的雙重固定，在不影響原有智能柜柜式空調(diào)功能結(jié)構(gòu)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)靈活簡(jiǎn)單快捷的安裝。

（2）拆裝高效快捷，提高維護(hù)效率。通過模塊化的設(shè)計(jì)思路，可將冷凝器防塵模塊、換熱器防塵模塊中的防塵網(wǎng)與裝置分離，能夠?qū)崿F(xiàn)防塵網(wǎng)單人作業(yè)的快速高效拆裝，無須任何輔助工作，實(shí)現(xiàn)智能柜防塵網(wǎng)的高效清潔維護(hù)。

（3）高性能防塵透氣，提升熱交換效率。裝置在冷凝器吸風(fēng)口配置高性能防塵透氣網(wǎng)，在阻隔灰塵的同時(shí)亦能保證透氣性，確?？照{(diào)熱交換順利進(jìn)行。

（4）雙重防塵過濾，提升過濾效果。裝置在熱換器采用百葉窗與防塵網(wǎng)的雙重防塵過濾設(shè)計(jì)，在冷凝器待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉百葉窗，徹底隔絕灰塵。在冷凝器工作狀態(tài)下打開百葉窗，開啟散熱通道，通過防塵網(wǎng)有效隔絕灰塵。

（5）外置強(qiáng)力驅(qū)風(fēng)裝置，強(qiáng)化空調(diào)散熱效果。在換熱器散熱片外覆蓋強(qiáng)力驅(qū)風(fēng)風(fēng)扇，在空調(diào)制冷時(shí)加快熱循環(huán)進(jìn)程，提高空調(diào)制冷性能。

（6）防塵網(wǎng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升運(yùn)維工作效率。利用灰塵監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)防塵網(wǎng)的積灰情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在積灰嚴(yán)重時(shí)裝置發(fā)出告警，提醒運(yùn)維人員及時(shí)對(duì)防塵網(wǎng)進(jìn)行清洗。

（7）與冷凝器工作狀態(tài)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多維度防塵。利用激光傳感技術(shù)對(duì)冷凝器工作模式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)熱換器雙重防塵模式的切換，在冷凝器待機(jī)模式下關(guān)閉百葉窗，進(jìn)入靜態(tài)防塵模式，在冷凝器工作狀態(tài)下打開百葉窗，啟動(dòng)換熱器散熱模塊，開啟強(qiáng)力散熱防塵模式。

（8）通用性設(shè)計(jì)思路，適用于任意類型就地智能柜加裝?？刹鹗阶詣?dòng)防塵裝置在原有就地智能柜機(jī)構(gòu)上進(jìn)行加裝。同時(shí)，通用性的設(shè)計(jì)思路能夠?qū)崿F(xiàn)任意類型就地智能柜的安裝，滿足大范圍推廣。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

研制一種可拆卸防雨帶主動(dòng)散熱風(fēng)扇的通風(fēng)裝置，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 可拆卸防雨帶主動(dòng)散熱風(fēng)扇的通風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)

裝置三視圖和軸測(cè)圖如圖2所示。

圖2 裝置三視圖和軸測(cè)

通風(fēng)裝置安裝到機(jī)柜效果如圖3所示。

圖3 通風(fēng)裝置安裝到機(jī)柜效果

特點(diǎn)如下文所述。

（1）裝置整體可以免工具拆卸，采用磁吸加機(jī)械彈簧壓緊，便于拆修清潔維護(hù)，如圖4所示。

圖4 通風(fēng)裝置可免工具拆卸

采用拉環(huán)卡位結(jié)構(gòu)，手動(dòng)拉松單個(gè)強(qiáng)磁鐵可讓磁鐵磁吸或者脫吸，旋轉(zhuǎn)到卡位可固定拉環(huán)，實(shí)現(xiàn)免工具安裝與拆卸。具備金屬?gòu)椈蓧壕o，強(qiáng)磁與彈簧共同作用，穩(wěn)固可靠。

（2）裝置帶散熱風(fēng)扇和電動(dòng)百葉窗，該裝置的百葉窗和散熱風(fēng)扇與機(jī)柜空調(diào)同步啟停。傳感器控制百葉窗打開關(guān)閉和風(fēng)扇的啟動(dòng)停止。傳感器可檢測(cè)到機(jī)柜空調(diào)風(fēng)扇葉的啟停。當(dāng)機(jī)柜空調(diào)遠(yuǎn)行時(shí)，傳感器監(jiān)測(cè)到空調(diào)風(fēng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出電信號(hào)讓百葉窗打開且散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)向外排氣。當(dāng)機(jī)柜空調(diào)風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，散熱風(fēng)扇停止且百葉窗關(guān)閉，有效防止粉塵進(jìn)入，如圖5所示。

圖5 帶散熱風(fēng)扇和電動(dòng)百葉窗后視圖

（3）軟橡膠圈可以增強(qiáng)通風(fēng)裝置與機(jī)柜密封性，避免灰塵雨水進(jìn)入。上下進(jìn)氣窗口內(nèi)部邊緣用軟橡膠密封，中間有軟橡膠上下隔離，磁鐵加強(qiáng)軟橡膠與機(jī)柜表面壓緊，提高進(jìn)風(fēng)出風(fēng)窗口密封性，避免進(jìn)出風(fēng)混淆。防護(hù)罩頂部為4°傾斜面，利于排水，避免雨水集聚在頂部。如圖6所示。

圖6 帶散熱風(fēng)扇和電動(dòng)百葉窗后視和側(cè)視

（4）進(jìn)氣窗口防雨板和過濾網(wǎng)板可拆除更換或者清洗灰塵，窗口帶卡槽，可便于安裝拆卸。如圖7所示。

圖7 帶散熱風(fēng)扇和電動(dòng)百葉窗進(jìn)氣窗口防雨板和過濾網(wǎng)板分解圖

（5）可檢測(cè)過濾網(wǎng)板灰塵。當(dāng)灰塵集聚較多堵塞網(wǎng)板孔時(shí)，傳感器檢測(cè)發(fā)出信號(hào)，提示燈亮，提示檢修人員更換或者清洗過濾網(wǎng)板。如圖8所示。

圖8 濾網(wǎng)板灰塵檢測(cè)器安裝位置示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

變電站就地智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置的關(guān)鍵技術(shù)如下文所述。

（1）采用一體式箱式金屬機(jī)身，強(qiáng)度高防護(hù)性能好。采用磁吸與彈簧卡口雙重固定方式與就地智能柜柜式空調(diào)可靠連接，拆裝過程高效、省時(shí)、省力，節(jié)約人力資源成本。

（2）冷凝器防塵模塊采用高性能防塵透氣網(wǎng)，既可阻隔灰塵進(jìn)入冷凝器，也能保證冷凝器能正常吸入空氣完成熱交換。同時(shí)，該防塵透氣網(wǎng)可從裝置拆卸分離，方便清潔。

（3）換熱器防塵模塊采用百葉窗與防塵網(wǎng)的雙重防塵設(shè)計(jì)，在冷凝器待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉百葉窗，徹底隔絕灰塵，防止灰塵覆蓋在換熱器散熱片上影響散熱效果。在冷凝器工作狀態(tài)下打開百葉窗，開啟散熱通道，通過防塵網(wǎng)有效隔絕灰塵。百葉窗與防塵網(wǎng)可從裝置拆卸分離，方便清潔。

（4）換熱器散熱模塊配置了強(qiáng)力驅(qū)風(fēng)風(fēng)扇，在冷凝器工作時(shí)加快熱循環(huán)進(jìn)程，同時(shí)將灰塵從散熱片驅(qū)散。

（5）空調(diào)防塵聯(lián)動(dòng)模塊應(yīng)用激光傳感技術(shù)，對(duì)冷凝器工作模式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并于冷凝器防塵模塊和換熱器散熱模塊聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱換器雙重防塵模式的切換，在冷凝器待機(jī)模式下關(guān)閉百葉窗，進(jìn)入靜態(tài)防塵模式，在冷凝器工作狀態(tài)下打開百葉窗，啟動(dòng)換熱器散熱模塊，開啟強(qiáng)力散熱防塵模式。

（6）積塵告警模塊應(yīng)用灰塵監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)防塵網(wǎng)的積灰情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在積灰嚴(yán)重的情況下，通過LED燈閃爍發(fā)出告警，提醒運(yùn)維人員及時(shí)對(duì)防塵網(wǎng)進(jìn)行清洗。

4 結(jié) 論

變電站就地智能柜柜式空調(diào)的可拆式自動(dòng)防塵裝置能夠有效提高就地智能柜柜式空調(diào)的防塵能力，延長(zhǎng)空調(diào)維護(hù)的周期和運(yùn)行的壽命，確保智能柜內(nèi)設(shè)備始終處于良好的工作環(huán)境，并且能夠及時(shí)發(fā)出空調(diào)清潔預(yù)警，方便運(yùn)維人員及時(shí)處理空調(diào)防塵網(wǎng)。裝置獨(dú)特的一體式模塊化結(jié)構(gòu)，拆裝過程簡(jiǎn)易快捷，極大地提高了運(yùn)維人員維護(hù)智能柜柜式空調(diào)的工作質(zhì)量和效率。

該裝置設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊，可應(yīng)用于各變電站智能柜柜式空調(diào)，實(shí)現(xiàn)智能柜柜式空調(diào)的自動(dòng)防塵功能。該裝置技術(shù)經(jīng)成果轉(zhuǎn)化后具有極大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。