西門子變頻器的散熱處理方案

在高壓循環(huán)水泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)中，采用了容量為1250kw的znr型智能高壓西門子變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，控制循環(huán)水泵電機(jī)，極大地改善了工藝操作人員工作條件，提高了設(shè)備的起動性能，實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速，而且節(jié)約了電能，從而達(dá)到節(jié)能降耗、減少設(shè)備噪聲污染的目的。由于高壓變頻器內(nèi)部元件對環(huán)境要求比較嚴(yán)格，溫度過高而引起的設(shè)備故障比例較大，因此必須使西門子變頻器散熱降溫，來確保變頻器安全長周期運(yùn)行。
　　
　　2、變頻器組成
　　
　　高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，它主要由以下三部分組成：旁路柜、變壓器柜、功率控制柜。廠家為使高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的散熱，使用4臺三相離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，功率控制柜頂為2臺風(fēng)機(jī)，變壓器柜頂為2臺風(fēng)機(jī)。三相風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為3300m3/h。
　　
　　當(dāng)西門子變頻器滿負(fù)荷工作時(shí)，其總損耗（轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚┘s為系統(tǒng)額定功率的4%，1250kw的高壓西門子變頻器的zui大散熱功率為，1250×4％＝50kw。如此大的熱量如果全部排放到安裝變頻器的室內(nèi)，將會使室內(nèi)溫度迅速升高，嚴(yán)重影響變頻器的正常運(yùn)行。
　　
　　3、西門子變頻器散熱問題的解決
　　
　　西門子變頻器散熱可以通過在變頻器室內(nèi)安裝空調(diào)、加裝風(fēng)道或采用水空冷裝置來實(shí)現(xiàn)冷卻。如果采用加裝空調(diào)方式，1匹空調(diào)的制冷量大致為2000大卡，換算成單位乘以1.162，5匹空調(diào)的制冷量為11.6kw，要想滿足MT8100ie系統(tǒng)需要，至少需6個(gè)5匹的空調(diào)，這將大大增加了投資成本。而在高壓西門子變頻器上加裝水空冷裝置，其施工難度較大，因此我們選擇了在變頻器室加裝通風(fēng)風(fēng)道的方式來解決高壓變頻器室內(nèi)溫度升高的問題。
　　
　　具體作法是在機(jī)柜上面安裝風(fēng)道，將西門子變頻器產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)道直接排放到室外，由變頻器室的進(jìn)風(fēng)口不斷補(bǔ)充冷風(fēng)，對系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
　　
　　西門子PLC系統(tǒng)的通風(fēng)量為qf，假定進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速v不超過3m/s，由qf=s×v可知，進(jìn)風(fēng)口的面積s≈qf/v。由此計(jì)算出進(jìn)風(fēng)口的面積約為4m2，并且在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置了空氣過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔為5×5mm。
　　
　　根據(jù)風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱原理，
　　
　　△q=△t×qf×cp×ρ
　　
　　式中：
　　
　　△q—系統(tǒng)總的損耗功率；
　　
　　△t—空氣進(jìn)口與出口的溫差；
　　
　　qf—總的通風(fēng)量；
　　
　　cp—空氣的比熱：1005j/kg℃；
　　
　　ρ—空氣的密度：1.165kg/m3。
　　
　　根據(jù)以上條件計(jì)算出△t=50000/（3300×4×1.005×1.165）=3.24℃（空氣進(jìn)口與出口的溫差）。
　　
　　采用開放式風(fēng)道冷卻，室外環(huán)境溫度小于28℃時(shí)，設(shè)備運(yùn)行溫度能夠維持在變壓器76℃、功率柜33℃以下，*符合高壓西門子變頻器變壓器柜溫度小于95℃、功率柜的溫度小于40℃的運(yùn)行環(huán)境要求。經(jīng)過風(fēng)道散熱后，可以將高壓變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在40℃以下，滿足了高壓變頻器對運(yùn)行環(huán)境溫度的要求，從而，保證了高壓變頻器室內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境。