中压变频器散热装置优化改造研究与实践

武锴 赵志涛 王春娟

摘要：本文系统性分析了长输管道输油主泵配套的中压变频器散热系统存在的问题及其产生的原因，然后针对性地进行优化改造，研制了一种新型散热装置，在解决原有问题的同时又达到了节能降耗的效果，为企业节省了运行成本，安全及经济效益显著。

关键词：长输管道;变频器;散热;节能降耗

为了节能降耗，目前长输管道离心式输油主泵一般采用变频泵。变频泵需要配套的变频器，目前变频器一般为中压变频器。变频器散热系统运行的好坏，直接决定其能否安全平稳运行。高压变频器的散热系统，主要是针对功率开关器件设计的，原因在于高压变频器发热的绝大部分是由功率开关器件的损耗功率引起的，而且功率开关器件本身对温度比较敏感，温度的变化会影响器件的开通和关断过程，影响高压变频器的工作性能。本文系统性分析了中压变频器散热系统存在的问题及其产生的原因，并针对性地研制了一种新型散热装置。

1 中压变频器散热系统存在的问题

中压变频器配有上面所提到的强制风冷设备。进风口位于逆变部分的前门上。标准的隔栅可以选配空气过滤系统以减少变频器内部的空气污染。空气过滤器可以在变频器运行时在柜体外面进行更换。采用内循环风冷降温的模式，需要加装空调进行辅助降温，目前长输管道油主泵配套的变频器基本都采用此种方式。输油主泵运行时，变频器内部温度一般在40度以上，夏季时能达到50度以上，已经超过高报警设定值，极易造成甩泵事件的发生，严重影响生产运行安全平稳。若采取加装空调强制制冷的方式，必须安装2台10匹以上的空调，投资大、后期耗电量高，不利于降本增效和节能降耗

2 产生的原因分析

通过现场调查、资料查询、工艺分析，发现中压变频器运行时内部温度较高的原因有：一是采用内循环风冷降温，变频器运行过程中散发的热量只能聚集在变频间室内，无法排放到室外;二是现有空调的功率太小，不能满足降温需求;三是夏季温度较高。

经过对比分析和现场验证，发现中压变频器运行时内部温度较高的主要原因是内循环风冷降温，变频器运行过程中散发的热量只能聚集在变频间室内，无法排放到室外。采用强制风冷方式需要在结构设计时考虑散热风道。散热风道的设计应在充分考虑单元散热的要求下，应尽量优化。

3 新型散热装置的结构及工作原理

鉴于此问题，研制了一种新型散热装置，能高效将变频器运行过程中产生的热量排放至室外，变内循环为外循环。

新型散热装置由柔性软管、排风通道、双吊杆支架、过滤装置、自垂百叶风口组成。柔性软管与变频器自带排风口连接，作为进风口，采用帆布材质，既可以实现与变频器自带排风口的无缝衔接也可降低风机的振动。排风通道采用不锈钢，通过焊接在一起，能有效防止热量外散。排风通道延伸至变频器机柜间墙壁外侧，将变频器产生的热风排放至室外。双吊杆支架沿排风通道成U型设置，顶部通过膨胀螺丝固定在屋顶上，由支架、吊耳、L型不锈钢、角钢组成，沿排风通道双向设置，L型不锈钢对折焊接在排风通道上，中间加衬铸铁角钢，两边的L型不锈钢以及铸铁角钢采用螺栓连接的方法，以便连接牢固。铸铁角钢采用焊接工艺，顶部弯折出吊耳，支架与吊耳采用螺栓连接的方式。过滤装置采用网格状不锈钢方框，设置在变频器间墙壁与出风口之间，防止杂物进入排风道。自垂百叶风口设置在变频间墙壁外侧，风口朝外。

4 新型散热装置安装要求

排风道内表面应光滑，外表面应平整无空洞和裂缝，断面平整且无毛边，接口无缝隙，其尺寸偏差、验收检验均符合标准并由出厂合格证。排风道应符合要求。安装前检查其尺寸是否符合设计要求，并检查上下洞口是否垂直，如果有不符合要求的要对洞口进行修整。安装前必须对排风道的标志、尺寸及外观进行检查，并校对型号及层号，检查合格后将排风道放在指定位置。外墙开孔拆除：对原外墙开出风口和井风口，利用电镐等进行拆除，上出风口应在其主梁下方开孔，下进风口距地面500mm，同时尽可能对外墙瓷砖减少破坏，拆除后残土及时外运。风管与变频间柜连接时，在出风口出加装帆布软接头，其软接头的断面尺寸应与出风口一致，长度不宜小于200mm，松紧度应适宜，柔性软管可缓冲风机的振动。风道安装时，出风口在上侧，进风口在下侧，其接口处应严密。风道双吊杆支架在风道就位后，应保证横担平直，吊杆不扭转，双吊杆受力均匀。本工程考虑采用从左侧开始，逐项运送的安装方法，按风道上的代号顺序安装。

为了保证排风道安装尺寸和垂直度能符合设计要求，应首先弹出预留洞的中心线，以中心线为基准，进行修整。就位前对排风道应再度检查，排风道必须完整无损，若一旦发现缺陷，必须进行修整。排风道在施工安装过程中为防止杂物掉入排风道内，排风道口应采用遮盖措施。自垂百叶风口属单层调节百叶式送风口，采用此作为回风口，安装时活门与边框应开关自如，有利于后面安装和过滤器的配套。在安装风道过程中必须用线锤校正排风道的垂直位置，保证位置垂直准确。为规范和方便排风道与变频器的连接，生产预制时应测量处相应的尺寸，且安装位置符合设计要求。

5 取得的成效

该装置已在某原油管道投入使用，经过半年的运行验证，在使用原有空调的基础上能有效降低变频器的内部运行温度，能将变频器内部运行温度控制在30℃以下，极大提高了变频器的安全性和可靠性，确保了变频器运行安全平稳，圆满实现了预期目标。

6 结论

通过对中压变频器散热系统的改造，有效解决了原有系统存在的问题，提高了设备的可靠性和安全性，且节能降耗效果显著，为企业创造了良好的安全效益和经济效益，达到了预期目标。

参考文献：

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[2]續明进，张皓，董武，等.高压变频器散热与通风的设计[J].变频器世界，2006，（03）：68-71.

[3]张英.高压变频器在大功率电机节能改造中的应用研究[J]. 科技资讯，2015（26）

作者简介：武锴（1982-），男，工程师，主要从事油气长输管道安全管理及生产运行管理研究工作。