一種緊湊型集成化結(jié)構(gòu)的大容量高壓變頻調(diào)速裝置

唐東明， 梁曉燕

（國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，南京210032）

1 引 言

近年來(lái)，節(jié)能減排成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。在火力發(fā)電廠中，風(fēng)機(jī)和水泵是主要能耗設(shè)備，通常情況下其輸入能量的15%～20%被電機(jī)、風(fēng)機(jī)或水泵本身所消耗，約35%～50%的輸入能量被擋板或閥門節(jié)流所消耗，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

高壓變頻器通過(guò)改變高壓電動(dòng)機(jī)定子繞組的頻率，從而改變同步轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，是目前最有效的節(jié)能方式之一。并且高壓變頻器可以改善工藝，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高工作效率，也被廣泛用于石油化工、冶金鋼鐵等行業(yè)，其前景廣闊。

在我國(guó)，也迎來(lái)了高壓變頻器爆發(fā)式增長(zhǎng)時(shí)期，各廠家均推出自己的高壓變頻裝置，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。這就要求相關(guān)廠家控制設(shè)備的成本，降低生產(chǎn)、調(diào)試、服務(wù)以及用戶維護(hù)成本，提高自己產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 研發(fā)背景

高壓變頻裝置一般由單獨(dú)的旁路柜、變壓器柜、功率單元柜和控制柜四個(gè)部分拼柜組成，目前市場(chǎng)上的許多高壓變頻器組成柜體多，占地面積大，風(fēng)機(jī)數(shù)量多，在包裝、運(yùn)輸過(guò)程中需要拆線，到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再拼柜接線。增加了不少工作量，并且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

對(duì)于1000kW 以下的變壓器柜而言，變壓器本體高度不需要那么高，由于為了并柜的需要，將旁路柜、變壓器柜、功率單元柜的高度設(shè)計(jì)成一樣，造成變壓器柜空間的浪費(fèi)。本裝置針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提出一種針對(duì)1000kW 以下功率等級(jí)的小型化高壓變頻裝置，將變壓器柜、功率柜、控制柜一起集成在一個(gè)柜體。減少占地面積和體積，運(yùn)輸裝卸簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)緊湊。

3 設(shè)計(jì)思路

3.1 總體設(shè)計(jì)思路

本文通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種緊湊集成結(jié)構(gòu)的高壓變頻器包括2 個(gè)可旋轉(zhuǎn)控制室，1 個(gè)控制進(jìn)出線室，變頻功率單元，變壓器單元。其特征在于柜體分上下兩部分，變壓器單元位于裝置下部。裝置上部分前后兩部分，前部放置控制室、控制進(jìn)出線室，后部放置變頻功率單元。

圖1

裝置中，冷卻風(fēng)有2 路，一路是通過(guò)裝置下部前后兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)入裝置，經(jīng)過(guò)變壓器鐵芯，然后從裝置前側(cè)控制室與變頻功率單元之間的空間處，由頂部風(fēng)扇排出；一路從裝置上部后側(cè)進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)入裝置，經(jīng)過(guò)變頻功率單元，也通過(guò)裝置前側(cè)控制室和變頻功率單元之間的空間處，與第1 路風(fēng)同時(shí)排出。前側(cè)控制室與其后側(cè)的通風(fēng)空間采用半密閉設(shè)計(jì)，控制室內(nèi)的熱風(fēng)，也同時(shí)通過(guò)通風(fēng)空間由頂部風(fēng)機(jī)排出。

前側(cè)的控制室為可旋轉(zhuǎn)形式，在檢修時(shí)可以打開，便于觀察變頻功率單元的檢查和維護(hù)。

裝置前側(cè)的上下門可以獨(dú)自打開，在裝置需要帶電檢查調(diào)試時(shí)，有效地做到對(duì)于人員安全的防護(hù)。

3.2 柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1、圖2 是該緊湊集成結(jié)構(gòu)的高壓變頻裝置的實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖，圖1（b）包括前側(cè)左控制單元7、前側(cè)中控制單元8、前側(cè)右控制單元9、變頻功率單元11 在裝置上部；變壓器單元10 在裝置下部；和上左前門1、下左前門2、裝置底座3、下右前門4、裝置側(cè)門5、頂部散熱風(fēng)機(jī)6 一起組成緊湊集成結(jié)構(gòu)的高壓變頻裝置。裝置側(cè)門5 上，留有和相鄰柜體的接線孔，設(shè)備進(jìn)出線均從側(cè)面進(jìn)出。減少底部開挖電纜溝的工作量。

圖1（c）中，將前側(cè)左控制單元7、前側(cè)中控制單元8能夠旋轉(zhuǎn)打開，便于觀察變頻功率單元11 的前部情況，也便于變頻功率單元11 的前部零部件裝配。

圖2 裝置實(shí)物照片

3.3 風(fēng)路設(shè)計(jì)

圖1（d）中冷卻風(fēng)從共同風(fēng)道經(jīng)頂部散熱風(fēng)機(jī)6 排出。風(fēng)道分2 路，一路通過(guò)下左前門2，下右前門4 的進(jìn)風(fēng)窗以及后部的進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)入，經(jīng)由變壓器單元10 中部，流向共同風(fēng)道；另一路從后上部進(jìn)風(fēng)窗進(jìn)入，經(jīng)由變頻功率單元11，流向共同風(fēng)道。

4 結(jié) 語(yǔ)

此種柜型能解決1000kW 功率以下的高壓變頻裝置的占地體積大，安裝不便的問(wèn)題；減少客戶單獨(dú)建房的費(fèi)用，降低用戶投資；減少裝卸、接線的工作量。

該種緊湊型集成結(jié)構(gòu)的高壓變頻裝置質(zhì)量和可靠性很高，且大大降低了生產(chǎn)成本。該裝置可以在切合生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上滿足設(shè)備和變頻器的配套使用，同時(shí)還減少了資金的投入，可向使用風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)推廣。