火電廠變頻器室空調改造設計探討

江聲

摘 要：隨著社會經濟的發展，人們對環保節能意識的提高，對火電廠進行節能減排改造已經成為當前電廠改造的主要工作之一，針對電廠引風機的變頻改造是電廠改造的一項重要措施。變頻器室是引風機變頻器主要的工作環境，而且變頻器對工作環境要求較高，因此維持變頻器室內溫度的穩定是變頻器室空調設計工作的重要課題。文章在此背景下對火電廠變頻器室的空調系統設計進行了探討。

關鍵詞：火電廠；變頻器室；空調改造設計

中圖分類號：TM925.12 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0029-01

1 概 述

變頻器在電廠節能改造過程中發揮著重要作用，對穩定風機電壓、減少風機電能消耗等有著十分重要的作用。目前常用的變頻器由變壓器、控制器以及功率單元等組成，由于風機的工作電壓較高，因此變頻器電子元件在運行時散發出大量的熱量，使得室內溫度大幅度提高，相對于發電廠其他電氣設備間，其室內單位面積發熱量更大。

高溫、潮濕、塵埃或腐蝕性氣體的環境會加速變頻器電子元件的腐蝕損壞，導致變頻器出現接觸不良以及短路等問題，從而影響電廠正常運營，甚至造成嚴重的生產安全事故。另外，潮濕、高溫的工作環境還會縮短變頻器的使用壽命，從而增多變頻器元件的更換次數，進而增加電廠運行成本，不利于電廠生產的經濟效益。因此，為確保變頻器工作環境，電廠一般配置專門的變頻器室，且變頻器室還配有空調系統。

2 變頻器間布置及概況

本文結合某工程實例，對變頻器間空調系統設計改造方案進行分析。某火電廠位于江蘇，該地區冬季空調設計干球溫度為-4 ℃，相對濕度為65%，夏季空調設計干球溫度為31 ℃，相對濕度為73%。該工程引風機變頻器間由電廠一就地配電間改造，室內已設置空調系統，但實際運行過程中，空調系統制冷效果差，不能滿足設備運行溫度要求。為了滿足工程要求，本文對此空調系統所需進行的改造措施進行一些探討。

該引風機變頻器間的設備布置以及室內的原有空調措施如圖1所示。此變頻器室由電廠原配電間改造，室內布置有四臺變頻器。工程試運行時，空調設備保留原配電間吊頂式空調，每臺空調室內機額定制冷量12 kW，空調系統未做改造。

通過分析本變頻器室對工作環境溫度的要求，每臺變頻器容量800 kW，發熱量約24 kW（按變頻器額定容量的3%計算），該變頻器室內設備散熱共約96 kW。原空調系統總制冷量僅48 kW，在理論上不能滿足制冷要求，實際工作中即使僅其中兩臺變頻柜運行亦經常發出高溫警報。

針對這一問題設計人員進行了現場踏勘，對室內溫度進行了測試分析。測試結果顯示，機柜周邊溫度最高，尤其是功率柜及變壓器柜散熱排風口處。通過分析結果發現該變頻器室內的變頻器經常發出高溫警報的原因有兩點：①空調制冷量不足。②變壓器柜局部散熱量較大，且其散熱風機排風對室內氣流的組織有一定影響。以上兩點因素導致了室內熱量無法被及時排除，制冷效果較差。所以，在對變頻器室空調系統改造時需要考慮到以上因素。

3 變頻器室空調系統改造方案分析

目前，國內對設備機房空調系統設計的研究已經取得了不錯的進展，形成了多種設計思路，提出了多種設計方案，其中有些是適合本工程案例的。結合當前常見的幾種設計思路，設計者提出了以下兩種較可行的改造設計方案，供工程改造選擇。

3.1 增設機房專用空調方案

系統工作原理是完全利用設備機房專用空調產生冷量，通過冷空氣在變頻器室內的循環，吸收變頻器元件運行產生的熱量，從而達到降溫目的。這種降溫方式可以在室外溫度較高的工況下，達到有效的降溫效果；但是該方案需要增加的設備較多，會占用較多的室內空間，而且無法利用室外的新風，所有變頻器產生的熱量均由空調承擔，因此空調的工作負荷較大，耗能亦較大。

3.2 增設全新風空調系統和排風系統方案

系統工作原理是利用空調機將室外的空氣經過過濾、降溫除濕處理后送入室內，然后在室內經過空氣循環帶走變頻器元件產生的熱量，從而達到降溫的效果；同時利用排風機直接排除一部分熱量。

同前一種方案相比，第二種方案的新風機組可根據室內溫度狀況，調節運行方式，既可以充分利用室外新風，而且又可以在室外溫度較高時起到很好的降溫效果。并且該方案的投入成本和運行成本均較前者低，符合節能環保的理念。

4 變頻器室空調系統改造設計

根據以上分析，本工程最終采用了第二種空調設計方案。保留了室內原有空調系統，在此基礎上增設一套全新風降溫系統和排風系統。

降溫系統選用直接蒸發式全新風空氣處理機組，制冷量26 kW，送風量5 300 m3/h；排風系統選用管道式軸流風機與變壓器柜排風口通過風管連接，總排風量約4 800 m3/h，室內保持微正壓。

該改造方案中新增系統的具體運行方式是：在冬季，只開啟新風機組的通風機，將室外低溫空氣經過濾后直接輸入室內，再通過排風機排出室外進行循環，室內設備散熱，降低室內溫度，確保變頻器在冬季正常運行；而在夏季和春秋過渡季節，則同時開啟新風機組壓縮機與通風機，將室外空氣進過降溫處理后再輸入室內，消除室內設備發熱量，同時風管式風機直接排除變壓器端排出的熱空氣；若室內溫度高于28 ℃時，再開啟室內原空調系統。這樣，既能直接排除了部分熱量，又利用了外界新風，節約了能源。

該空調系統實際運行過程中，變頻器間室內溫度冬季保持在15 ℃左右，夏季保持在28 ℃左右，均能滿足變頻器正常工作對環境溫度的要求，且室內保持微正壓，可有效防止室外灰塵進入室內。由此證實該變頻器間空調系統經改造后，可取得良好的降溫效果。

另外，考慮到原空調設備間距較大，本設計方案將新風空調送風管道設置在房間正中，采用了方形散流器送風，結合原有空調系統，從而提高了冷風在室內分布的均勻度，提高了降溫效果。

5 結 語

本文只是針對所舉例的工程項目，經過分析選擇的空調改造方案，并根據該工程的特點進行了探討。基于全國各個區域氣候條件差異較大，且不同的工程項目有其不同的特點，并非本文推薦的改造方案能適用于所有項目，需要注意。

參考文獻：

[1] 李志統，潘燈.某發電廠高壓變頻器室空調系統改造設計探討[J].制冷空調與電力機械，2010，（7）.

[2] 王振起.天津市內燃機廠機加車間空調改造設計[J].工程建設與設計，2000，（5）.