目前，高壓變頻調速節(jié)能技術已在電力行業(yè)中得到廣泛應用。隨著600MW及以上機組成為火力發(fā)電的主力機型，高壓變頻器在引風機、一次風機、凝結泵等變頻節(jié)能改造應用中的容量，也都在逐步提高到2000kW以上。高壓變頻器應用中的設備散熱和運行環(huán)境問題成為直接影響變頻器自身運行可靠性和機組安全穩(wěn)定的重要因素。而且，隨著變頻器裝機容量和功率的增加，其輔助冷卻系統(tǒng)的投資和運營成本也逐漸成為項目實施不可小覷的一個重要環(huán)節(jié)。采取配套適用的高壓變頻專用冷卻系統(tǒng)，對提高設備安全穩(wěn)定性能、降低輔助冷卻系統(tǒng)的運營成本，實現(xiàn)高壓變頻節(jié)能項目收益最大化，具有積極意義。
1?? 兩種冷卻方案比較
大唐某電廠根據(jù)節(jié)能降耗措施的需要，對3#、4#機組配套的2240kW一次風機系統(tǒng)實施變頻節(jié)能改造。按照變頻器額定功率2240kW、變頻器效率96%計算，每臺高壓變頻器的額定發(fā)熱量。即：如果將變頻器室內(nèi)環(huán)境維持在允許工作溫度范圍內(nèi)，必須將變頻器產(chǎn)生的熱量全部帶出室外，避免變頻器室內(nèi)出現(xiàn)熱量累積。因此，每臺變頻器對制冷或熱交換系統(tǒng)的冷量需求約90kW。
如果采用空調方式冷卻，那么，每小時需要將消耗36kWh的電能用于變頻器本體散熱。這不僅需要大量的設備投資，還需要以損失一次風機變頻器節(jié)約的電量作為代價；既不經(jīng)濟也不符合變頻改造的初衷。采用風道冷卻方式，可以節(jié)能；但是又會因現(xiàn)場粉塵原因，帶來設備維護量大、易引發(fā)設備故障等影響設備運行安全。
經(jīng)過多方研究論證，結合現(xiàn)場的安裝位置和空間情況，為兩臺HARVERT系列一次風機高壓變頻器分別采用了空-水冷卻系統(tǒng)和密閉冷卻系統(tǒng)。從而，既滿足設備運行安全，又解決了冷卻系統(tǒng)運行成本高的問題，達到節(jié)能降耗的目的。
1.1空-水冷卻方案
3#機組A一次風機現(xiàn)場空間位置較大，適合采用空間需求較大的空-水冷卻系統(tǒng)。
1.1.1系統(tǒng)介紹
BLH-CK系列空－水冷卻系統(tǒng)，從根本上解決了單位散熱密度高、功率大，有效提高系統(tǒng)安全可靠性、降低運營成本的問題。該系統(tǒng)是一種可將變頻器柜頂排出的熱風100%進行熱交換冷卻的高效、環(huán)保、節(jié)能的封閉式冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)由于其采用完全機械型式設計，較空調等電力、電子設備而言系統(tǒng)簡單，具有明顯的安全、可靠性。
其工作原理是：將變頻器的熱風通過風道直接通過空冷裝置進行熱交換，由交換器內(nèi)部的冷卻水管道與熱空氣進行非介質接觸式交換，直接將變頻器散失的熱量帶走；避免變頻器對室內(nèi)環(huán)境形成加熱作用?？绽溲b置的供水壓力在0.25~0.35MPa、冷水溫度不大于33 ℃時，即可保證熱風經(jīng)過交換器后，將變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在40℃以下。從而，保證了變頻器室內(nèi)良好的運行環(huán)境。
同時，由于房間密閉，變頻器利用室內(nèi)的循環(huán)風進行設備冷卻，具有粉塵度低，維護量小的特點；減少了環(huán)境對變頻器功率柜、控制柜運行穩(wěn)定性的不利影響?？?水冷卻系統(tǒng)結構原理圖如下：
該系統(tǒng)具備以下幾方面的特點：
1)設備安裝簡單、快捷。
2)設備使用壽命長，故障率低，性能可靠。
3)運營成本低?？眨鋮s系統(tǒng)的運營成本只有同等熱交換功率空調冷卻方式的1/5~1/8。
4)變頻器免維護周期長、維護量低小，環(huán)境衛(wèi)生。
1.1.2安全性能評價
該系統(tǒng)設備整體安裝于高壓變頻器室墻外，冷卻水與循環(huán)風完全分離，水管線在變頻室外與高壓設備明確分離，確保高壓設備室不會受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故；避免冷卻水管線在高壓室內(nèi)布局容易出現(xiàn)破裂后漏水危及高壓設備運行安全的嚴重事故發(fā)生。在空-水冷卻系統(tǒng)的設計當中，為了防止空冷裝置出口側凝露帶水排入室內(nèi)，對空－水冷卻裝置的出風口、風速等指標進行設計計算；保證良好的排壓情況下，運行安全穩(wěn)定。同時，冷卻系統(tǒng)提供風機、空－水冷卻裝置的故障報警檢測點，可遠傳至DCS。
1.2 密閉冷卻方案
3#機組B一次風機現(xiàn)場空間位置有限，采用占地面積較小的密閉冷卻系統(tǒng)。
1.2.1 系統(tǒng)介紹
密閉式冷卻系統(tǒng)采用R134a制冷劑作為熱交換介質，利用高效制冷壓縮機組進行冷熱量轉換。室內(nèi)熱交換器直接安裝于變頻器功率柜柜頂，柜頂排出的熱風經(jīng)熱交換器后由制冷劑直接將熱量帶到室外；通過壓縮機組將熱量散失到大氣中。該系統(tǒng)能夠保證變頻器始終處于30~35℃運行環(huán)境，大幅度延長濾網(wǎng)更換周期減少現(xiàn)場維護量。且不受現(xiàn)場安裝空間、位置、環(huán)境溫度等條件限制，具有更強的適應能力。制冷壓縮機組安裝于變頻器附近，允許在-15~+45℃環(huán)境溫度下持續(xù)工作。
