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兩種不同冷卻方式在高壓變頻應用中的對比分析目前，高壓變頻調速節能技術已在電力行業中得到廣泛應用。

案例背景介紹

1. 引言

隨着600MW及以上機組成為火力發電的主力機型，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定的重要因素。而且，隨着變頻器裝機容量和功率的增加，其輔助冷卻系統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節。採取配套適用的高壓變頻專用冷卻系統，對提高設備安全穩定性能、降低輔助冷卻系統的運營成本，實現高壓變頻節能項目收益最大化，具有積極意義。

案例實施與應用情況

2　設備概況

北京京能高安屯燃氣熱電有限責任公司燃氣-蒸汽聯合循環機組，採用1套845MW級燃氣蒸汽聯合循環「二拖一」多軸布置機組。全廠配置為：2台9F級型號為SGT5-4000F（4）燃氣輪機；2台型號為QFSN-300-2燃氣輪發電機；2台臥式餘熱鍋爐；1台型號為LZC266-12.5/0.4/545/540供熱蒸汽輪機和1台300MW級型號為QFSN-300-2汽輪發電機。燃機發電機和蒸汽發電機組為分軸布置。

公司循環水系統配置了4台循環水泵。機組運行中，在保證循環水量充足供應的前提下，為降低循環水泵的能耗，循環水系統中2號、3號循環水泵採用了變頻設計，既可以工頻運行也可以變頻運行。1號、4號循環水泵只能工頻運行。

3　兩種冷卻方案比較

按照變頻器額定功率1 1 2 0 k W 、變頻器效率9 6 % 計算， 每台高壓變頻器的額定發熱量。即：如果將變頻器室內環境維持在允許工作溫度範圍內，必須將變頻器產生的熱量全部帶出室外，避免變頻器室內出現熱量累積。因此，每台變頻器對製冷或熱交換系統的冷量需求約50kW。

為滿足變頻器運行中冷卻條件的要求，有兩種冷卻方式可供選擇。第一種方式為空-水冷卻系統，第二種冷卻方式為強制密閉冷卻系統。

3.1　空-水冷卻方式

3.1.1　系統介紹

BLH-CK系列空-水冷卻系統，從根本上解決了單位散熱密度高、功率大的問題，有效提高了系統安全可靠性，降低了運營成本。該系統是一種可將變頻器櫃頂排出的熱風100%進行熱交換冷卻的高效、環保、節能的封閉式冷卻系統。該系統由於其採用完全機械型式設計，較空調等電力、電子設備而言系統簡單，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；避免變頻器對室內環境形成加熱作用。空冷裝置的供水壓力在0.25~0.35MPa、冷水溫度不大於33℃時，即可保證熱風經過交換器後，將變頻器室內的環境溫度控制在40℃以下[1]。從而保證變頻器室內良好的運行環境。

同時，由於房間密閉，變頻器利用室內的循環風進行設備冷卻，具有粉塵度低，維護量小的特點；減少了環境對變頻器功率櫃、控制櫃運行穩定性的不利影響。空-水冷卻系統結構原理圖如圖1所示。

該系統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。空-水冷卻系統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[1]。

（4）變頻器免維護周期長、維護量低小，環境衛生。

3.1.2　安全性能評價

該系統設備整體安裝於高壓變頻器室牆外，冷卻水與循環風完全分離，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布局容易出現破裂後漏水，從而危及高壓設備運行安全的嚴重事故發生。在空-水冷卻系統的設計當中，為了防止空冷裝置出口側凝露帶水排入室內，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，運行安全穩定。同時，冷卻系統提供風機、空-水冷卻裝置的故障報警檢測點，可遠傳至DCS。

3.2　強制密閉冷卻方式

3.2.1　系統介紹

強制密閉式冷卻系統（如圖2所示）採用R134a製冷劑作為熱交換介質，利用高效製冷壓縮機組進行冷熱量轉換。室內熱交換器直接安裝於變頻器功率櫃櫃頂，櫃頂排出的熱風經熱交換器後由製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。該系統可保證變頻器始終處於30℃~35℃的運行環境，大幅度延長濾網更換周期減少現場維護量。且不受現場安裝空間、位置、環境溫度等條件限制，具有更強的適應能力。製冷壓縮機組安裝於變頻器附近，允許在-15℃~+45℃環境溫度下持續工作。