西門子變頻器的散熱處理方案

在高壓循環水泵電動機的轉速是不可調節的控制系統中，采用了容量為1250kw的znr型智能高壓西門子變頻器進行變頻調速，控制循環水泵電機，極大地改善了工藝操作人員工作條件，提高了設備的起動性能，實現了無級調速，而且節約了電能，從而達到節能降耗、減少設備噪聲污染的目的。由于高壓變頻器內部元件對環境要求比較嚴格，溫度過高而引起的設備故障比例較大，因此必須使西門子變頻器散熱降溫，來確保變頻器安全長周期運行。
　　
　　2、變頻器組成
　　
　　高壓變頻調速系統，它主要由以下三部分組成：旁路柜、變壓器柜、功率控制柜。廠家為使高壓變頻調速系統能夠很好的散熱，使用4臺三相離心風機進行散熱，功率控制柜頂為2臺風機，變壓器柜頂為2臺風機。三相風機額定風量為3300m3/h。
　　
　　當西門子變頻器滿負荷工作時，其總損耗（轉變為熱量）約為系統額定功率的4%，1250kw的高壓西門子變頻器的zui大散熱功率為，1250×4％＝50kw。如此大的熱量如果全部排放到安裝變頻器的室內，將會使室內溫度迅速升高，嚴重影響變頻器的正常運行。
　　
　　3、西門子變頻器散熱問題的解決
　　
　　西門子變頻器散熱可以通過在變頻器室內安裝空調、加裝風道或采用水空冷裝置來實現冷卻。如果采用加裝空調方式，1匹空調的制冷量大致為2000大卡，換算成單位乘以1.162，5匹空調的制冷量為11.6kw，要想滿足MT8100ie系統需要，至少需6個5匹的空調，這將大大增加了投資成本。而在高壓西門子變頻器上加裝水空冷裝置，其施工難度較大，因此我們選擇了在變頻器室加裝通風風道的方式來解決高壓變頻器室內溫度升高的問題。
　　
　　具體作法是在機柜上面安裝風道，將西門子變頻器產生的熱量通過風道直接排放到室外，由變頻器室的進風口不斷補充冷風，對系統進行冷卻。
　　
　　西門子PLC系統的通風量為qf，假定進風口的風速v不超過3m/s，由qf=s×v可知，進風口的面積s≈qf/v。由此計算出進風口的面積約為4m2，并且在進風口設置了空氣過濾網，過濾網的網孔為5×5mm。
　　
　　根據風冷系統的散熱原理，
　　
　　△q=△t×qf×cp×ρ
　　
　　式中：
　　
　　△q—系統總的損耗功率；
　　
　　△t—空氣進口與出口的溫差；
　　
　　qf—總的通風量；
　　
　　cp—空氣的比熱：1005j/kg℃；
　　
　　ρ—空氣的密度：1.165kg/m3。
　　
　　根據以上條件計算出△t=50000/（3300×4×1.005×1.165）=3.24℃（空氣進口與出口的溫差）。
　　
　　采用開放式風道冷卻，室外環境溫度小于28℃時，設備運行溫度能夠維持在變壓器76℃、功率柜33℃以下，*符合高壓西門子變頻器變壓器柜溫度小于95℃、功率柜的溫度小于40℃的運行環境要求。經過風道散熱后，可以將高壓變頻器室內的環境溫度控制在40℃以下，滿足了高壓變頻器對運行環境溫度的要求，從而，保證了高壓變頻器室內良好的運行環境。