電柜工業空調性能試驗

齊重數控裝備股份有限公司（黑龍江 161005）安保鋼

科學的使用空調對機床的性能與安全有重大意義，溫度過高會導致設備組違背技術規范運行，故障率提高，使用壽命縮短；溫度過低導致冷卻設備過度磨損，形成更多的冷凝水，消耗更多電能以及提高空氣相對濕度并最終形成凝露，同時還會導致設備故障。

1.散熱的重要性

散熱不好可能造成：零星故障，降低部件使用壽命。根據阿列紐斯公式：物質的反應速率k與溫度T成指數關系。根據阿列紐斯公式，部件使用壽命與溫度的關系大致如下：部件的溫度每上升10℃會導致使用壽命縮短一半，故障率提高一倍。反應速率越高，設備中的電子器件老化速度越快，電子器件老化，故障率也就提高了。

2.理論計算與分析

根據模塊發熱量，選擇電柜空調，選型步驟，從樣本查模塊的發熱量。

（1）電源（整流模塊）模塊發熱量（見表1）。

（2）功率模塊（逆變模塊）發熱量（見表2）。

例如：

6SN1145-1AA01-0AA1電源模塊450W

6SN1123-1AB00-0AA1Z1/Z2功率模塊40W

6SN1123-1AB00-0CA2130W

6SN1123-1AB00-0CA2130W

共450+40+130+130=750W

電柜內其他元件50W，共800W。

（3）按照熱平衡的公式計算所需制冷功率機柜空調的選型是根據柜內溫度與環境溫度的差值以及柜內發熱量（見圖1），從而確定空調所需要的制冷量來選取的。一般按公式來選取的，其計算如下

式中，QV為安裝在機柜中的熱散耗（W）；QE為一個冷卻器必要的冷卻功率（W）；ΔT=TI－TU，為所允許的最大溫差（K）；A為配電柜向外輻射實際功率（m2）；K為導熱系數，K=5.5W/m2K（針對鋼板）。

表1

表2

圖1

例如：電柜寬1.5mm，厚0.6mm，高2mm，獨立安裝，有效散熱面積

環境溫度30℃時，設定溫度35℃，制冷功率=800W–5.5×10.5×5=800－288= 512W。

環境溫度35℃時，設定溫度35℃，制冷功率=800W。

環境溫度40℃，設定溫度35℃，制冷功率=800+288=1088W。

（4）選擇空調：空調的冷卻功率QE，通常會比空調消耗的功率大，應該按照冷卻功率選擇，注意不同電壓的額定電流不同。

3.空調的正確安裝方法

具體安裝方法如圖2所示。

圖2

（1）冷空氣進風口在下，熱空氣出風口在上。

（2）冷空氣進風口與熱空氣出風口保持足夠距離。

（3）空調與驅動設備保持至少200mm距離。

（4）空調不要直接向驅動吹冷氣，可使用導流板。

（5）正確選擇空調制冷量及功率。

（6）空調溫度設定應滿足柜內元件最佳工作溫度。

4.電柜的防護等級要求

要求防護等級I P54，所有的門和需開孔安裝的設備，都需要安裝密封膠條門鎖需帶拉緊裝置（見圖3、圖4）。

圖3

圖4

5.現場試驗與數據記錄

現場取三種機床產品，三種空調進行對比試驗：

RPH15空調（新陸）

ZT-15B-Q空調（中泰)

SK187空調(威圖）

試驗工具采用的德國的FLUKE溫度測量儀、溫度計和濕度計，進行數據讀取記錄，并針對以下幾方面進行試驗與數據記錄：

（1）三種空調設定30℃時，溫度、濕度及制冷效果。

（2）三種空調設置20℃時，溫度、濕度及制冷效果。

（3）試驗數據記錄：RPH15新陸空調設置制冷溫度30°的試驗數據（見表3）。

表3 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

ZT-15B-Q中泰空調設置制冷溫度30℃的試驗數據（見表4）。

表4 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

SK187威圖空調設置制冷溫度30℃的試驗數據（見表5）。

表5 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

RPH15新陸空調設置制冷溫度20℃的試驗數據（見表6）。

ZT-15B-Q中泰空調設置制冷溫度20℃的試驗數據（見表7）。

表6 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

表7 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

（4）溫濕度查詢表溫濕度差值濕度換算表如表8所示。例如：干表濕度為24%，差值為1%，換算后相對濕度為91%。

表8 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

6.試驗分析

對比分析如表9所示。

設定30℃時，干球溫度27℃，濕球溫度21℃，查詢表格相對濕度為56%。

設定20℃時，干球溫度22℃，濕球溫度21℃，查詢表格相對濕度為91%比較高。

表9 [單位：溫度/℃，濕度（%）]

7.結語

通過試驗數據分析，得出以下結論：

（1）空調溫度應設置30～35℃之間，空調處于正常的間歇工作狀態，溫度設定過高，無法達到降低柜內溫度；過低造成空調耗能過大，并且柜內濕度大，此設定能更好地保護電柜內的電子元件，提高工業空調使用壽命，提高機床動作的可靠性。

（2）空調建議在密閉情況下使用，要求電柜密閉效果必須好，要求防護等級為IP54。只有在密閉情況好的情況下，可以增加電柜門開關保護空調，密閉措施由于底部穿線電纜比較多，密封比較困難，可以增加發泡劑進行密封。

（3）安裝人員對于工業空調排水管，應放入合適的器皿當中，避免插入電柜下的走線地溝，長期對電纜不利，比較危險容易短路，不能插入地坑中，長期可能造成油水混合。

（4）對于用戶，夏季是元件發熱大故障率高的時段，空調使用比較頻繁，需要定期保養，清理過濾網等部件，運轉時間長容易發熱。如果空調無法工作，元件發熱容易失控，對機床造成危害，影響生產。對于南方濕熱的環境，更應該得到重視。