高溫高濕環(huán)境中變頻器冷卻方式的改進(jìn)

廖影坤，黃忠明

（興寧市金雁電工有限公司，廣東興寧 514546）

0 前言

隨著變頻器的推廣和普及，如何減少變頻器的損耗，尤其是大功率變頻器受周圍環(huán)境影響的問題越來越引起重視[1]。近年來，變頻器在銅線生產(chǎn)主要設(shè)備拉撥機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，由于變頻器必須在-10℃～45℃溫度范圍和95%以下濕度（不結(jié)露）環(huán)境下使用才能正常工作[2]，但有時受條件限制，如遇到設(shè)備使用場地空間狹小，通風(fēng)散熱條件較差且潮濕的環(huán)境中使用的變頻器就屬此類環(huán)境，往往難于滿足其溫度、濕度要求，其變頻電控柜周邊環(huán)境溫度經(jīng)常高達(dá)80℃，濕度達(dá)100%，我司大拉拔機(jī)工作時變頻器經(jīng)常出現(xiàn)電器故障，嚴(yán)重影響大拉拔機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除了做好大拉拔機(jī)機(jī)械傳動及整機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)工作外，本文就變頻器冷卻方式的改進(jìn)作了有益的探索和實(shí)踐。

1 改進(jìn)前變頻器工作環(huán)境

由于受生產(chǎn)場地、物流等條件限制，大拉拔機(jī)變頻控制電控柜（以下簡稱電控柜）安裝在通風(fēng)散熱條件較差的車間一角，且電控柜側(cè)旁設(shè)有銅線生產(chǎn)潤滑冷卻水池，連續(xù)生產(chǎn)時池內(nèi)水溫可達(dá)100℃，散發(fā)出大量的水蒸汽。如圖1所示。

圖1 高溫高濕環(huán)境中使用的變頻器普通冷卻方式示意圖

2 改進(jìn)前變頻器運(yùn)行故障率

據(jù)統(tǒng)計(jì)，因變頻器過熱、過濕引起保護(hù)電路動作跳閘，甚至電器元件短路燒壞，造成大拉拔機(jī)異常停機(jī)的故障率占50%。

表1 2013年度變頻器冷卻方式改進(jìn)前的故障情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

3 變頻器故障原因分析

3.1 一般變頻器冷卻方式

如圖1中1～7項(xiàng)所示，其結(jié)構(gòu)由下端百葉窗進(jìn)風(fēng)式電控柜和安裝在電控柜頂端的軸流式抽風(fēng)扇組成。當(dāng)設(shè)備開始工作時，安裝在電控柜頂端的抽風(fēng)扇同時工作，從而使電控柜外圍空氣通過下端百葉窗口進(jìn)入到柜內(nèi)流經(jīng)變頻器后由頂端抽風(fēng)扇向外排出，其弊端正是將柜外機(jī)旁污濁的銅粉塵及高溫、高濕的水蒸氣在車間狹小的空間內(nèi)混合后吸入到變頻器內(nèi)。

3.2 高溫高濕對變頻器的運(yùn)行影響

隨著開機(jī)工作時間的延長，周邊環(huán)境溫度、濕度必然會上升，溫度經(jīng)常達(dá)到80℃，濕度達(dá)100%，冷卻池內(nèi)較常冒出水蒸氣散發(fā)到電控柜周圍，因此在電控柜頂端抽風(fēng)扇的作用下將柜外機(jī)旁高溫高濕較污濁的環(huán)境空氣由電控柜下端百葉窗口進(jìn)入到柜內(nèi)，這樣不但不能達(dá)到變頻器應(yīng)有的冷卻效果，反而影響了柜內(nèi)變頻器的正常工作，使變頻器內(nèi)部線路元件過熱、過濕，造成保護(hù)電路動作跳閘[3]甚至出現(xiàn)局部線路短路等故障現(xiàn)象。從2013年度變頻器冷卻方式改進(jìn)前的故障情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在春夏梅雨季節(jié)及高溫時節(jié)其故障頻次更高。

4 高溫高濕環(huán)境中變頻器冷卻方式的改進(jìn)

針對變頻器運(yùn)行在特定的高溫高濕環(huán)境中所遇到的問題，在設(shè)備安裝場地、位置無法調(diào)整更改的情況下，只能結(jié)合實(shí)際重點(diǎn)對冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)，即把電控柜的進(jìn)風(fēng)口轉(zhuǎn)移到車間外墻背，以滿足變頻器長期正常運(yùn)行的必要條件：溫度-10℃～45℃和濕度95%以下。首先將原變頻電控柜外圍的百葉窗進(jìn)風(fēng)口全部堵塞，在變頻器下端電控柜背面靠墻一側(cè)開設(shè)一個管道進(jìn)風(fēng)口，把控制柜后面墻外遠(yuǎn)離機(jī)臺影響的新鮮、干燥潔凈車間墻外的冷風(fēng)經(jīng)過過濾裝置后用等同或大于柜頂抽風(fēng)扇口徑的管道引入到柜內(nèi)變頻器下方，經(jīng)過變頻器后再由柜頂抽風(fēng)扇抽出外排。改進(jìn)后的變頻器冷卻方式由管道進(jìn)風(fēng)式電控柜、進(jìn)風(fēng)管道、空氣過濾器和安裝在電控柜頂端的軸流式抽風(fēng)扇組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的變頻器冷卻方式示意圖

5 應(yīng)用效果

改進(jìn)后的變頻器冷卻方式有效地降低了變頻器控制柜內(nèi)的溫度和濕度。經(jīng)檢測，進(jìn)入變頻器內(nèi)的空氣溫度、濕度最高值分別在40℃和90%以內(nèi)，有效地改善了柜內(nèi)變頻器的工作環(huán)境，滿足了變頻器的運(yùn)行條件，徹底解決了大拉拔機(jī)在連續(xù)開機(jī)運(yùn)行時的溫、濕度升高超限給變頻器所造成的不良影響，經(jīng)連續(xù)使用一年多來的監(jiān)測統(tǒng)計(jì)表明，大拉拔機(jī)因變頻器高溫高濕引起異常停機(jī)的故障率為零，2014年變頻器冷卻方式改進(jìn)后的運(yùn)行效果見表2。

改進(jìn)后的變頻器冷卻方式在公司大、中、小拉伸機(jī)上得到了推廣應(yīng)用，既為企業(yè)節(jié)約了維修工時和費(fèi)用，又為企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的完成提供了可靠保證，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

表2 2014年度變頻器冷卻方式改進(jìn)后的故障情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

6 結(jié)束語

改進(jìn)后的變頻器冷卻方式有效地拓寬了變頻器的使用空間和時間，特別適用于一些較狹小且溫度濕度較高，通風(fēng)散熱條件較差的環(huán)境，對于同類場所和環(huán)境條件下的生產(chǎn)企業(yè)具有一定的推廣應(yīng)用價值。

［1］魏連榮.變頻器原理及實(shí)例解析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

［2］變頻器使用說明書［Z］.日本安川，2003.

［3］王延才.變頻器原理及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.