變頻器的輔助冷卻裝置的研究與應用

許旭

摘 要：制絲線的自動化水平較高，需大量使用變頻器。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到環境溫度的影響。在生產過程中，環境溫度高，造成變頻器超溫報警、設備停機，嚴重影響產品質量。而制絲生產線一旦啟動，是不允許中斷的，否則將產生嚴重的負面影響。基于此，分析變頻器系統原理和問題原因，采用自主設計的變頻器的輔助冷卻裝置，安裝后滿足運行要求。

關鍵詞：變頻器 發熱停機 冷卻

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（c）-0097-02

制絲生產屬于連續化的作業，當某臺設備突然因故障停機后，由于整段設備連鎖控制，將導致一連串的設備停止運轉。由于變頻器溫度不能即刻降低，生產將中斷一段時間。因生產線非正常停機，物料長時間滯留在加工設備內部，會超過工藝要求，嚴重影響產品質量，因此，制絲生產線一旦啟動，是不允許中斷的，直至生產任務結束。

1 原因分析

（1）制絲生產過程中，根據工藝要求，需要對含水率為12%的原料煙葉進行增溫增濕，以恢復煙葉的韌性，提高耐加工性，降低加工過程中的造碎。對切后煙葉進行干燥，使含水率達到13%左右。在這一生產過程中，加溫設備、干燥設備、大功率用電設備等散發出大量的熱量，導致環境溫度升高。

（2）制絲生產過程使用大量蒸汽，高純度的蒸汽是通過安裝在車間內的管路從動力中心輸送過來。即使蒸汽管路已經做了保溫處理，但是還是從蒸汽管路散發出熱量。

（3）變頻器在工作時，本身內部的大量的電子元件、開關器件等也產生大量的熱量，這部分熱量也通過變頻器的散熱器散發到周圍空氣中。

2 解決方法

變頻器安裝在控制柜內，變頻器本身自帶嵌入式風扇，風扇正對變頻器的散熱板風道。當散熱板溫度達到一定溫度時，風扇開始運轉，加快散熱板表面空氣的對流，降低散熱板表面溫度。當環境溫度升高，再加上變頻器本身的風扇功率有限，造成散熱器表面的溫度不能及時散發，溫度越來越高。當安裝在散熱器表面的溫度傳感器檢測到溫度超過限值后，變頻器停機保護，造成生產中斷。針對這個問題，我們對變頻器的冷卻系統進行了改進，增加了一套輔助風冷裝置，改進如下。

（1）冷卻空氣氣源選擇：車間使用的壓縮空氣從動力車間集中輸送過來，由于壓縮空氣制作工藝的原因，輸送到車間的壓縮空氣壓力為0.6MPa、溫度20℃左右。壓縮空氣產生的風速較高，可以加速變頻器表面的空氣對流速度，降溫效果比風扇效果好，因此采用壓縮空氣代替空氣對變頻器散熱片冷卻。

（2）設計壓縮空氣系統圖：如圖1所示，壓縮空氣經過軟管引入到變頻器控制柜，經截止閥、過濾減壓閥、電磁閥到達噴吹管。噴吹管上安裝有噴頭，噴頭正對變頻器的的散熱風道。經過噴頭噴出的壓縮空氣不發散，噴射距離遠，可加速散熱片表面的空氣流通速度，通過低溫、高速的壓縮空氣流，降低變頻器散熱器的溫度。

（3）控制電路原理圖：如圖2所示，溫控儀的貼裝式傳感器安裝在變頻器的散熱片上。讀取變頻器溫度報警上限數值，將變頻器報警數值減去10℃，此數值作為溫控儀的觸發溫度設定值。下限為45℃，當溫度到達此溫度時，溫控儀輸出斷開，壓縮空氣停止冷卻。當測溫儀檢測溫度達到設定值時，輸出觸點BTI、BT2閉合。此時時間繼電器、電磁閥開始動作，聲光報警器發出警報，維修人員趕到現場，檢查變頻器工作狀態、查看變頻器運行參數，檢測變頻器運行環境溫度。確認只是溫度的原因后，按下電磁閥的短接按鈕，消除時間繼電器的時間控制；按下消音按鈕，解除報警。時間繼電器的作用：當壓縮空氣開始噴吹10min后，沒有維修人員現場確認，噴吹將自動停止，以免其他問題造成變頻器溫度升高。

3 改造效果

采用此種方法，對2臺大功率變頻器進行改造后，經過夏天高溫高濕環境測試，未發生因環境溫度高的原因導致的變頻器停機故障。

參考文獻

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