離子膜整流變壓器的幾種散熱方式

景行

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

1 離子膜整流變的情況概述

陜西北元化工集團股份有限公司(以下簡稱“北元化工”)共有整流變壓器(以下簡稱“整流變”)12臺，離子膜電解槽24臺。整流變是根據單臺變壓器等效十二脈波設計，整流變輸出帶兩臺六脈波整流柜，形成“1拖2”整流變，即1臺整流變帶兩臺電解槽。整流變型號：ZHSSPT-29350/35，額定容量：29 350 kV·A，網側額定電流：484.1 A， 閥側額定電流：6 936×4 A，冷卻方式：油。

北元化工1臺整流變帶兩臺電解槽，運行負荷大，整流變溫度高(夏季氣溫較高時整流變溫度可以達到85 ℃)，如果長期運行，將給整流變的絕緣造成嚴重威脅，影響整流變的使用壽命，給生產穩定性帶來了極大的隱患[1]。根據近幾年北元化工用純水冷卻、風冷冷卻、強迫油循環風冷冷卻3種冷卻方式給整流變降溫的經驗，降低了整流變的運行溫度。

2 離子膜整流變純水冷卻

2.1 純水冷卻系統簡介

冷卻系統由換熱器組、泵組、離子交換器、管路、高位膨脹水箱及電氣控制等六部分組成。從整流變油管輸出的載熱散熱油進入換熱器，換熱器浸泡在主機冷卻水道中，通過純水泵加壓后冷卻水和整流變油進行熱交換，以間壁傳遞方式將整流變油的熱量傳遞給冷卻水，冷卻后的整流變油進入整流變本體進行散熱，如此周而復始組成閉合循環冷卻回路。

2.2 純水冷卻系統運行中常見的問題

采用純水冷卻給整流變降溫，夏季機身溫度在50～70 ℃能夠保證整流變運行，但由于純水在循環過程中水質不斷下降，導致散熱器腐蝕比較嚴重。2015年，由于換熱器腐蝕純水進入整流變油，導致6#整流變A絕緣損壞，整流變返廠維修；純水生產成本高，純水循環使用水質下降較快，加劇了換熱器的腐蝕，每年都須維護檢查1次。

2.3 純水冷卻系統運行總結[2]

優點是整流變的溫度能夠控制在要求范圍內。缺點是換熱器腐蝕導致整流變進水損壞整流變，純水運行費用高，檢修耗時長。

3 離子膜整流變風機冷卻

3.1 風機冷卻系統簡介

純水冷卻腐蝕換熱器導致整流變油進水使絕緣損壞，給生產帶來隱患，北元化工將整流變散熱方式改造為風機冷卻方式，即整流變的散熱器增加兩組，給每組散熱器增加4臺風機，通過風機給散熱器降溫，整流變油通過溫差自循環經散熱器為整流變降溫。

3.2 風機冷卻運行中的問題

用風機冷卻給整流變降溫，溫度不能夠穩定控制，夏季溫度在50～85 ℃波動，夏季中午環境溫度達30 ℃，整流變溫度達到85 ℃，影響整流變的運行(85 ℃設置報警)，長期高溫影響整流變的絕緣；夜間環境溫度為18 ℃時，整流變溫度降至50 ℃。油溫變化比較大，就會產生瓦斯氣體。2016年9月，北元化工某臺整流變由于油溫變化大產生瓦斯氣體導致整流變跳閘。散熱器灰塵較大影響散熱效果，散熱風機長時間運行需要停機維護，這些都會影響整流變的散熱。

3.3 風機冷卻系統運行總結

優點是操作簡單運行成本低。缺點是不能夠降低整流變溫度，整流變油溫差大產生瓦斯氣體，散熱器粘接灰塵較大影響散熱。

4 離子膜整流變強迫油循環風機冷卻

4.1 強迫油循環風機冷卻系統簡介

風機冷卻系統給整流變降溫效果不太明顯，而且產生瓦斯氣體給整流變穩定運行帶來隱患。北元化工改用強迫油循環風機冷卻給整流變降溫，就是在整流變輸出油管線上增加油泵從整流變下層抽出油，經外部冷卻油管散熱器循環降溫，使熱油冷卻，從油箱上部流回整流變本體，完成油冷卻的循環過程。

4.2 強迫油循環風機冷卻運行中的問題

改造后整流變溫度控制在50～70 ℃運行，可以滿足整流變穩定運行，冬季不需要開啟風機溫度控制在45 ℃左右，到夏季由于環境溫差大，整流變溫度在50～70 ℃運行時，由于整流變油溫差大就會產生瓦斯氣體，給穩定運行帶來隱患；我們給每組散熱器增加2組噴淋裝置，在控制室增加控制噴淋裝置的開關，在整流變溫度達到60 ℃時開啟噴淋裝置，在低于60 ℃時關閉，整流變溫度就可以控制在60 ℃左右；北元化工增加的噴淋裝置用水散熱，當噴淋裝置開啟時噴淋的水遇到60 ℃的散熱器會蒸發不會產生回水，開啟噴淋時還可以給散熱器清理灰塵，更好保障了整流變油的散熱，減少了維護量。

4.3 強迫油循環風機冷卻系統運行總結

優點是可以將整流變溫度控制在60 ℃左右，整流變運行穩定維護工作減少，散熱效率較高。缺點是換熱管線增加油泵增加了泄漏的故障點。

5 結語

經過綜合分析,強迫油循環水冷系統是整流變冷卻系統最佳最有效的冷卻方式。北元化工通過該次改造，降低了整流變的溫度，實現了氯堿生產的安全、穩定、高效運行。