中壓變頻器散熱裝置優化改造研究與實踐

武鍇 趙志濤 王春娟

摘要：本文系統性分析了長輸管道輸油主泵配套的中壓變頻器散熱系統存在的問題及其產生的原因，然后針對性地進行優化改造，研制了一種新型散熱裝置，在解決原有問題的同時又達到了節能降耗的效果，為企業節省了運行成本，安全及經濟效益顯著。

關鍵詞：長輸管道;變頻器;散熱;節能降耗

為了節能降耗，目前長輸管道離心式輸油主泵一般采用變頻泵。變頻泵需要配套的變頻器，目前變頻器一般為中壓變頻器。變頻器散熱系統運行的好壞，直接決定其能否安全平穩運行。高壓變頻器的散熱系統，主要是針對功率開關器件設計的，原因在于高壓變頻器發熱的絕大部分是由功率開關器件的損耗功率引起的，而且功率開關器件本身對溫度比較敏感，溫度的變化會影響器件的開通和關斷過程，影響高壓變頻器的工作性能。本文系統性分析了中壓變頻器散熱系統存在的問題及其產生的原因，并針對性地研制了一種新型散熱裝置。

1 中壓變頻器散熱系統存在的問題

中壓變頻器配有上面所提到的強制風冷設備。進風口位于逆變部分的前門上。標準的隔柵可以選配空氣過濾系統以減少變頻器內部的空氣污染。空氣過濾器可以在變頻器運行時在柜體外面進行更換。采用內循環風冷降溫的模式，需要加裝空調進行輔助降溫，目前長輸管道油主泵配套的變頻器基本都采用此種方式。輸油主泵運行時，變頻器內部溫度一般在40度以上，夏季時能達到50度以上，已經超過高報警設定值，極易造成甩泵事件的發生，嚴重影響生產運行安全平穩。若采取加裝空調強制制冷的方式，必須安裝2臺10匹以上的空調，投資大、后期耗電量高，不利于降本增效和節能降耗

2 產生的原因分析

通過現場調查、資料查詢、工藝分析，發現中壓變頻器運行時內部溫度較高的原因有：一是采用內循環風冷降溫，變頻器運行過程中散發的熱量只能聚集在變頻間室內，無法排放到室外;二是現有空調的功率太小，不能滿足降溫需求;三是夏季溫度較高。

經過對比分析和現場驗證，發現中壓變頻器運行時內部溫度較高的主要原因是內循環風冷降溫，變頻器運行過程中散發的熱量只能聚集在變頻間室內，無法排放到室外。采用強制風冷方式需要在結構設計時考慮散熱風道。散熱風道的設計應在充分考慮單元散熱的要求下，應盡量優化。

3 新型散熱裝置的結構及工作原理

鑒于此問題，研制了一種新型散熱裝置，能高效將變頻器運行過程中產生的熱量排放至室外，變內循環為外循環。

新型散熱裝置由柔性軟管、排風通道、雙吊桿支架、過濾裝置、自垂百葉風口組成。柔性軟管與變頻器自帶排風口連接，作為進風口，采用帆布材質，既可以實現與變頻器自帶排風口的無縫銜接也可降低風機的振動。排風通道采用不銹鋼，通過焊接在一起，能有效防止熱量外散。排風通道延伸至變頻器機柜間墻壁外側，將變頻器產生的熱風排放至室外。雙吊桿支架沿排風通道成U型設置，頂部通過膨脹螺絲固定在屋頂上，由支架、吊耳、L型不銹鋼、角鋼組成，沿排風通道雙向設置，L型不銹鋼對折焊接在排風通道上，中間加襯鑄鐵角鋼，兩邊的L型不銹鋼以及鑄鐵角鋼采用螺栓連接的方法，以便連接牢固。鑄鐵角鋼采用焊接工藝，頂部彎折出吊耳，支架與吊耳采用螺栓連接的方式。過濾裝置采用網格狀不銹鋼方框，設置在變頻器間墻壁與出風口之間，防止雜物進入排風道。自垂百葉風口設置在變頻間墻壁外側，風口朝外。

4 新型散熱裝置安裝要求

排風道內表面應光滑，外表面應平整無空洞和裂縫，斷面平整且無毛邊，接口無縫隙，其尺寸偏差、驗收檢驗均符合標準并由出廠合格證。排風道應符合要求。安裝前檢查其尺寸是否符合設計要求，并檢查上下洞口是否垂直，如果有不符合要求的要對洞口進行修整。安裝前必須對排風道的標志、尺寸及外觀進行檢查，并校對型號及層號，檢查合格后將排風道放在指定位置。外墻開孔拆除：對原外墻開出風口和井風口，利用電鎬等進行拆除，上出風口應在其主梁下方開孔，下進風口距地面500mm，同時盡可能對外墻瓷磚減少破壞，拆除后殘土及時外運。風管與變頻間柜連接時，在出風口出加裝帆布軟接頭，其軟接頭的斷面尺寸應與出風口一致，長度不宜小于200mm，松緊度應適宜，柔性軟管可緩沖風機的振動。風道安裝時，出風口在上側，進風口在下側，其接口處應嚴密。風道雙吊桿支架在風道就位后，應保證橫擔平直，吊桿不扭轉，雙吊桿受力均勻。本工程考慮采用從左側開始，逐項運送的安裝方法，按風道上的代號順序安裝。

為了保證排風道安裝尺寸和垂直度能符合設計要求，應首先彈出預留洞的中心線，以中心線為基準，進行修整。就位前對排風道應再度檢查，排風道必須完整無損，若一旦發現缺陷，必須進行修整。排風道在施工安裝過程中為防止雜物掉入排風道內，排風道口應采用遮蓋措施。自垂百葉風口屬單層調節百葉式送風口，采用此作為回風口，安裝時活門與邊框應開關自如，有利于后面安裝和過濾器的配套。在安裝風道過程中必須用線錘校正排風道的垂直位置，保證位置垂直準確。為規范和方便排風道與變頻器的連接，生產預制時應測量處相應的尺寸，且安裝位置符合設計要求。

5 取得的成效

該裝置已在某原油管道投入使用，經過半年的運行驗證，在使用原有空調的基礎上能有效降低變頻器的內部運行溫度，能將變頻器內部運行溫度控制在30℃以下，極大提高了變頻器的安全性和可靠性，確保了變頻器運行安全平穩，圓滿實現了預期目標。

6 結論

通過對中壓變頻器散熱系統的改造，有效解決了原有系統存在的問題，提高了設備的可靠性和安全性，且節能降耗效果顯著，為企業創造了良好的安全效益和經濟效益，達到了預期目標。

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作者簡介：武鍇（1982-），男，工程師，主要從事油氣長輸管道安全管理及生產運行管理研究工作。