2022年行業(yè)分析兩種高壓變頻冷卻方式的經(jīng)濟性對比分析

兩種高壓變頻冷卻方式的經(jīng)濟性對比分析一、引言

高壓變頻器應用中的設備散熱和運行環(huán)境問題直接影響變頻器自身的運行平安,隨著變頻器功率的不斷提高,其幫助冷卻的投資和運營成本也漸漸得到越來越多的重視。采納專業(yè)的高壓變頻專用冷卻,提高設平安穩(wěn)定性能,降低幫助冷卻系統(tǒng)的運營成本,成為高壓變頻應用中需要考慮的重要問題之一。

下面就以高壓變頻器常見的房間空調(diào)冷卻和專用的高壓變頻冷卻系統(tǒng)進行經(jīng)濟性指標進行比較分析。

二、空調(diào)冷卻經(jīng)濟性分析

1、冷卻功率計算

以華能某電廠350MW機組一次風機高壓變頻器冷卻為例。兩臺一次風機高壓變頻器功率分別為1600kW，安裝在同一高壓變頻器室內(nèi)，房屋建筑面積為9m×6.5m×4.5m（長×寬×高）。

2、空調(diào)冷卻耗電指標計算

C：年耗電量；P：額定輸入功率；T：全年運行時間；κ：設備數(shù)量；η：效率。

依據(jù)上述計算，一次風機高壓變頻器室的有效需求冷量為138.53kW?？紤]到高壓變頻器室的系統(tǒng)熱交換效率不行能為1，亦即空調(diào)的冷量完全進入設備進行冷卻實現(xiàn)100％交換。依據(jù)空調(diào)根據(jù)周邊環(huán)境擺放的格局、送風距離、循環(huán)風速等因素，其系統(tǒng)效率值按70％的典型值核算制冷功率：

依據(jù)空調(diào)的選型規(guī)格和能效比參數(shù)，考慮到高壓變頻器不行能長期處于100％負載運行，因此選擇12P空調(diào)設備，每臺額定制冷量28kW。

空調(diào)數(shù)量。即：假如實現(xiàn)一次風機高壓變頻器室的環(huán)境溫度掌握至少需要安裝7臺12P的空調(diào)設備。

空調(diào)能效比＝制冷量:網(wǎng)側電耗＝2.5

一次風機室采納空調(diào)冷卻時，網(wǎng)側單位功耗：

即：每天一次風機高壓變頻器室采納空調(diào)冷卻的日耗電量為：1881.6kWh。

根據(jù)折合年機組有效運行210天、電價0.37元/度計算，每年一次風機高壓變頻器室由于冷卻需要消耗395136度電，折合14.62萬元。

根據(jù)一臺12P空調(diào)2.5萬元計算，采納空調(diào)冷卻的設備總投資為17.5萬元。

三、空一水冷卻系統(tǒng)經(jīng)濟性分析

1．冷卻功率計算

由上述計算可知：兩臺額定功率1600kW高壓變頻器的額定發(fā)熱量為128kW。采納空－水冷卻系統(tǒng)時，該系統(tǒng)將高壓變頻器排出的熱風全部通過空－水冷卻裝置實現(xiàn)了熱交換，然后將冷風排回室內(nèi)，因此，其風路循環(huán)效率得到極大提高，風路循環(huán)效率接近99％。與空調(diào)冷卻不同的是前者冷卻房間后才能冷卻設備，而后者則是通過汲取設備發(fā)熱而達到高壓變頻器室環(huán)境掌握目的。

其系統(tǒng)效率自然得到提高，而且避開了環(huán)境冷卻所需的冷量消耗。

考慮到極限運行狀況下的發(fā)熱量，以及水溫偏高、系統(tǒng)交換效率等因素，空冷器的設計裕度通常選擇為1.15～1.2倍。即：空冷器的熱交換功率不小于73.6kW/臺，實際選用的空冷器功率為每臺設備75kW。

2．空調(diào)冷卻耗電指標計算

每臺高壓變頻器所配的空－水冷卻系統(tǒng)，主要耗電設備為一臺2.2kW的增壓風機。該設備與高壓變頻器柜頂?shù)娘L機與空冷系統(tǒng)配置的風機為熱備用結構型式運行。系統(tǒng)采納室內(nèi)密閉式循環(huán)冷卻，環(huán)境溫度掌握在40℃以內(nèi)。一次風機采納空－水冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)境溫度掌握時，每臺高壓變頻器配套的風機總功耗為2.2kW，兩臺高壓變頻器冷卻風機功耗為4.4kW。

由于該系統(tǒng)利用機組閉式工業(yè)冷卻水，實現(xiàn)熱交換。冷卻水循環(huán)利用，循環(huán)水量需求為36t/h每臺機組。根據(jù)現(xiàn)場機組運行的循環(huán)水總量計算，該一次風系統(tǒng)水量使用比例占總量比重小于2％，因此循環(huán)泵功耗增加很小，可以忽視不計。

采納空－水冷卻系統(tǒng)的單位總電耗4.4kW。每天兩臺機組的一次風機高壓變頻器室采納空水冷運行的日耗電量為：24×4.4=105.6kWh。

根據(jù)折合年機組有效運行210天、電價0.37元/度計算，每年一次風機高壓變頻器室由于冷卻需要消耗22176度電，折合0.82萬元。

根據(jù)每套75kW的空－水冷卻系統(tǒng)9.7萬元計算，采納空－水冷卻的設備總投資為19.4萬元。

四、經(jīng)濟性對比分析

通過上述數(shù)據(jù)計算，采納空－水冷卻系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)冷卻方式的經(jīng)濟性比對分析如下：年可節(jié)省電費：，約合13.80萬元。

即：采納空－水冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)一次風高壓變頻器冷卻運行，較采納常規(guī)的空調(diào)冷卻方式運行每年僅冷卻部分的電耗即可節(jié)省13.8萬元。在1.5年后即可收回設備投資成本，實現(xiàn)了高壓變頻器項目節(jié)能和幫助設備的節(jié)能運行。

五、結束語

華能某電廠350MW機組一次風機高壓變頻器室采納空－水冷卻系統(tǒng)，除了可以帶來直接的節(jié)能經(jīng)濟效益外，還會帶來以下方面的經(jīng)濟收益：

1．采納新型冷卻系統(tǒng)后，其高壓變頻器的設備冷卻運營成本將比常規(guī)的空調(diào)冷卻降低90%左右。運營成本只有空調(diào)冷卻系統(tǒng)的非常之一。

2．由于新型冷卻系統(tǒng)均采納密閉冷卻結構設計，風路循環(huán)使用。具有粉塵小、環(huán)境穩(wěn)定，受外界環(huán)境因素影響小等特點。除塵濾網(wǎng)的清楚周期可由原來的7~15天，延長到30～45天，大大減低修理維護人員的工作強度。

3．由于設備使用和運行數(shù)量降低，且空－水冷卻系統(tǒng)主要是機械結構設備，其穩(wěn)定性和平安性遠高于空調(diào)制冷的電力電子設備。系統(tǒng)的平安性得到提高，從幫助設備上保障了機組運行的平安。

4．新型冷卻系統(tǒng)在設計方面充分考慮了設備故障、熱交換介質(zhì)泄漏、風路應急旁路、操作簡便性、可維護修理性等平安防護措施。與高壓變頻器設備整合運行，提高整體平安性能。

5．空－水冷卻系統(tǒng)的使用壽命是空調(diào)設備的5～8倍，從而可以大大