SVG室散热防尘和除湿经济智能化改造方案
作者:每日风电 2022/08/24 浏览:1580 企业
一、沙尘暴中卓越通风防尘的案例

 

1.1 沙尘暴天气的苛刻性

 

每年春天沙尘暴比往年都来得多,来得猛。21年4月15日又有一次大强度的沙尘暴席卷北方,

 

图1.1是张家口地区沙尘暴的实况发布,图1.2是场站沙尘实况。

 

图1.1 沙尘实况预警

图1.2 场站沙尘实况

 

1.2SVG改造散热尘密典型案例

 

1)案例1

 

地点及天气状况

 

该SVG位于张家口地区,在2020年进行了智能通风防尘改造,每年都经历多次沙尘暴的大考。

 

智能通风防尘方案改造状况,参见图1.3、图1.4和图1.5。

图1.3 中控显示箱                       图1.4 现场控制箱                    图1.5 通风防尘装置外观

 

 

设备配置与安装

 

在21年4月15~16日强烈沙尘暴的天气中, 该SVG室配置的智能尘密通风除湿自洁系统配置加强滤材自洁的控制逻辑,运行良好,既防止了沙尘暴进入SVG时,同时沙尘没有堵塞滤材,通风保持通畅,SVG室内无负压产生。

 

2)案例2

 

地点及天气状况

 

该SVG集装箱位于内阿拉善附近区域,沙尘天气非常频繁,采用其它防尘方案改造过,但防尘效果一般,但更容易产生负压和集装箱内温升过高,缺乏室内环境检测和智能自动控制,又采用本方案进行二次改造。

 

设备配置与安装

 

图1.7 现场控制箱                                          图1.8 尘密通风装置

 

3)沙尘暴期间,卓越散热与尘密的效果展示

 

3.1)室内空气质量优

 

SVG室外处于沙尘暴天气,但SVG室内的灰尘颗粒浓度≦12ug/m³(根据空气质量定义,灰尘颗粒浓度≦50ug/m³,为优质空气级别),为非常优质的空气级别,见图1.6。

图1.6  SVG室内灰尘浓度、温度及运行状况

 

即使装了内外空气隔绝散热装置,室内的灰尘颗粒浓度通常≦12ug/m³。

 

3.2)沙尘暴过后,SVG室内地面洁净如镜

 

沙尘暴过后,进入SVG室观察,其地面无灰尘积覆,见视频

 

3.3)系统自洁功能卓越,无堵塞,通风通畅

 

经过沙尘暴的考验,智能通风防尘系统的滤材自洁功能卓越,无堵塞、通风通畅,室内温升≦6℃。

 

3.4)SVG室内无负压

 

由于无堵塞、通风通畅,室内无负压。

 

1.3SVG改造除湿效果典型案例

 

地点及天气状况

 

该SVG所在场站位于内蒙阴山附近,夏季多雨,冬天多雪,SVG经常由于潮湿造成故障停机,业主采用在SVG外部盖了房子,见图1.8,并采用其它防尘和水的分离装置进行改造,但每年仍由于潮湿凝露和灰尘造成SVG跳闸停机,并停机后经常能在SVG装置上发现凝露水珠,且存在灰尘和负压问题。

图1.8  场站SVG集装箱

 

设备配置与安装

 

配置智能尘密通风除湿自洁系统,其中通风尘密除湿装置安装在SVG集装箱进风窗、现场控制箱安装在SVG控制室、远程操控系统安装在用户中控室,见图1.9。

图1.9  中控室操控系统

 

卓越散热尘密和除湿效果展示

 

散热尘密效果显著,不再赘述。

 

除湿效果非常明显,22年7月22日,当地一天下雨,场站大气湿度≧90%RH,参见图1.10(当地旗县湿度)。

图1.10 当地旗县当时湿度

 

通过该系统的自动除湿,在进风量≧56K m³/h 工况下,SVG集装箱的湿度≦68%RH(见图1.11),湿度降低了20%RH之多,在雨天气大进风量的工况下,很好解决了除湿的难题。

图1.11 当时SVG集装箱内湿度

 

二、SVG灰尘和潮湿问题成因简析

 

2.1 灰尘进入的原因

 

1)滤材在强风压下,不能防灰尘

 

强迫风冷散热的电气设备,存在大量灰尘进入的问题,通常是因为通风散热装置(如过滤风窗、防尘滤网)防尘等级≦IP5X而造成的。

 

依据标准,IP5X防尘等级的过滤风扇或防尘网,仅适用于非强迫风冷(无强迫空气对流的静态)的电气设备防尘,不适用在强迫风冷电气设备的防尘。

 

SVG进风滤材所承受的压力分析

 

SVG进风窗的面积通常在1㎡左右,SVG所配置离心风扇运行时产生的压强通常≧500Pa,那么集中在1㎡的进风窗滤材上抽力≧500N,相当于50Kg物体重力的抽力,因此防尘效果的好坏关键是滤材在大风压产生的抽力下,宏观和微观都不变形。

 

SVG、逆变器(变流器)及各种强迫风冷的电气设备本身配置离心风扇或轴流风扇,风扇运行产生高风压、大风量,配置常规IP5X通风滤尘装置是不能防灰尘进入的,这是灰尘进入的主要原因,应该采用IP6X级别的通风滤尘装置。

图2.1 SVG内部灰尘严重积累

 

2)不符合防尘标准

图1-3 防护等级标准含义

 

标准:标准GB4208-2017外壳防护等级(见图1-3),IP5X(即防尘5级别)不能防止灰尘进入,因此采用IP5X的通风过滤装置不能防止灰尘进入,根据该标准在强迫风冷工况下且要求防尘等级,应符合尘密IP6X的标准(即防尘6的标准)。

 

3)通风滤尘装置缺少自洁功能,从而灰尘进入,增加人工和降低发电量

 

通风防尘滤材使用一段时间后,灰尘被滤材挡住而灰尘积累在滤材,如果不能及时自动清灰(自洁),灰尘堵塞滤材,在离心风扇的强风压下,滤材承受压力到了一定程度,灰尘会被压力拉进电气设备内。

 

缺少防堵塞功能,不但会增加人工成本,同时还会还在影响发电量,原因是滤材被堵塞后,通风量下降,集装箱内温度上升,被迫人为调低发电功率,从而降低发电量。

 

4)负压的产生

 

负压是由于SVG进风窗滤材堵塞,在SVG所配离心风扇强大风压下,产生的负压,解决办法是智能自动控制进行滤材自洁,保持能较长时间通风良好和无堵塞。

 

2.2 潮湿的成因及常用解决方案

 

2.2.1 成因分析

 

1)液态水(即雨水)进入

 

雨雪天气,雨、雪在风压下,被抽入集装箱。

 

该情况,采用耐风压防水的IP65防水等级即可,通常进风速在≦4m/s工况下,雨雪应不进入;

图2.2 雨水被抽入SVG内部

 

2)气态水(水蒸气)进入

 

雨雪雾天气时,空气湿度几乎100%湿度,在SVG等电气设备强迫风冷散热,气态水蒸气随空气被抽入SVG装置内,因而SVG容易产生因潮湿凝露而产生各种故障。

 

气态水是空气中的一种成分,其分子量(18)小于空气平均分子量(29),空气能进去的地方,气态水蒸气更容易进入。

 

3)温差变化,产生潮湿凝露

 

逆变器运行时,其本身和集装箱内温度均高,待机状态时,发热量微小,温度快速下降,由于快速温差变化,容易产生潮湿凝露。

 

2.2.2气态水除湿防凝露的常用方案

 

1)空气降温冷凝的方法除湿

 

降温冷凝的方法除湿,即采用主动降温将气态水冷凝成液态水排掉,该除湿方案利用的是降温部气态水析成液态水原理:温度下降,空气承载的绝对水蒸气量下降,因而降一部分气态水冷凝成了液态水排掉,从而除湿。

 

该除湿方法以工业除湿机和冷凝除湿机为代表。工业除湿机通常用在库房、厂房等几乎无大量空气交换对流的工况。

 

由于风冷SVG装置是空气易交换型结构,尤其是运行时,每小时几万甚至十几万立方米空气的对流,将雨雾天气时100%湿度空气将至70%,在大气温度28℃、风量≧40Km³工况下,每小时需要的除水量≧330Kg。

 

2)热胀降低相对湿度的方法除湿

 

热胀降低相对湿度的方法除湿,即采用加热升温将气态水的相对湿度降低,该除湿方案利用的热胀原理:升温时,含水蒸气的空气膨胀,分子距离变大,水蒸气分子距离也随之变大,相对湿度降低,即使空气中含有较大的绝对水蒸气量,但是也能降低相对湿度,从而除湿。

 

温度上升,湿度降低,那么水蒸气去哪里了呢?主要是气体膨胀,扩大体积,减少了单位体积内的水蒸气量。

 

三、SVG的智能尘密通风除湿自洁系统方案

 

威能通公司采用SVG智能尘密通风除湿自洁系统方案,解决SVG通风散热、防尘和除湿防潮的问题,同时还可以对原配离心风机进行各路独立变频调速改造。

 

SVG智能通风防尘和除湿方案的重点功能:

 

1)检测与控制

 

SVG室内的温度、湿度和灰尘浓度实时检测,并根据参数自动控制通风、防尘、清灰和除湿,形成SVG内部微环境闭环控制

 

自动控制,手动远程控制(解决异常天气情况的环境控制)

 

2)通风散热且防灰尘方案

 

2.1)采用IP65防护等级进风窗,保障高效通风散和完好防尘

 

配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗(已通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)机构IP65防护等级型式检验),保障强迫风冷对流散热(即存在内外压差≦2Kpa且空气对流的工况下,即动态),防止灰尘进入。

 

防护等级IP6X:设备正常工作周期壳内的气压低于周围大气压力, 例如热循环效应引起,在压差≦2KPa 时,应无灰尘进入,简称动态防尘或尘密,该测试标准针对柜体内外存在强迫空气循环时,也须是防尘的;

 

2.2)配置自动滤材自洁功能,以灰尘防堵塞滤材

 

该系统能根据温度和灰尘浓度,自动控制IP65过滤风扇清洁被滤材挡住的灰尘,以保障通风散热良好和延长滤材使用的期限,降低维护更换间隔和成本。

 

该功能也很好的解决了滤材透尘的隐患。

 

2.3)滤材需要清理提示

 

该系统自动根据室内温度和灰尘浓度,提示滤材清理或更换的需求信息,更加智能运维和更好的保障SVG室运行环境良好。

 

3)防液态水(雨水)进入方案

 

配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,防水级别提升至IPX5,该产品在进风速≦4m/s工况下,仍能防止雨水进入。

 

注:根据GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP 代码)》为防止室外大雨时体水进入,SVG进风窗应符合防水级别IPX5并应通过CNAS试验室型式试验测试

 

防水级别IPX5的测试方法:每单独通风滤尘装置,每分钟喷射水12.5升,连续喷3分钟,应无水进入。

 

4)气态水(水蒸气)除湿防凝露

 

我们采用热胀降低相对湿度的方法除湿。

 

由于SVG通风量巨大,需要对巨大风量实时除湿,工业除湿机的能耗太大,且占用较多空间,而影响SVG内的电气安全距离。

 

采用热胀降低相对湿度的方法,有两种:进风界面除湿和SVG室内露点控制除湿。

 

4.1)进风界面处除湿

 

SVG运行时,采用进风界面处除潮,对潮湿的进气流进行除湿,空气进入室后,SVG运行时发热,借助SVG运行时产生的热量,使湿度继续下降到50~70%,这样空气中的气态水就不会对SVG设备产生危害。

 

进风界面除湿,可应用在SVG运行和SVG停机时除湿,系统会根据实时温度、湿度状况,自动进行除湿。

 

5)SVG原配离心风机的变频改造

 

智能通风防尘系统可检测达32台离心风机所在SVG装置的温度,并可将数据提供给系统控制器,系统控制器可根据采集到的各SVG的温度,独立PID调速控制各离心风机的转速,以使发热量与散热能力匹配,进行有效散热。

 

6)中控室闭环监控

 

配置中控室监控箱,实现中控室对SVG室内的环境数据监视,也可以实现远程手动操作,如雪天时,可远程手动控制滤材外表面清雪,或者湿度异常时等。

 

7)针对性方案

 

每个SVG室(集装箱)灰尘状况、潮湿状况,都有自有独特性,我司经验丰富,善于根据SVG室的特点和难点做出针对性方案。

 

四、经济性与维护性分析

 

4.1 初装经济性好

 

本SVGIP65尘密通风除湿系统方案,经济性好:

 

1)初装成本低,能够为用户节省成本;

 

2)施工方便,布线少、快捷;

 

3)大幅度节省上新水冷SVG的成本。

 

4.2 运行经济性好

 

1)运行耗电低:某17Mvar的SVG改造后运行1年半,耗电约1.4万度(见图5.2),月均耗电≦800KWH,图5.1为与空调方案对比的耗电费用。

图5.1 通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析

图5.2 某17Mvar SVG改造后运行18个月的耗电量

 

2)人工维护成本低:具有自动控制功能,自动通风散热、自动自洁,减少了大量人工维护成本,开门式设计结构,维护非常便利;

 

3)耐候性强:全金属设计,耐高温、耐低温,产品生命周期长

 

4.3 智能化程度好

 

1)远程监控:SVG室(集装箱)内,实时温度、湿度和灰尘浓度检测与显示,远程可启停控制和设置参数,解决SVG运行时人员不便进入而无法监控的难题;

 

2)自动运行:自动加强通风散热、自动自洁、自动除湿和自动保护等等

 

4.4 可集成扩展SVG离心风机变频调速改造

 

本方案可扩展SVG原配离心风机变频调速改造,实现风量与温度正比例控制,既满足通风散热,又有效减少大气温度低时的进风量(雨、雪、沙尘天气,往往温度低,风量低,单位时间内灰尘积累少,结合自洁功能,能更长效的免维护),还能大量节省电费增效。

 

五、联系我们

 

威能通 专业致力于电气设备微环境管理的研究、产品开发、方案设计和智能化运维。

 

威能通 擅长依据用户特定环境(如:高温、高湿环境,沿海潮湿、盐雾环境,北方风沙、温差大环境等)、特定问题和特定需求,设计针对性方案,解决用户现场电气设备内微环境的问题!

 

北京威能通电气设备有限公司

联系人:赵经理13911824825

张经理 010-65456100

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