电厂变频器间励磁间专用新风降温除尘装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种新风、降温、除尘装置，尤指一种专用于电厂变频器间、励磁间的具有新风、降温、除尘功能的装置。


背景技术：

2.目前，国内各大电厂的变频器间和励磁间普遍面临三大问题：高温、积灰和负压。
3.为保证设备的正常运行，通常各大电厂将变频器间和励磁间设计成一相对独立的密闭空间，避免外界空气中的水汽、灰尘侵入，影响电气设备的正常运行。但是，由于变频器、励磁器等电气设备在运行中会产生大量的热量，而变频器间、励磁间又相对密闭空气不流通，电气设备产生的热量不能及时散发，导致变频器间、励磁间内部环境异常高温、高热。室内持续的高温又导致变频器、电气设备频繁误动作、故障损坏率急剧增大，设备的使用寿命也会随着温度的升高而成指数级下降，直接影响设备的正常运行及生产。
4.另外，变频器柜和电气设备柜顶部都安装有散热风机，散热风机工作时，整台设备犹如一台巨大的吸尘器，将柜体外部的空气强制吸入到柜体内部，空气中的灰尘也随之进入到柜体内部。由于电气元件在运行时，会形成稳定的磁场，在磁场的作用下灰尘、杂质、浮尘、煤灰、水汽等被吸附在电气元件上。当电气设备内灰尘过多，如遇到天气潮湿，变频器等电气设备内会产生电弧放电，击穿元器件；另外，灰尘还会使变频器内的功率模块单元、电路板发生漏电及散热器超负荷现象，最终导致耗电量增加，缩短变频器的使用寿命；如果是灰尘附着在散热器及散热风扇的表面，还会导致变频器散热不良，进而导致变频器长期在高温下工作。
5.再者，变频器间、励磁间负压是行业中的通病。造成这种情况的主要原因是变频器间、励磁间密封的过于严密，且只注重向室外释放热空气，而忽视了向室内补充冷空气，违背了空气动力学的物理定律，导致室内外的空气无法自然、顺畅的流通，由此而产生的一种室内外的压差现象。其危害：1、负压导致变频器间、励磁间的门窗无法正常开启，室外的灰尘和颗粒污染物大量强制压入到室内，造成室内被动大面积污染、积灰。2、由于空气流动受阻，变频器和大型电气设备产生的热量无法及时排出，导致室内高温、发热。
6.为解决变频器间和励磁间普遍存在的高温问题，目前，国内电力行业普遍采用的方法是：加装多台大功率的空调；或者，安装空
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水冷装置，但是，这两种方式都存在一定的问题。加装空调利用压缩机制冷技术，通过强制能量转换方式将变频器间、励磁间内的热空气转化为冷空气，对变频器、电气设备实施降温。其优点：制冷方式简单、直接。其缺点：1、局限性强。空调只能对对流热空气起到转换、降温效果，对电气设备传导和辐射产生的热量制冷效果相对滞后。2、间接制冷。空调首先将变频器间、励磁间的大环境冷却下来，大环境再将变频器、电气设备冷却下来。这种冷热效能的转换率和利用率相对较低，会导致空调长时间的运行，空调的故障率会随着时间的增长越来越高，其维护量也会逐年增加。3、耗能高。据不完全统计，通常1间面积100平米的变频器间或励磁间需要安装10台功率12kw的空调，一年光空调的电费损耗将达20万元。一年变频器、电气设备节省下来的电能又被空调消耗
掉，没有达到利用变频器节能的目的。4、功能单一。空调对变频器、电气设备内外的负压和防范灰尘没有任何的作用。
7.安装空
‑
水冷装置，通过变频器柜、电器柜顶的风机将变频器、电气设备产生的热量抽出，经风道进入空
‑
水冷装置的水表冷器，空气和水在表冷器内进行热量交换，空气的热量被冷却水带走，达到降温的目的。其优点：采用内循环冷却方式，避免了外界环境的干扰。其缺点：1、危害性大。众所周知，变频器、电气设备属于电子元器件产品，对空气的湿度要求十分严格，如果一旦水冷装置出现问题或故障，对变频器、电气设备将是致命的影响。2、空
‑
水冷却装置安装工艺复杂。为了达到水冷却器的制冷效果，现场需铺设许多大口径的循环水管道，有些管道长达数百米，在管道的铺设和设计上，也是一项较大的工程，投资昂贵，其工程造价和费用往往超越变频器、电气设备本身的成本价格很多。3、空气湿度较高。变频器内部普遍含有大量灰尘，采用空
‑
水冷装置，空气的湿度有所增加。灰尘中的有机物和水分发生物理或化学反应，使灰尘更易于导电，这对于变频器、电气设备内部的精密电子元件，功率单元等核心部件存在一定的使用隐患。
8.如何科学有效地降低变频器间、励磁间内的温度、灰尘，减少变频器、电气设备的误动作，降低设备故障损坏率，同时，降低降温、除尘成本，成为国内各电厂急需解决的技术问题。


技术实现要素：

9.鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种电厂变频器间、励磁间专用于的具有新风、降温、除尘功能的装置。
10.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电厂变频器间励磁间专用新风降温除尘装置，其特征在于：它由壳体和安装在壳体内的、从进风口处开始依序安装的波形液
‑
气分离单元、自洁式除尘单元、降焓
‑
深度脱水单元、二次加压单元、脱磁单元构成；
11.室外温度较低的空气经所述波形液
‑
气分离单元的初步脱水、去大颗粒灰尘后，经所述自洁式除尘单元进一步除尘后，输送至所述降焓
‑
深度脱水单元；经所述降焓
‑
深度脱水单元二次降温、脱水后，输送至所述二次加压单元；经所述二次加压单元加压后输送至所述脱磁单元；经所述脱磁单元去磁后，经补风风道输送至变频器间、励磁间内，与变频器间、励磁间内的高温空气进行热交换后，排出室外。
12.在本实用新型较佳实施例中，所述波形液
‑
气分离单元由固定支撑架和若干块多折波形板构成；所述固定支撑架固定在所述壳体的进风口处，在所述固定支撑架上，沿空气流动方向间隔地固定有若干块所述多折波形板，间隔设置的所述多折波形板形成若干个独立的空气通道。
13.在本实用新型较佳实施例中，所述脱磁单元包括不锈钢壳体、至少9根磁棒；所述磁棒分为至少两排、交错地固定在所述壳体内。
14.在本实用新型较佳实施例中，所述自洁式除尘单元包括滤棉、吸尘罩、吸尘器、吹尘风机和吹尘风机机头；所述滤棉固定在所述波形液
‑
气分离单元的后部；所述吸尘罩和吸尘器固定在所述滤棉的前面；所述吹尘风机和吹尘风机机头固定在所述滤棉的后面；所述吸尘罩通过软管与所述吸尘器相连，所述吸尘罩在机械手臂的驱动下可在所述滤棉前面，上下左右移动；所述吹尘风机机头通过软管与所述吹尘风机相连，所述吹尘风机机头通过
机械手臂沿所述滤棉上下左右移动；所述吸尘罩与所述吹尘风机机头在所述滤棉的前、后面同步对称运行。
15.在本实用新型较佳实施例中，所述降焓
‑
深度脱水单元包括安装在所述壳体内的蒸发器和通风风机、固定在蒸发器下方的集水槽和安装在室外的压缩机和冷凝器。
16.在本实用新型较佳实施例中，在所述多折波形板的两侧侧壁上迎风分别设置有若干个挡水槽。
17.在本实用新型较佳实施例中，所述的电厂变频器间励磁间专用新风降温除尘装置，其特征在于：还包括一控制箱；所述控制箱内可以安装一plc可编程控制器，设定时间自动启动所述自洁式除尘单元内的吸尘器、吹尘风机，以及驱动吸尘罩、吹尘风机机头动作的机械手臂，定时清洗所述滤棉上的积尘。
18.在本实用新型较佳实施例中，在变频器间或励磁间室内、外各设置一温湿传感器，其信号输出端与所述plc信号输入端相连；在所述控制箱内还设置一触摸显示屏，其信号输入/输出端分别与plc的信号输入/输出端相连。
附图说明
19.图1为本实用新型电厂变频器间励磁间专用新风降温除尘装置结构示意图；
20.图2为图1的d
‑
d侧视图；
21.图3为构成本实用新型的波形液
‑
气分离单元俯视图；
22.图4为构成本实用新型的脱磁单元主视图；
23.图5为图4的俯视图；
24.图6为本实用新型的安装结构示意图；
25.图7为图6的俯视图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本发明的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本发明的特征显而易见。
27.分析国内各大电厂变频器间和励磁间普遍存在的高温、积灰、负压现象，其根本原因是室内空气不流通，在一相对密闭的空间内，电器元件和电气设备产生的热量不能及时散发出去，导致恶性循环，室内高温、积灰、负压，故，本实用新型的设计思路就是将室外低温的空气经除尘、除湿、脱磁后输送至变频器间、励磁间内，使变频器间、励磁间内的空气流动，将电器元件和电气设备产生的热量尽快散发出去。
28.图1为本实用新型结构示意图，图2为本实用新型侧视图，如图1、图2所示，本实用新型公开的专用于变频器间、励磁间的具有新风、降温、除尘功能的装置由壳体1，安装在壳体内的、从进风口处开始依序安装的波形液
‑
气分离单元2、自洁式除尘单元3、降焓
‑
深度脱水单元4、二次加压单元5、脱磁单元6构成。室外温度较低的空气经波形液
‑
气分离单元2的初步脱水、去大颗粒灰尘后，经自洁式除尘单元3进一步去除尘后，形成相对干燥、清洁、低温的空气输送至降焓
‑
深度脱水单元4；经降焓
‑
深度脱水单元4二次干燥、除尘后，输送至二次加压单元5；经二次加压单元5加压后输送至脱磁单元6；经反复除尘、脱水的低温空气最
后经脱磁单元6去磁后，经补风风道7输送至变频器间、励磁间，与变频器间、励磁间内的高温空气进行热交换后，排出室外。本实用新型就是通过向变频器间、励磁间内输出清新、洁净、干燥、低温的空气，使变频器间、励磁间内的空气流动，从而降低变频器间、励磁间的温度，解决其高温、积灰、负压的问题。
29.如图1、图3所示，波形液
‑
气分离单元2安装在壳体1的进风口处，它由固定支撑架21和若干块多折波形板22构成。固定支撑架21固定在壳体1的进风口处，在固定支撑架21上，沿空气流动方向间隔地固定有若干块多折波形板22，在多折波形板的两侧侧壁上分别设置有若干个挡水槽23。含有灰尘、水滴的空气经壳体1的进风口进入波形液
‑
气分离单元2，空气中的粉尘粒子和大颗粒水滴24在流经多折波形板22的过程中，被多折波形板22不断地阻挡、分离出来，对低温空气进行初步净化，形成较为干燥、清洁的低温空气。
30.在本实用新型的较佳实施例中，所述固定支撑架21高1600mm
×
宽800mm
×
厚255mm。所述多折波形板22由塑料材质加工而成，高1400mm
×
宽200mm
×
厚30mm，间隔15mm均匀布置在固定支撑架21内，形成若干个单独的空气流通通道，以便将进入的空气分割成若干股；并在多折波形板的末端两侧壁上迎风面布置多道挡水槽23。当含有大颗粒液态水滴和粉尘粒子的空气以一定的风速流经波形液
‑
气分离单元时，由于空气的惯性撞击作用，液态水滴会在多折波形板22的折弯处碰撞并形成水膜，由于阻力和摩擦力的增大，液滴会大量聚集在折弯处，形成沉降区(每一个折弯处都会形成这样的沉降区)。随着沉降区内液态水含量的加剧，液态水表面因张力的扩散、水滴的重力、气流的推力等原因，汇集成更大颗粒的液滴。当液滴达到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就会从多折波形板上滴落下来。而没有被过滤出来的液态水和灰尘粒子流至下一个折弯处，在同样的步骤下再次被收集、捕捉。多折波形板的多折结构增加了收集、捕捉液滴的机会。本实用新型在波形液
‑
气分离单元的末端位置设置挡水槽将残留下来的液滴高效拦截，大大提高了除水率。
31.本实用新型首先通过波形液
‑
气分离单元2初步分离空气中的粉尘粒子、大颗粒水滴，然后，通过自洁式除尘单元进一步去除空气中的灰尘，形成相对清洁、低温的空气。如图1所示，所述自洁式除尘单元包括活性炭纤维滤棉(过滤精度20μm)31、吸尘罩32、吸尘器33、吹尘风机34和吹尘风机机头35。滤棉31固定在波形液
‑
气分离单元2的后部，吸尘罩32和吸尘器33固定在滤棉31的前面，吹尘风机34和吹尘风机机头35固定在滤棉31的后面。经波形液
‑
气分离单元2初步除尘、除湿的空气经过滤棉31时，滤棉31进一步过滤空气中的灰尘，对空气进行二次除尘，使二次除尘后的低温空气更洁净。
32.本实用新型在滤棉31的前面设置有吸尘罩32和吸尘器33，吸尘罩32通过软管与吸尘器33相连，吸尘罩32在机械手臂的驱动下可在滤棉31前面，上下左右移动；在滤棉31的后面设置有吹尘风机34和吹尘风机机头35，吹尘风机机头35通过软管与吹尘风机34相连，吹尘风机机头35通过机械手臂沿滤棉31上下左右移动。使用一段时间后，为清除滤棉31上吸附的灰尘，同时，启动吹尘风机34和吸尘器33，吹尘风机34对滤网进行反向吹风，机械手臂使吹尘风机机头35沿滤棉31上下左右移动，将滤网外表面的粉尘吹落，同时，机械手臂使吸尘罩32同步沿滤棉31上下左右移动，将吹落的滤网上的灰尘吸起、收集起来，使滤棉保持通透。在清除滤棉上的灰尘时，最好使吸尘罩与吹尘风机机头在滤棉的前、后面同步对称运行，以便保持吹尘和吸尘同步，除尘更高效率。
33.在自洁式除尘单元的后部设置有至少一台降焓
‑
深度脱水单元4，对经过自洁式除尘单元3二次除尘的空气进行二次脱水、降温处理。本实用新型降焓
‑
深度脱水单元采用压缩机组冷冻处理工艺，把经过二次除尘的相对低温的湿热空气经低温冷冻进一步脱水、降温。如图1所示，降焓
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深度脱水单元包括安装在壳体内的蒸发器和通风风机41、固定在蒸发器下方的集水槽42和安装在室外的压缩机和冷凝器43。经波形液
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气分离单元2和自洁式除尘单元3处理的室外空气经降焓
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深度脱水单元4壳体内蒸发器进行深度冷却降温，降低空气比焓值的同时，空气中残留的水分被进一步冷凝、分离，达到二次过滤水分脱水、除湿的目的。
34.在降焓
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深度脱水单元的后面依次设置有二次加压单元5和脱磁单元6。所述二次加压单元5包括大功率补风风机，经二次除尘、除湿、降温处理的干燥、洁净的新鲜空气经二次加压单元5后，经降焓、脱水后的空气，已成为干燥、洁净的新鲜空气经大功率补风风机二次加压，使新鲜空气具备一定的压力和流量后进入脱磁单元6。
35.在大型工矿企业，周边环境中不可避免的会出现一些含有磁性物质的铁屑、粉末或带电粒子，这些物质一旦进入室内，会对室内的电气设备、变频器等造成一定的危害，故，本实用新型还包括一脱磁单元6，对经过二次除尘、脱水、降温的新鲜干燥、洁净空气进行脱磁处理后，再输送至变频器间、励磁间，以提高设备的运行安全系数。如图4、图5所示，所述脱磁单元6包括不锈钢壳体61、至少9根磁棒62，磁棒62分为至少两排、交错地固定在不锈钢壳体61内。经过二次加压单元5的空气进入到脱磁单元壳体61内，在流经磁棒62时，空气中的磁性颗粒被磁棒62吸附，对经过二次除尘、除湿、降温处理的干燥、洁净空气进行进一步脱磁处理，处理后的高质量洁净、干燥、低温空气经补风风道7进入变频器间和励磁间。
36.所述磁棒62可以是永磁磁棒，也可以是一铁棒，在铁棒的两端接通电源，通电后产生磁场。
37.如图6、图7所示，本实用新型专用于电厂变频器间、励磁间的新风降温除尘装置8安装在电厂变频器间或励磁间9外，本实用新型通过补风风道7向变频器间或励磁间9输入干燥、洁净、低温、流动的空气，变频器间内变频器91散发的热量与输入的低温空气进行热交换，交换后的热空气经散热风道10输出室外。
38.本实用新型可以手动控制自洁式除尘单元和降焓
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深度脱水单元，也可以通过控制箱11(参见图2所示)自动控制器其工作。所述控制箱内可以安装一plc可编程控制器，设定时间自动启动自洁式除尘单元内的吸尘器33、吹尘风机34，以及驱动吸尘罩32、吹尘风机机头35动作的机械手臂，定时清洗滤棉上的积尘。另外，如图2、图6、图7所示，本实用新型还可以在变频器间、励磁间室内、外各设置一温湿传感器44，检测室内外温度差、湿度差，自动启动、调速降焓
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深度脱水单元中的蒸发器运行时间和转速，降焓、脱水。在控制箱内还可以设置一触摸显示屏，实时显示变频器间、励磁间内的温度、湿度情况，以及手动设定调整设定室内温度、湿度，控制降焓
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深度脱水单元的运行，调整二次加压单元5的送风量。例如，当变频器间室内温度＜25℃时，二次加压单元补风风机小风量向变频器间补充新风，维持室内正压；当变频器间内温度≥25℃时，风机大风量向变频器间内补充强风；当变频器间内温度≥30℃时，风机大风量向变频器间内补充低温的新风；当变频器间内湿度≥80％时，风机大风量向变频器间内补充干燥的饱和风。
39.由于本实用新型采用的技术方案不是仅仅一味地降低变频器间、励磁间的温度，
而是在降温的同时除尘、除湿、脱磁、通风，向变频器间、励磁间输送低温、洁净、干燥的冷空气，使变频器间、励磁间内充满干燥、洁净、低温、正压、流动的新风，从根本上彻底解决变频器间、励磁间高温、积灰、负压的问题。本实用新型具有以下优点：1、有效地降低变频器间、励磁间内的温度，保证设备的正常运行，降低故障率，延长设备的使用寿命。2、为电厂降温、除尘节省了大量的资金和能源。3、减少电缆的布置量及工程施工量。本实用新型安装简单，每台降温除尘装置只需配置少量三项四线电源一根，极大地减少电缆的布置量，减轻了施工劳动强度。4、操作、维护简便。本实用新型维护工作仅限于观察滤棉的污秽程度，清理滤棉，或者维护更换小型电子元器件。5、节省变频器间内部空间。本实用新型的安装不占用变频器间内部空间容积，充分利用室外空间和现有的条件，减少资源浪费，安装方式快捷简单。
40.本实用新型在安徽某电厂改造中试验成功，电厂变频器间未安装本实用新型前，为降温在变频器室内共装配了10台功率12kw的空调，因变频器对工作环境要求较为苛刻(设备运行要求温度为0～+40℃范围内，以22℃左右为佳，湿度不超过75％，粉尘浓度低于正常环境浓度)，日耗电量为2640kw/d，年耗电量为803000kw(因停机时长不定，按照每日运行20h计算)。采用空调冷却时，由于变频器排出的热风不能被空调全部吸入冷却，热气流存在于变频器室上部空间。变频器本身是节能节电的设备，使用空调降温其耗电成本远远大于变频器节能的费用。安装本实用新型后，降温及节能效果极佳。一方面极大地缓解了变频器室空调制冷压力，避免压缩机长时间运行造成故障，另一方面完全解放了变频器室现10台空调负荷，现阶段气温下空调全部处于备用状态。按照每台空调12kw的制冷功率计算，现仅需两台5.5kw的补风风机，每日节能约2000度电，另节省空调包括更换压缩机、油气分离器、加氟等维保采购费用年度约5万元，由此计算，此项技术攻关完成后，年度节省电费及维修费用约20万元左右，节能、降耗显著。
41.最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。