一種電力設備集裝箱外掛風機組件的設計方案

引言

近年來,隨著新能源技術的大力發(fā)展,很多地方選擇了開發(fā)清潔能源,開始興建風電站和光伏電站。為了保證并網(wǎng)發(fā)電后的電能質(zhì)量,以電力電子技術為基礎的各種電力設備逐漸在發(fā)電站投運。為了降低土建工作量、難度及成本,越來越多的電力企業(yè)選擇集裝箱式電力設備,將相應的電力設備布置在集裝箱中。在這些電力設備中,大多數(shù)需要用到大功率的電力電子器件(如0IGT等),器件在工作時產(chǎn)生大量的熱量,如果設備的散熱能力有限,那么器件內(nèi)部的溫度會升高,將導致器件的可靠性降低,無法安全地工作。因此,集裝箱內(nèi)散熱系統(tǒng)的好壞,直接決定了內(nèi)部電力設備能否長期穩(wěn)定、可靠地工作。

1研發(fā)背景

目前,集裝箱內(nèi)的散熱系統(tǒng)技術方案主要包括:自然冷卻、強迫風冷、水冷。自然冷卻方案無法滿足大功率設備運行時的散熱需求:水冷方案的成本較高,且存在安全風險:強迫風冷方案包括抽風和鼓風,是經(jīng)常被采用的方案。強迫風冷需要大功率的風機設備,而風機組件體積較大,若安裝在集裝箱內(nèi)部將占用空間,若安裝在外部則對防水要求較高。

本文的目的在于提供一種電力設備集裝箱外掛風機組件的設計方案。外掛風機組件安裝在集裝箱外側(cè)墻壁上,不占內(nèi)部空間,可以從外部進行維護:可以實現(xiàn)較高的防水要求,從而保證風機的安全運行,延長使用壽命。一套集裝箱外可以安裝多個相同的外掛風機組件,本文僅介紹其中一個組件,其他組件的結(jié)構方案和安裝方案均可參考本文。

2設計與實施方案

2.1總體設計思路

外掛風機組件主要包括風機罩焊接組件、底板、安裝支架組件、出風口組件、離心風機、風機線、測速儀與溫度傳感器等零部件。組件通過兩個三角支架安裝在集裝箱的外墻壁上,完成接線后即可運行。風機組件各個零部件的尺寸可以根據(jù)風機選型來確定。

2.2外掛風機組件結(jié)構設計

如圖1所示,一種電力設備集裝箱外掛風機組件主要包括風機罩焊接組件、底板、安裝支架組件、出風口組件、離心風機、風機線、測速儀與溫度傳感器等零部件。外掛風機組件各處焊接牢固,表面采用耐鹽霧腐蝕的防銹漆處理,連接件一律采用防銹材質(zhì)。風機罩焊接組件和底板裝配:離心風機包括導風圈和風機兩大部分,導風圈一端安裝在底板上,風機安裝在風機罩焊接組件上:風機線固定在風機罩焊接組件內(nèi)部的扎線支架上,末端通過底板上出線孔穿出:測速儀與溫度傳感器用于測量出風口的風速及溫度,安裝在出風口組件的內(nèi)部,位于風機扇葉的正下方:出風口組件與風機罩焊接組件裝配。完成上述組件的裝配后,將兩個安裝支架組件安裝在集裝箱的外墻壁上,外墻壁上設計對應的安裝孔,再將上述組件與安裝支架組件裝配,并且底板四周的安裝孔與外墻壁固定。

如圖2所示,風機罩焊接組件主要由風機罩頂板、風機罩左側(cè)板、風機罩左側(cè)焊接角鋼、風機罩右側(cè)焊接角鋼、風機罩右側(cè)板、固定風機加強筋、扎線支架一和扎線支架二構成。風機罩頂板上有一個大圓孔,四周有四個小圓孔,大圓孔是為了露出風機尾部的凸臺,小圓孔與風機的安裝孔對應,頂板上有頂部翻邊和底部翻邊,翻邊上均有安裝孔:風機罩右側(cè)板上有兩個焊接翻邊,焊接翻邊與風機罩頂板搭接,還有右側(cè)翻邊和底部翻邊,翻邊上均有安裝孔,風機罩左側(cè)板的結(jié)構與右側(cè)板類似:將固定風機加強筋、扎線支架一焊接在風機罩頂板上,再將扎線支架二焊接在風機罩左側(cè)板上:將風機罩頂板、左側(cè)板、右側(cè)板依次焊接成為整體,搭接處連續(xù)焊接,再將風機罩左側(cè)焊接角鋼與左側(cè)板焊接,右側(cè)焊接角鋼與右側(cè)板焊接,角鋼一側(cè)翻邊上的三個小圓孔是為了增加焊接點,保證焊接牢固。

如圖1(a)所示,安裝支架組件由橫角鋼、立角鋼和斜角鋼焊接而成。橫角鋼上的兩個腰孔與風機罩左側(cè)焊接角鋼、右側(cè)焊接角鋼上的腰孔對應,立角鋼上的三個腰孔是與集裝箱外墻壁裝配的安裝孔。測速儀和溫度傳感器是一個整體組件,包括測速儀、溫度傳感器、安裝支架以及相關電線,安裝在出風口組件內(nèi)。

如圖3所示,出風口右側(cè)板、出風口底板、出風口左側(cè)板及出風口橫梁焊接形成出風口支架:出風口底板上有漏水孔:出風口蓋板和鐵絲過濾網(wǎng)焊接成出風口蓋板組件:將出風口蓋板組件安裝在出風口支架上,形成出風口組件。如圖4所示,最后將外掛風機組件安裝在集裝箱的外墻壁上,風機線穿過風機組件后進入集裝箱體內(nèi)。

2.3具體實施過程

集裝箱外墻壁上加工與支架組件和底板對應的安裝孔,并且在安裝孔的背面焊接不銹鋼螺母,將兩個安裝支架組件固定在集裝箱外墻壁上,再將上一步的風機組件搬運至支架上,調(diào)整就位后用不銹鋼螺栓緊固,最后將風機線引入集裝箱內(nèi)部接入主電路中。實物圖如圖5所示,集裝箱內(nèi)電力設備在運行時便啟動風機,風機抽出大量的熱并向空氣中排放,新鮮空氣從進風口持續(xù)進入箱體,從而實現(xiàn)設備強迫風冷的目的。位于風機內(nèi)部的測速儀可以實時測量出風口風速,溫度傳感器可以實時采集出風口空氣的溫度,將相關數(shù)據(jù)反饋至箱體內(nèi)的控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)根據(jù)設定的情況調(diào)整風機的轉(zhuǎn)速及運行參數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)風機運行效率的最大化,從而達到高效、節(jié)能的效果。

3結(jié)語

本文設計的結(jié)構已在工程項目中批量應用,從近些年的現(xiàn)場運行情況來看,能夠很好地滿足客戶需求,取得了良好的經(jīng)濟效益,表明了此結(jié)構完全可以大量推廣應用。

本文提出的結(jié)構設計具有以下優(yōu)點:（1)外掛風機組件安裝在集裝箱的外墻上,不占用箱內(nèi)空間,可以外部維護,拆卸和安裝便利:風機罩采用整體焊接的方式,內(nèi)外表面進行防銹處理,可滿足較高的防水要求,保證風機安全運行,延長壽命。（2)外掛風機組件運行時能快速持續(xù)將箱體內(nèi)熱量抽出,保證電力設備可靠性和穩(wěn)定性:能實時測量出風口的風速及溫度并反饋給控制系統(tǒng),使得風機根據(jù)設備的散熱情況及應用場合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等參數(shù),達到高效、節(jié)能的效果。