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SVG室(集装箱)智能通风防尘除湿改造方案 | 在北方沙尘暴苛刻天气中的防尘卓越表现

北极星风力发电网  来源:耐斯普特    2021/5/10 10:14:29  我要投稿  

北极星风力发电网讯:1、沙尘暴中卓越通风防尘的案例

1.1 沙尘暴天气的苛刻性

今年春天沙尘暴比往年都来得多,来得猛。今年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。

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1.2 SVG改造状况

该SVG位于张家口地区,在2020年进行了智能通风防尘改造,正好迎来了2021年多次沙尘暴的大考。

智能通风防尘方案改造状况,参见图1.3、图1.4和图1.5。

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1.3 卓越防尘效果展示

在4月15~16日强烈沙尘暴的天气中, 该SVG室配置的智能通风防尘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。

1)沙尘暴期间,SVG室内环境保持为优质天气状况

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。

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。

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图1.6 SVG室内灰尘浓度、温度及运行状况

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)智能通风防尘系统自洁功能卓越,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℃。

4)SVG室内无负压

由于无堵塞、通风通畅,室内无负压。

如此卓越表现,如何做到的呢?请看下面灰尘、潮湿的成因分析、对应措施和能耗分析。

2、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。

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图2.1 SVG内部灰尘严重积累

注:防尘等级性能简述

防护等级IP5X:外壳内压力与周围大气压力相同时,无灰尘进入,简称静态防尘(即柜体内外无空气循环时,防尘),但有内外压差而空气内外对流时,不能防尘

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)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。

3)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,解决办法是保持通风良好和无堵塞。

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;

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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。

3、SVG的智能通风防尘和除湿方案

耐斯普特公司采用SVG智能通风防尘和除湿方案,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,其方法:

所配置的智能风扇控制器会根据进风的湿度,自动控制位于进风界面室外型加热器,将进风通过升温以降低湿度的方式进行除湿。

智能风扇控制器会在室内温度高时,停止界面处的室外型加热器,避免室内过温。

界面除湿依据:雨、雾、雪等高潮湿(接近100%湿度)天气时,通常温度≦27℃,通过控制进风界面的室外型加热器使进风温升3~5℃,使进入的空气湿度降低到70~80%,既能除湿,也不影响SVG散热需求。

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,自动启动室外型加热器和IP65过滤风扇进行往SVG室送热风以加热除湿。

4.2)露点控制除湿(高湿地区选配)

该方案是直接对SVG设备本身进行热胀除湿,在SVG停运时或者极端恶劣天气时可启动露点控制除湿,检测SVG室的温湿度变化,得出凝露温度,温度过低时通过工业加热器加热,使其无法凝露对SVG设备产生威胁。

两种除湿方案同时启动保障SVG的安全运行。

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。

4、案例安装简介

4.1 过滤风扇及加热器安装

将SVG室的进风窗,按照下面进行通风防尘改造:

1)金属支架功能与安装:

根据每个SVG室或集装箱的进风窗情况,设计支架,用于安装IP65过滤风扇和室外型加热器。

金属支架安装在SVG室的进风窗上,固定后,采用发泡胶、密封胶等材料将周边缝隙封严实,达到IP65级别。

根据SVG室进风窗数量配置支架;支架根据现场状况,设计成可打开式的门结构,便于后期维护。

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某SVG进风窗改造(含进风界面除湿)

2)IP65过滤风扇安装:

IP65过滤风扇安装于根据于SVG室设计的支架上,并合理布线。

4.2 智能风扇控制器安装

智能风扇控制器安装在SVG集装箱内,采用35mm导轨安装,安装箱合适位置,参见智能风扇控制器安装。

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智能风扇控制器安装

4.3 现场控制箱安装

现场控制箱放置于SVG低压室内,用于执行智能风扇控制器的控制执行部件和与远程通信的部件,主电源取自SVG低压室(如负荷满足)或取自场站低压配电室输出回路(在SVG室低压负荷不够的情况下),根据现场设计柜型。

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某现场控制箱安装

4.4 显示控制箱

显示控制屏及通信器件,安装在显示控制箱中,该控制箱通常壁挂在场站监控室等位置。

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中控室显示控制箱

4.5 耗材使用

该方案中的耗材为耐大风压的滤材,该滤材可用水冲洗或风吹清灰,优先选风吹清灰,因而可反复使用,通常1~2年,甚至更长时间,无需更换.

5、经济性分析

本SVG智能通风防尘、防潮系统方案,造价成本、人工成本低(运行后约1~2年无须更换滤材)、运行成本低(耗电量低)和自动化程度高,同时有很好经济实用性。

本SVG智能通风防尘、防潮系统运行后,运行成本(约)与空调方案的对比,见图5.1通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析。

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图5.1 通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析

5.1 耗电费用:

1)10兆乏的SVG年度费用

智能通风防尘、除湿系统方案:通风防尘耗电费≦0.5万元,除湿耗电费≦1万元(根据地区不同,会有差异);

空调方案的年度耗电费用却15~20万元左右

2)40兆乏的SVG年度费用

智能通风防尘、除湿系统方案:通风防尘耗电费≦1.5万元,除湿耗电费≦3万元(根据地区不同,会有差异;无需除湿的SVG工况可节省该部分电费);

空调方案的年度耗电费用高达60~88万元

5.2 改造费用经济性好,投资成本,帮助用户节省解决SVG微环境问题的投资,如水冷改造费用的节省或空调散热防尘电费的节省。

6、联系我们

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