SVG室(集裝箱)智能通風防塵除濕改造方案 | 在北方沙塵暴苛刻天氣中的防塵卓越表現

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集装箱创新者 发表于 2021-5-21 10:43:54 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
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沙塵暴中卓越通風防塵的案例

1.1 沙塵暴天氣的苛刻性

今年春天沙塵暴比往年都來得多,來得猛。今年4月15日又有一次大強度的沙塵暴席卷北方,

圖1.1是張家口地區沙塵暴的實況發布,圖1.2是場站沙塵實況。

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圖1.1 沙塵實況預警

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圖1.2 場站沙塵實況

1.2 SVG改造狀況

該SVG位于張家口地區,在2020年進行了智能通風防塵改造,正好迎來了2021年多次沙塵暴的大考。

智能通風防塵方案改造狀況,參見圖1.3、圖1.4和圖1.5。

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圖1.3 中控顯示箱                    圖1.4 現場控制箱                    圖1.5 通風防塵裝置外觀

1.3 卓越防塵效果展示

在4月15~16日強烈沙塵暴的天氣中, 該SVG室配置的智能通風防塵系統配置加強濾材自潔的控制邏輯,運行良好,既防止了沙塵暴進入SVG時,同時沙塵沒有堵塞濾材,通風保持通暢,SVG室內無負壓產生。

1)沙塵暴期間,SVG室內環境保持為優質天氣狀況

SVG室外處于沙塵暴天氣,但SVG室內的灰塵顆粒濃度??12ug/m?(根據空氣質量定義,灰塵顆粒濃度??50ug/m?,為優質空氣級別),為非常優質的空氣級別,見圖1.6。

即使裝了內外空氣隔絕散熱裝置,室內的灰塵顆粒濃度通常??12ug/m?。

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圖1.6  SVG室內灰塵濃度、溫度及運行狀況

2)沙塵暴過後,SVG室內地面潔淨如鏡

沙塵暴過後,進入SVG室觀察,其地面無灰塵積覆,見視頻。

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video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_1857530253980581888

3)智能通風防塵系統自潔功能卓越,無堵塞,通風通暢

經過沙塵暴的考驗,智能通風防塵系統的濾材自潔功能卓越,無堵塞、通風通暢,室內溫升??6℃。

4)SVG室內無負壓

由于無堵塞、通風通暢,室內無負壓。

如此卓越表現,如何做到的呢?請看下面灰塵、潮濕的成因分析、對應措施和能耗分析。

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SVG灰塵和潮濕問題成因簡析

2.1 灰塵進入的原因

1)濾材在強風壓下,不能防灰塵

強迫風冷散熱的電氣設備,存在大量灰塵進入的問題,通常是因為通風散熱裝置(如過濾風窗、防塵濾網)防塵等級??IP5X而造成的。

依據標準,IP5X防塵等級的過濾風扇或防塵網,僅適用于非強迫風冷(無強迫空氣對流的靜態)的電氣設備防塵,不適用在強迫風冷電氣設備的防塵。

SVG進風濾材所承受的壓力分析

SVG進風窗的面積通常在1??左右,SVG所配置離心風扇運行時產生的壓強通常??500Pa,那麼集中在1??的進風窗濾材上抽力??500N,相當于50Kg物體重力的抽力,因此防塵效果的好壞關鍵是濾材在大風壓產生的抽力下,宏觀和微觀都不變形。

SVG、逆變器(變流器)及各種強迫風冷的電氣設備本身配置離心風扇或軸流風扇,風扇運行產生高風壓、大風量,配置常規IP5X通風濾塵裝置是不能防灰塵進入的,這是灰塵進入的主要原因,應該采用IP6X級別的通風濾塵裝置。

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圖2.1 SVG內部灰塵嚴重積累

注︰防塵等級性能簡述

防護等級IP5X︰外殼內壓力與周圍大氣壓力相同時,無灰塵進入,簡稱靜態防塵(即櫃體內外無空氣循環時,防塵),但有內外壓差而空氣內外對流時,不能防塵

防護等級IP6X︰設備正常工作周期殼內的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環效應引起,在壓差??2KPa 時,應無灰塵進入,簡稱動態防塵或塵密,該測試標準針對櫃體內外存在強迫空氣循環時,也須是防塵的

2)通風濾塵裝置缺少自潔功能,從而灰塵進入,增加人工和降低發電量

通風防塵濾材使用一段時間後,灰塵被濾材擋住而灰塵積累在濾材,如果不能及時自動清灰(自潔),灰塵堵塞濾材,在離心風扇的強風壓下,濾材承受壓力到了一定程度,灰塵會被壓力拉進電氣設備內。

缺少防堵塞功能,不但會增加人工成本,同時還會還在影響發電量,原因是濾材被堵塞後,通風量下降,集裝箱內溫度上升,被迫人為調低發電功率,從而降低發電量。

3)負壓的產生

負壓是由于SVG進風窗濾材堵塞,在SVG所配離心風扇強大風壓下,產生的負壓,解決辦法是保持通風良好和無堵塞。

2.2 潮濕的成因及常用解決方案

2.2.1 成因分析

1)液態水(即雨水)進入

雨雪天氣,雨、雪在風壓下,被抽入集裝箱。

該情況,采用耐風壓防水的IP65防水等級即可,通常進風速在??4m/s工況下,雨雪應不進入;

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圖2.2 雨水被抽入SVG內部

2)氣態水(水蒸氣)進入

雨雪霧天氣時,空氣濕度幾乎100%濕度,在SVG等電氣設備強迫風冷散熱,氣態水蒸氣隨空氣被抽入SVG裝置內,因而SVG容易產生因潮濕凝露而產生各種故障。

氣態水是空氣中的一種成分,其分子量(18)小于空氣平均分子量(29),空氣能進去的地方,氣態水蒸氣更容易進入。

3)溫差變化,產生潮濕凝露

逆變器運行時,其本身和集裝箱內溫度均高,待機狀態時,發熱量微小,溫度快速下降,由于快速溫差變化,容易產生潮濕凝露。

2.2.2 氣態水除濕防凝露的常用方案

1)空氣降溫冷凝的方法除濕

降溫冷凝的方法除濕,即采用主動降溫將氣態水冷凝成液態水排掉,該除濕方案利用的是降溫部氣態水析成液態水原理︰溫度下降,空氣承載的絕對水蒸氣量下降,因而降一部分氣態水冷凝成了液態水排掉,從而除濕。

該除濕方法以工業除濕機和冷凝除濕機為代表。工業除濕機通常用在庫房、廠房等幾乎無大量空氣交換對流的工況。

由于風冷SVG裝置是空氣易交換型結構,尤其是運行時,每小時幾萬甚至十幾萬立方米空氣的對流,將雨霧天氣時100%濕度空氣將至70%,在大氣溫度28℃、風量??40Km?工況下,每小時需要的除水量??330Kg。

2)熱脹降低相對濕度的方法除濕

熱脹降低相對濕度的方法除濕,即采用加熱升溫將氣態水的相對濕度降低,該除濕方案利用的熱脹原理︰升溫時,含水蒸氣的空氣膨脹,分子距離變大,水蒸氣分子距離也隨之變大,相對濕度降低,即使空氣中含有較大的絕對水蒸氣量,但是也能降低相對濕度,從而除濕。

溫度上升,濕度降低,那麼水蒸氣去哪里了呢?主要是氣體膨脹,擴大體積,減少了單位體積內的水蒸氣量。

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SVG的智能通風防塵和除濕方案

耐斯普特公司采用SVG智能通風防塵和除濕方案,解決SVG通風散熱、防塵和除濕防潮的問題,同時還可以對原配離心風機進行各路獨立變頻調速改造。

SVG智能通風防塵和除濕方案的重點功能︰

1)檢測與控制

SVG室內的溫度、濕度和灰塵濃度實時檢測,並根據參數自動控制通風、防塵、清灰和除濕,形成SVG內部微環境閉環控制

自動控制,手動遠程控制(解決異常天氣情況的環境控制)

2)通風散熱且防灰塵方案

2.1)采用IP65防護等級進風窗,保障高效通風散和完好防塵

配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗(已通過中國合格評定國家認可委員會(CNAS)機構IP65防護等級型式檢驗),保障強迫風冷對流散熱(即存在內外壓差??2Kpa且空氣對流的工況下,即動態),防止灰塵進入。

防護等級IP6X︰設備正常工作周期殼內的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環效應引起,在壓差??2KPa 時,應無灰塵進入,簡稱動態防塵或塵密,該測試標準針對櫃體內外存在強迫空氣循環時,也須是防塵的;

2.2)配置自動濾材自潔功能,以灰塵防堵塞濾材

該系統能根據溫度和灰塵濃度,自動控制IP65過濾風扇清潔被濾材擋住的灰塵,以保障通風散熱良好和延長濾材使用的期限,降低維護更換間隔和成本。

該功能也很好的解決了濾材透塵的隱患。

2.3)濾材需要清理提示

該系統自動根據室內溫度和灰塵濃度,提示濾材清理或更換的需求信息,更加智能運維和更好的保障SVG室運行環境良好。

3)防液態水(雨水)進入方案

配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗,防水級別提升至IPX5,該產品在進風速??4m/s工況下,仍能防止雨水進入。

注︰根據GB/T 4208-2017《外殼防護等級(IP 代碼)》為防止室外大雨時體水進入,SVG進風窗應符合防水級別IPX5並應通過CNAS試驗室型式試驗測試

防水級別IPX5的測試方法︰每單獨通風濾塵裝置,每分鐘噴射水12.5升,連續噴3分鐘,應無水進入。

4)氣態水(水蒸氣)除濕防凝露

我們采用熱脹降低相對濕度的方法除濕。

由于SVG通風量巨大,需要對巨大風量實時除濕,工業除濕機的能耗太大,且佔用較多空間,而影響SVG內的電氣安全距離。

采用熱脹降低相對濕度的方法,有兩種︰進風界面除濕和SVG室內露點控制除濕。

4.1)進風界面處除濕

SVG運行時,采用進風界面處除潮,其方法︰

所配置的智能風扇控制器會根據進風的濕度,自動控制位于進風界面室外型加熱器,將進風通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。

智能風扇控制器會在室內溫度高時,停止界面處的室外型加熱器,避免室內過溫。

界面除濕依據︰雨、霧、雪等高潮濕(接近100%濕度)天氣時,通常溫度??27℃,通過控制進風界面的室外型加熱器使進風溫升3~5℃,使進入的空氣濕度降低到70~80%,既能除濕,也不影響SVG散熱需求。

空氣進入室後,SVG運行時發熱,借助SVG運行時產生的熱量,使濕度繼續下降到50~70%,這樣空氣中的氣態水就不會對SVG設備產生危害。

進風界面除濕,可應用在SVG運行和SVG停機時除濕,系統會根據實時溫度、濕度狀況,自動啟動室外型加熱器和IP65過濾風扇進行往SVG室送熱風以加熱除濕。

4.2)露點控制除濕(高濕地區選配)

該方案是直接對SVG設備本身進行熱脹除濕,在SVG停運時或者極端惡劣天氣時可啟動露點控制除濕,檢測SVG室的溫濕度變化,得出凝露溫度,溫度過低時通過工業加熱器加熱,使其無法凝露對SVG設備產生威脅。

兩種除濕方案同時啟動保障SVG的安全運行。

5)SVG原配離心風機的變頻改造

智能通風防塵系統可檢測達32台離心風機所在SVG裝置的溫度,並可將數據提供給系統控制器,系統控制器可根據采集到的各SVG的溫度,獨立PID調速控制各離心風機的轉速,以使發熱量與散熱能力匹配,進行有效散熱。

6)中控室閉環監控

配置中控室監控箱,實現中控室對SVG室內的環境數據監視,也可以實現遠程手動操作,如雪天時,可遠程手動控制濾材外表面清雪,或者濕度異常時等。

7)針對性方案

每個SVG室(集裝箱)灰塵狀況、潮濕狀況,都有自有獨特性,我司經驗豐富,善于根據SVG室的特點和難點做出針對性方案。

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案例安裝簡介

4.1 過濾風扇及加熱器安裝

將SVG室的進風窗,按照下面進行通風防塵改造︰

1)金屬支架功能與安裝︰

根據每個SVG室或集裝箱的進風窗情況,設計支架,用于安裝IP65過濾風扇和室外型加熱器。

金屬支架安裝在SVG室的進風窗上,固定後,采用發泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴實,達到IP65級別。

根據SVG室進風窗數量配置支架;支架根據現場狀況,設計成可打開式的門結構,便于後期維護。

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某SVG進風窗改造(含進風界面除濕)

2)IP65過濾風扇安裝︰

IP65過濾風扇安裝于根據于SVG室設計的支架上,並合理布線。

4.2 智能風扇控制器安裝

智能風扇控制器安裝在SVG集裝箱內,采用35mm導軌安裝,安裝箱合適位置,參見智能風扇控制器安裝。

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智能風扇控制器安裝

4.3 現場控制箱安裝

現場控制箱放置于SVG低壓室內,用于執行智能風扇控制器的控制執行部件和與遠程通信的部件,主電源取自SVG低壓室(如負荷滿足)或取自場站低壓配電室輸出回路(在SVG室低壓負荷不夠的情況下),根據現場設計櫃型。

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某現場控制箱安裝

4.4 顯示控制箱

顯示控制屏及通信器件,安裝在顯示控制箱中,該控制箱通常壁掛在場站監控室等位置。

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中控室顯示控制箱

4.5 耗材使用

該方案中的耗材為耐大風壓的濾材,該濾材可用水沖洗或風吹清灰,優先選風吹清灰,因而可反復使用,通常1~2年,甚至更長時間,無需更換.

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經濟性分析

本SVG智能通風防塵、防潮系統方案,造價成本、人工成本低(運行後約1~2年無須更換濾材)、運行成本低(耗電量低)和自動化程度高,同時有很好經濟實用性。

本SVG智能通風防塵、防潮系統運行後,運行成本(約)與空調方案的對比,見圖5.1通風防塵防潮方案與空調方案的年度費用分析。

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圖5.1 通風防塵防潮方案與空調方案的年度費用分析

5.1 耗電費用︰

1)10兆乏的SVG年度費用

智能通風防塵、除濕系統方案︰通風防塵耗電費??0.5萬元,除濕耗電費??1萬元(根據地區不同,會有差異);

空調方案的年度耗電費用卻15~20萬元左右

2)40兆乏的SVG年度費用

智能通風防塵、除濕系統方案︰通風防塵耗電費??1.5萬元,除濕耗電費??3萬元(根據地區不同,會有差異;無需除濕的SVG工況可節省該部分電費);

空調方案的年度耗電費用高達60~88萬元

5.2 改造費用經濟性好,投資成本,幫助用戶節省解決SVG微環境問題的投資,如水冷改造費用的節省或空調散熱防塵電費的節省。

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耐斯普特 專業致力于電氣設備微環境管理的研究、產品開發、方案設計和智能化運維。

耐斯普特 擅長依據用戶特定環境(如︰高溫、高濕環境,沿海潮濕、鹽霧環境,北方風沙、溫差大環境等)、特定問題和特定需求,設計針對性方案,、解決用戶現場電氣設備內微環境的問題!

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