关于下进下出型变流器冷却系统的建议 摘要：介绍北京众合利电电气有限公司在水冷变频器冷却系统不同形式的流道设计而提出的问题解决方法，压力、流量、散热能力等指标的理论关系和现场实际数据对比。 关键字：水冷变频器、空水冷却系统、流道设计、压力和流量关系 此数据理论支持P=ΔT·C·Q=C°*（kw·s）/(L·C°)*L/S=KW KW·S=VIT=I2RT=J即焦耳
ΔT：进出水口的温升；
C=4.18kJ/(K.L)在水的密度为1的时候，即不含任何添加剂，K为温度单位开尔文，在这里和摄氏度等价； Q：流量（l/s）；
P：热损（kW）
对照物
例如：Q=150 l/min=2.5 l/s，P=40k W
ΔT=P/ C·Q=40Kw/(4.18kWs/K.l*2.5 l/s)=3.8K=3.8 C°
表明设备发热量为40KW的时候，流量150L/min，可将水的温度提高3.8 C°。
网吧专用机箱下表是乙二醇水溶液的比热容表。
摘自ASHRAE手册2005版
参考日方给出的数据：
发热量P=60KW ，流量 Q=240 L/min=4 l/s ，选择冷却介质为水，C=4.18kJ/(K.L)植物蛋白提取
ΔT=P/ C·Q=60Kw/(4.18kWs/K.l*4 l/s)=3.589K=3.589 C°
根据理论计算：发热量为60KW的变流器，在使用水作为介质时冷却系统流量达到240 L/min的情况下，温升数值约为3.6度。
如其他参数不变，使用40%浓度乙二醇冷却液，工作在40 C°的情况下，比热容C=3.535 kJ/(K.L) ，根据公式：
ΔT=P/ C·Q=60Kw/(3.535kWs/K.l*4 l/s)=4.243K=4.243 C°
使用冷却液的情况下，温升值约为4.243 度。
由上述公式和现场使用可知：
变流器最大发热量为固定值；冷却液浓度一定，比热容数值基本可视为一定；流量可由变频器进行调节，但流量必须大于变流器本身流量开关的要求，工作在220L/min以上。由此可知，流量越小，温升越大；流量越大，温升越小；配置的水/空热交换器的冷却功率为60KW，同变流器的发热功率相匹配，公式相同，无论流量大小都能够降低温升值，使经过散热器的冷却液（变流器进水口）温度保持稳定，并满足变流器的要求。
以上是理论公式和计算数据，我公司自2007年以来，根据现场调试及使用经验对设备进行了多次改善，根据两种冷却结构得出的实际使用经验。
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一种冷却结构为：下进水上出水的结构，以ABB为代表，如下图的结
构，其流量要求大于160L/min，发热功率为60KW，在风场使用过程中，冷却液为40%浓度乙二醇，流量为170 L/min时，循环泵变频器工作在40HZ，其出口压力为2.3-2.4Bar，夏季使用条件下，变流器出水口温度在50-52度，冷却后的回水（变流器入水口）温度在47-49度之间。ABB的冷却结构内部管阻小，流量超过160L/min时就可以充满全部冷却管路，采用下进水形式会顶着冷却液向上运行，冷却液中气体容易释放，其内部机构有自动排气阀，再加上我们设备上的自动排气和手动排气装置，内部空气完全能够排出。
另一种冷却结构为：下进水下出水，其代表为芬兰SWITCH公司风电变流器，其流量要求必须大于230L/min，否则不允许运行，我公司
现场运行设备和给TMEIC公司供货设备一致，最大流量在介质为水的情况下可达到300 L/min，下进下出的冷却结构在于流量一但低于要求数值，造成内部冷却管路内不能够充满液体，导致器件高温报警停机，这是一个必须满足的条件。SWITCH变流器运行压力为 2.5 Bar 左右，其温升情况和进出液口的温度情况均和ABB产品相似。
以上是我们关于这两种结构的多次现场使用经验看到的情况，现在回过来根据个人在内蒙试验台现场看到的情况来讨论贵公司风电变流器冷却系统。
1、流量问题。所有冷却设备必须满足变流器的流量要求，而且每次开机之前，系统流量必须大于280 L/min才能够复位，复位后将流量调整在220 L/min以上。这必须由循环泵配置变频器和PLC才可以完成。满足这一条件后，变流器才可以运行，这个是必保条件。
2、温度问题。由公式可知，温度上升多少度基本可使用同功率散热器降低温度。实际使用过程中要
注意，散热后的冷却液温度一定会高于散热器周围环境温度至少5度，散热器要安装在通风场所，避免散热出去的热风又多数被吸回来，达不到散热目的，要保证散热板一面平行与地面之间距离超过1.5米，这样冷却效果会比较理想。例如：环境温度，35度，变流器出水口温度35度，那么经冷却后的变流器入水口温度也在35度左右；经过一段时间后，变流器出水口温度45度，那么经冷却后的变流器入水口温度在41-42度左右；需要在变流器运行一段时间后，观察温度稳定在一个范围，如果这个温度变化范围满足元器件的散热，则认为可以使用，如果温度过高，需要考虑散
热器安装情况和环境温度因素，如仍不能满足，考虑变流器实际发热量是否偏大，试验阶段可以考虑增加一个30KW的散热风机。我们做过的现场，变流器的发热量均为60KW，我们一直配置60KW散热器，多年的使用都比较正常。只有在试验阶段测试出真实的发热和散热情况，将来投入现场才更有保证。这是我个人提出的建议。
3、压力问题。这也是我要最后讨论的问题。保证了以上两点的数据后，我们会看到，由于流量的变化会引起压力的变化，在内蒙试验现场看到，流量超过280L/min的时候，压力达到3.7-3.9Bar，在循环泵变频器调到35HZ的时候，满足220L/min的要求，压力达到2.3-2.4 Bar，这个压力是冷却管路能够承受的正常工作压力，为了达到初步流量要求，压力必须要超出1-2分钟。以下是关于压力流量之间关系的理论和实际数据讨论。
支持压力和流量之间的关系如下：
q = 7.59d^2.65√i (i 以kPa/m为单位）
流量q不但与管内径d有关，还与单位长度管道的压力降落（压力坡度）i有关。具体关系式可以推导如下：
集成搜索>低压注塑成型管道的压力坡度可用舍维列夫公式计算 i=0.0107V^2/d^1.3——（1） 管道的流量 q=(πd^2/4)V ——（2）
上二式消去流速V得流量： q = 7.59d^2.65√i
(i 以kPa/m为单位，1Bar=100KPa=0.1MPa） 下面就q = 7.59d^2.65√I 公式进行简化：
此时d=0.05m，q的单位为m^3/s ，将q的单位转换为L/min。
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