在高壓變頻柜的散熱系統(tǒng)中，散熱風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓設(shè)計(jì)是保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理的風(fēng)壓設(shè)計(jì)能確保柜內(nèi)熱量及時(shí)排出，避免因溫度過高導(dǎo)致器件性能下降甚至損壞。而這一設(shè)計(jì)過程，離不開對參數(shù)的把控與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算邏輯。
風(fēng)壓設(shè)計(jì)的參數(shù)主要包括靜壓、動(dòng)壓和全壓。靜壓是指氣體對平行于氣流方向物體表面的壓力，在高壓變頻柜中，靜壓用于克服風(fēng)道、濾網(wǎng)、散熱器等部件帶來的阻力;動(dòng)壓則是氣體流動(dòng)所具有的能量，其大小與氣體流速的平方成正比;全壓等于靜壓與動(dòng)壓之和，是衡量風(fēng)機(jī)做功能力的重要指標(biāo)。此外，風(fēng)量也是關(guān)鍵參數(shù)之一，它表示單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)輸送的氣體體積，與風(fēng)壓共同決定了散熱系統(tǒng)的散熱能力。
計(jì)算邏輯首先從熱負(fù)荷分析開始。需要準(zhǔn)確計(jì)算高壓變頻柜內(nèi)功率器件(如 IGBT 模塊)的發(fā)熱量，通過器件的功率損耗、工作時(shí)間等數(shù)據(jù)，結(jié)合散熱系統(tǒng)的熱傳遞效率，確定需要帶走的總熱量。例如，一臺(tái)功率為 1000kW 的高壓變頻柜，其 IGBT 模塊功率損耗率為 3%，則每小時(shí)產(chǎn)生的熱量高達(dá) 30kW?h。
根據(jù)總熱量，結(jié)合空氣的比熱容和允許溫升，計(jì)算出所需的最小風(fēng)量。假設(shè)允許溫升為 20℃，空氣比熱容為 1.005kJ/(kg?℃)，可得出每小時(shí)帶走 30kW?h 熱量所需的最小風(fēng)量。確定風(fēng)量后，就要考慮風(fēng)道阻力。風(fēng)道阻力由沿程阻力和局部阻力組成，沿程阻力與風(fēng)道長度、內(nèi)壁粗糙度等有關(guān)，局部阻力則來源于彎頭、濾網(wǎng)、散熱器等部件。通過查閱相關(guān)手冊或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，獲取各部件的阻力系數(shù)，利用公式計(jì)算出系統(tǒng)總阻力，該阻力值即為散熱風(fēng)機(jī)需要克服的靜壓。
以某高壓變頻柜為例，其風(fēng)道長度為 5 米，內(nèi)壁粗糙度為 0.1mm，包含 3 個(gè) 90° 彎頭和 1 個(gè)濾網(wǎng)。經(jīng)計(jì)算，沿程阻力為 100Pa，每個(gè)彎頭局部阻力為 50Pa，濾網(wǎng)阻力為 200Pa，系統(tǒng)總阻力(靜壓)達(dá)到 450Pa。再結(jié)合所需風(fēng)量對應(yīng)的動(dòng)壓，就能確定散熱風(fēng)機(jī)的全壓參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需預(yù)留一定的風(fēng)壓余量，一般為計(jì)算值的 10% - 20%，以應(yīng)對濾網(wǎng)堵塞、風(fēng)道積塵等工況變化。同時(shí)，考慮到不同工況下變頻柜的熱負(fù)荷差異，可采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與高效散熱的平衡。
高壓變頻柜散熱風(fēng)機(jī)風(fēng)壓設(shè)計(jì)是一個(gè)多參數(shù)協(xié)同、多環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)的復(fù)雜過程。只有把握參數(shù)，遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算邏輯，并結(jié)合實(shí)際工況靈活調(diào)整，才能設(shè)計(jì)出高效可靠的散熱系統(tǒng)，為高壓變頻柜的穩(wěn)定運(yùn)行筑牢基礎(chǔ)。
業(yè)務(wù)-任先生