1、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(qū)沙塵暴的實況發(fā)布，圖1.2是場站沙塵實況。

1.2 SVG改造狀況

該SVG位于張家口地區(qū)，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。

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(tǒng)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(nèi)無負壓產(chǎn)生。

1）沙塵暴期間，SVG室內(nèi)環(huán)境保持為優(yōu)質天氣狀況

SVG室外處于沙塵暴天氣，但SVG室內(nèi)的灰塵顆粒濃度≦12ug/m3（根據(jù)空氣質量定義，灰塵顆粒濃度≦50ug/m3，為優(yōu)質空氣級別），為非常優(yōu)質的空氣級別，見圖1.6。

即使裝了內(nèi)外空氣隔絕散熱裝置，室內(nèi)的灰塵顆粒濃度通常≦12ug/m3。

圖1.6 SVG室內(nèi)灰塵濃度、溫度及運行狀況

2）沙塵暴過后，SVG室內(nèi)地面潔凈如鏡

沙塵暴過后，進入SVG室觀察，其地面無灰塵積覆，見視頻。

3）智能通風防塵系統(tǒng)自潔功能卓越，無堵塞，通風通暢

經(jīng)過沙塵暴的考驗，智能通風防塵系統(tǒng)的濾材自潔功能卓越，無堵塞、通風通暢，室內(nèi)溫升≦6℃。

4）SVG室內(nèi)無負壓

由于無堵塞、通風通暢，室內(nèi)無負壓。

如此卓越表現(xiàn)，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。

2、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(wǎng)）防塵等級≦IP5X而造成的。

依據(jù)標準，IP5X防塵等級的過濾風扇或防塵網(wǎng)，僅適用于非強迫風冷（無強迫空氣對流的靜態(tài)）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(chǎn)生的壓強通常≧500Pa，那么集中在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(chǎn)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(chǎn)生高風壓、大風量，配置常規(guī)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。

圖2.1 SVG內(nèi)部灰塵嚴重積累

注：防塵等級性能簡述

防護等級IP5X：外殼內(nèi)壓力與周圍大氣壓力相同時，無灰塵進入，簡稱靜態(tài)防塵（即柜體內(nèi)外無空氣循環(huán)時，防塵），但有內(nèi)外壓差而空氣內(nèi)外對流時，不能防塵

防護等級IP6X：設備正常工作周期殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環(huán)效應引起，在壓差≦2KPa時，應無灰塵進入，簡稱動態(tài)防塵或塵密，該測試標準針對柜體內(nèi)外存在強迫空氣循環(huán)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(fā)電量

通風防塵濾材使用一段時間后，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(nèi)。

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(fā)電量，原因是濾材被堵塞后，通風量下降，集裝箱內(nèi)溫度上升，被迫人為調低發(fā)電功率，從而降低發(fā)電量。

3）負壓的產(chǎn)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(chǎn)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(tài)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；

2）氣態(tài)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(tài)水蒸氣隨空氣被抽入SVG裝置內(nèi)，因而SVG容易產(chǎn)生因潮濕凝露而產(chǎn)生各種故障。

氣態(tài)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(tài)水蒸氣更容易進入。

3）溫差變化，產(chǎn)生潮濕凝露

逆變器運行時，其本身和集裝箱內(nèi)溫度均高，待機狀態(tài)時，發(fā)熱量微小，溫度快速下降，由于快速溫差變化，容易產(chǎn)生潮濕凝露。

2.2.2 氣態(tài)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(tài)水冷凝成液態(tài)水排掉，該除濕方案利用的是降溫部氣態(tài)水析成液態(tài)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(tài)水冷凝成了液態(tài)水排掉，從而除濕。

該除濕方法以工業(yè)除濕機和冷凝除濕機為代表。工業(yè)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≧40Km3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(tài)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，那么水蒸氣去哪里了呢？主要是氣體膨脹，擴大體積，減少了單位體積內(nèi)的水蒸氣量。

3、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(nèi)的溫度、濕度和灰塵濃度實時檢測，并根據(jù)參數(shù)自動控制通風、防塵、清灰和除濕，形成SVG內(nèi)部微環(huán)境閉環(huán)控制

自動控制，手動遠程控制（解決異常天氣情況的環(huán)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(nèi)外壓差≦2Kpa且空氣對流的工況下，即動態(tài)），防止灰塵進入。

防護等級IP6X：設備正常工作周期殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環(huán)效應引起，在壓差≦2KPa 時，應無灰塵進入，簡稱動態(tài)防塵或塵密，該測試標準針對柜體內(nèi)外存在強迫空氣循環(huán)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(tǒng)能根據(jù)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(tǒng)自動根據(jù)室內(nèi)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(huán)境良好。

3）防液態(tài)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(chǎn)品在進風速≦4m/s工況下，仍能防止雨水進入。

注：根據(jù)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并應通過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(xù)噴3分鐘，應無水進入。

4）氣態(tài)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(yè)除濕機的能耗太大，且占用較多空間，而影響SVG內(nèi)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(nèi)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(jù)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(nèi)溫度高時，停止界面處的室外型加熱器，避免室內(nèi)過溫。

界面除濕依據(jù)：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。

空氣進入室后，SVG運行時發(fā)熱，借助SVG運行時產(chǎn)生的熱量，使?jié)穸壤^續(xù)下降到50~70%，這樣空氣中的氣態(tài)水就不會對SVG設備產(chǎn)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(tǒng)會根據(jù)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(qū)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(yè)加熱器加熱，使其無法凝露對SVG設備產(chǎn)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(tǒng)可檢測達32臺離心風機所在SVG裝置的溫度，并可將數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器可根據(jù)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(fā)熱量與散熱能力匹配，進行有效散熱。

6）中控室閉環(huán)監(jiān)控

配置中控室監(jiān)控箱，實現(xiàn)中控室對SVG室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)視，也可以實現(xiàn)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(jīng)驗豐富，善于根據(jù)SVG室的特點和難點做出針對性方案。

4、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(jù)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，固定后，采用發(fā)泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴實，達到IP65級別。

根據(jù)SVG室進風窗數(shù)量配置支架；支架根據(jù)現(xiàn)場狀況，設計成可打開式的門結構，便于后期維護。

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(jù)于SVG室設計的支架上，并合理布線。

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(nèi)，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。

智能風扇控制器安裝

4.3 現(xiàn)場控制箱安裝

現(xiàn)場控制箱放置于SVG低壓室內(nèi)，用于執(zhí)行智能風扇控制器的控制執(zhí)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(jù)現(xiàn)場設計柜型。

某現(xiàn)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(jiān)控室等位置。

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(yōu)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.

5、經(jīng)濟性分析

本SVG智能通風防塵、防潮系統(tǒng)方案，造價成本、人工成本低（運行后約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(jīng)濟實用性。

本SVG智能通風防塵、防潮系統(tǒng)運行后，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。

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(tǒng)方案：通風防塵耗電費≦0.5萬元，除濕耗電費≦1萬元（根據(jù)地區(qū)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(tǒng)方案：通風防塵耗電費≦1.5萬元，除濕耗電費≦3萬元（根據(jù)地區(qū)不同，會有差異；無需除濕的SVG工況可節(jié)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(jīng)濟性好，投資成本，幫助用戶節(jié)省解決SVG微環(huán)境問題的投資，如水冷改造費用的節(jié)省或空調散熱防塵電費的節(jié)省。

6、聯(lián)系我們

耐斯普特專業(yè)致力于電氣設備微環(huán)境管理的研究、產(chǎn)品開發(fā)、方案設計和智能化運維。

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