野外变频器控制柜防尘设施制约因素的研究

野外变频器控制柜防尘设施制约因素的研究

李雪涛纪永峰冯得辉

(大庆油田有限责任公司)

摘要：本文阐述了现有野外变频器控制柜防尘设施设计的难度。提出防尘容量、手工维护、安装位置、密封不严易造成设备灰尘积聚，制约防尘的因素。并且提出利用位置防尘，可解除防尘制约的新思维。

主题词：变频器控制柜野外灰尘

1引言

油田采出井应用变频技术后，大量的变频器安装在东北平原上，由于东北平原风砂比较大，变频器控制柜原有的换气栅滤网经常被堵塞，如果人工清洁不即时，变频器易出现过热故障。

变频器的故障率随温度升高而成指数的上升,使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。灰尘堆集存于控制箱电气开关的触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良，动作不稳定；电气线路之间积满灰尘，会使裸露导线之间发生漏电，也可能引发电路短路；灰尘本身和它吸收的潮气会腐蚀设备线路板等等

控制柜是变频器野外安装的基础设施。控制柜的防尘等级直接影响变频器的使用寿命。防尘控制柜通用的方法是保证设备的密闭性，但密闭的设备散热受到限制，这个物理矛盾要求控制箱在保证变频器工作散热前提下，尽可能密闭。因为散热不好的控制柜，会缩短了变频器使用寿命。如何既能保证变频器散热，又能有效的阻碍灰尘的进入，提升野外变频器控制箱的防尘能力是我们研究的课题。

2现有变频器控制箱的防尘设施的制约因素

油田现有野外变频器的控制箱防护等级基本为IP43，防尘设施有两部分构成，一部分是钢丝滤网，孔径为1.0mm左右。可防止侵入直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触内部零件。还有一部分是尼龙纤维合成树脂；防水设施由换气栅外部采用45度角长的隔板构成，能防止喷洒的水侵入，防雨或者防止垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水，侵入电器而造成的损坏。

图1现有变频器控制箱所用的通风过滤网组

2.1防尘容量有局限

变频器控制箱内换气栅，本体材质一般为难燃级ABS树脂，204*204mm防尘过滤网组百窗2片组成，面积占整个柜体表面积的3%左右。与箱体外第一层的钢丝网可以阻止直径1.0mm的物体进入，一般不会被堵塞。

最内层的尼龙纤维合成树脂，在正常工作时，一般可以阻止86%的灰尘进入柜体，阻止的方法，是在灰尘通过其内部孔隙时，滞留在不规则的网孔层中间。但是由于外界的灰尘是源源不断的被气流携带，在气流不断进入到柜体内提供散热时，就不断的有灰尘滞留在滤网上，由于滤网的面积有限，因此容纳的灰尘量也是有限的。伴随着灰尘的滞留，原有通风道路被堵塞，使正常通风面积不断的被减小。随之而来的是，为箱内正常提供散热的气流要减小。箱内的电器散热效果会减弱，影响箱内电器的正常工作。

2.2防尘装置需要手工维护

为了能保证正常的散热和通风的需求，就必须要将散热通道中滤网上滞留的灰尘去除或更换新的滤网。但此工作由于机器本身防尘设施并没有相关结构，在进行更换维护时，只有将原过滤的衬拆除后，取出滤网，进行更换。维护工作，一般由基层维修电工负责，由于野外变频器控制箱安装数量多，安装的点多、面积广。一般情况下每年定期会有维修电工进行手工维护一次。但是由于野外灰尘比较大，所以这样的维护工作，有时也会因为一些工作原因，而让防尘装置因维护不当，而造成排风不畅。

2.3排风扇安装位置不易防尘

由于考虑冷空气在柜内底部，热空气在上部，所以现有控制柜基本采用顶部抽风的模式，虽然可以让柜内的热空气快速排出箱外，达到柜内设备散热的需求。但同时也会造成柜内产生负压，再加上越接近于地面，底部的灰尘颗粒越多，所以现有野外变频器控制柜的滤网更易吸附灰尘，而其顶部排气所用的风扇所产生的动力，又不能把所吸附的灰尘送出，使其停留在滤网上，随灰尘的增多，滤网区域通风量减少。箱内空气对流条件变弱，使用变频器工作的热量不能有效的送出柜体，所以造成变频器过热。

2.4密封不严的箱体易让灰尘进入

控制柜体基本采用单层铁板结构，如果箱体开门处密封不严，易让灰尘从缝隙进入。还有就是箱体不能有效隔绝，柜体内外的热交换作用，在温度较高的夏季，热量易通过铁板吸收的太阳辐射的能量，加剧箱体内温度的升高。控制柜箱体。

3利用安装位置解除制约的方法

变频器控制箱防尘不是简单的防护，就可以完成任务，在考虑防尘的同时，还要考虑散热问题。如果可以通过安装位置改变，提高防尘解决办法，是一个新思维。在提升防尘能力时，根据进入到设备的通道位置，可以有四个部位考虑，箱外空间、箱内与变频器空间、箱体防尘网和变频器本体。

1）箱外空间方面提升能力，所辖领域是关于自然环境的改造，因为变频器控制柜就是为了设计要适应恶劣的空间所提出的，所以不予以考虑。

2）变频器本体防尘方面提升能力，因为我们要研究的是保护变频器的器件散热问题，如果变频器本体无需要散热，那也无需精细的防尘设施。其也涉及到变频器设备的改造，因为控制箱内变频器的品牌不一样，所以对不同品牌变频器进行能力提升不是一个简单的课题，为此也不予以考虑。

3）箱内与变频器空间方面提升能力，这部分空间在考虑时，由于不同品牌内部构造会所有不同，变频器安装位置也不相同，在设计时存在不统一的情况，所以不予以考虑。

4）箱体防尘滤网方面提升能力。因为每台变频器控制柜都要安装防尘滤网，此滤网的结构简单，适合外形的改造，而且改造和安装成本低廉，如果能有新思维将此处改造将有利于设备防尘能力的提高。