1、沙塵暴中卓越通風(fēng)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(fēng)防塵改造，正好迎來了2021年多次沙塵暴的大考。
智能通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(zhì)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(zhì)量定義，灰塵顆粒濃度≦50ug/m3，為優(yōu)質(zhì)空氣級別），為非常優(yōu)質(zhì)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(fēng)防塵系統(tǒng)自潔功能卓越，無堵塞，通風(fēng)通暢
經(jīng)過沙塵暴的考驗，智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)的濾材自潔功能卓越，無堵塞、通風(fēng)通暢，室內(nèi)溫升≦6℃。
4）SVG室內(nèi)無負壓
由于無堵塞、通風(fēng)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(yīng)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(fēng)壓下，不能防灰塵
強迫風(fēng)冷散熱的電氣設(shè)備，存在大量灰塵進入的問題，通常是因為通風(fēng)散熱裝置（如過濾風(fēng)窗、防塵濾網(wǎng)）防塵等級≦IP5X而造成的。
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IP5X防塵等級的過濾風(fēng)扇或防塵網(wǎng)，僅適用于非強迫風(fēng)冷（無強迫空氣對流的靜態(tài)）的電氣設(shè)備防塵，不適用在強迫風(fēng)冷電氣設(shè)備的防塵。
SVG進風(fēng)濾材所承受的壓力分析
SVG進風(fēng)窗的面積通常在1㎡左右，SVG所配置離心風(fēng)扇運行時產(chǎn)生的壓強通常≧500Pa，那么集中在1㎡的進風(fēng)窗濾材上抽力≧500N，相當(dāng)于50Kg物體重力的抽力，因此防塵效果的好壞關(guān)鍵是濾材在大風(fēng)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(fēng)冷的電氣設(shè)備本身配置離心風(fēng)扇或軸流風(fēng)扇，風(fēng)扇運行產(chǎn)生高風(fēng)壓、大風(fēng)量，配置常規(guī)IP5X通風(fēng)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(yīng)該采用IP6X級別的通風(fēng)濾塵裝置。
圖2.1 SVG內(nèi)部灰塵嚴(yán)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(shè)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(yīng)引起，在壓差≦2KPa時，應(yīng)無灰塵進入，簡稱動態(tài)防塵或塵密，該測試標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(fēng)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(fēng)扇的強風(fēng)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(shè)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(fēng)量下降，集裝箱內(nèi)溫度上升，被迫人為調(diào)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(fēng)窗濾材堵塞，在SVG所配離心風(fēng)扇強大風(fēng)壓下，產(chǎn)生的負壓，解決辦法是保持通風(fēng)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(fēng)壓下，被抽入集裝箱。
該情況，采用耐風(fēng)壓防水的IP65防水等級即可，通常進風(fēng)速在≦4m/s工況下，雨雪應(yīng)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(shè)備強迫風(fēng)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(fēng)冷SVG裝置是空氣易交換型結(jié)構(gòu)，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(fēng)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(fēng)防塵和除濕方案
耐斯普特公司采用SVG智能通風(fēng)防塵和除濕方案，解決SVG通風(fēng)散熱、防塵和除濕防潮的問題，同時還可以對原配離心風(fēng)機進行各路獨立變頻調(diào)速改造。
SVG智能通風(fēng)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(fēng)、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(fēng)散熱且防灰塵方案
2.1）采用IP65防護等級進風(fēng)窗，保障高效通風(fēng)散和完好防塵
配置IP65防塵級別的過濾風(fēng)扇及風(fēng)窗（已通過中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）機構(gòu)IP65防護等級型式檢驗），保障強迫風(fēng)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(shè)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(yīng)引起，在壓差≦2KPa 時，應(yīng)無灰塵進入，簡稱動態(tài)防塵或塵密，該測試標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)扇清潔被濾材擋住的灰塵，以保障通風(fēng)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(fēng)扇及風(fēng)窗，防水級別提升至IPX5，該產(chǎn)品在進風(fēng)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(fēng)窗應(yīng)符合防水級別IPX5并應(yīng)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(fēng)濾塵裝置，每分鐘噴射水12.5升，連續(xù)噴3分鐘，應(yīng)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(fēng)量巨大，需要對巨大風(fēng)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(fēng)界面除濕和SVG室內(nèi)露點控制除濕。
4.1）進風(fēng)界面處除濕
SVG運行時，采用進風(fēng)界面處除潮，其方法：
所配置的智能風(fēng)扇控制器會根據(jù)進風(fēng)的濕度，自動控制位于進風(fēng)界面室外型加熱器，將進風(fēng)通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。
智能風(fēng)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(fēng)界面的室外型加熱器使進風(fēng)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(shè)備產(chǎn)生危害。
進風(fēng)界面除濕，可應(yīng)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(fēng)扇進行往SVG室送熱風(fēng)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(shè)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(shè)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(fēng)機的變頻改造
智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)可檢測達32臺離心風(fēng)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(diào)速控制各離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)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(fēng)扇及加熱器安裝
將SVG室的進風(fēng)窗，按照下面進行通風(fēng)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(fēng)窗情況，設(shè)計支架，用于安裝IP65過濾風(fēng)扇和室外型加熱器。
金屬支架安裝在SVG室的進風(fēng)窗上，固定后，采用發(fā)泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴(yán)實，達到IP65級別。
根據(jù)SVG室進風(fēng)窗數(shù)量配置支架；支架根據(jù)現(xiàn)場狀況，設(shè)計成可打開式的門結(jié)構(gòu)，便于后期維護。
某SVG進風(fēng)窗改造（含進風(fēng)界面除濕）
2）IP65過濾風(fēng)扇安裝：
IP65過濾風(fēng)扇安裝于根據(jù)于SVG室設(shè)計的支架上，并合理布線。
4.2 智能風(fēng)扇控制器安裝
智能風(fēng)扇控制器安裝在SVG集裝箱內(nèi)，采用35mm導(dǎo)軌安裝，安裝箱合適位置，參見智能風(fēng)扇控制器安裝。
智能風(fēng)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(fēng)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(shè)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(fēng)壓的濾材，該濾材可用水沖洗或風(fēng)吹清灰，優(yōu)先選風(fēng)吹清灰，因而可反復(fù)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(fēng)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(fēng)防塵、防潮系統(tǒng)運行后，運行成本（約）與空調(diào)方案的對比，見圖5.1通風(fēng)防塵防潮方案與空調(diào)方案的年度費用分析。
圖5.1 通風(fēng)防塵防潮方案與空調(diào)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(fēng)防塵、除濕系統(tǒng)方案：通風(fēng)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(diào)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(fēng)防塵、除濕系統(tǒng)方案：通風(fēng)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(diào)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(diào)散熱防塵電費的節(jié)省。
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