در کلسیستم برق تابلو برقمعماری، دهانه های تهویه روی محفظه های تابلو برق اغلب نادیده گرفته ترین جزئیات ساختاری هستند. اکثر مردم آنها را صرفاً به عنوان "سوراخ های اتلاف گرما" کوچک در نظر می گیرند، غافل از اینکه این روزنه های به ظاهر ناچیز به عنوان رابط مهمی عمل می کنند که بازده حرارتی و حفاظت از محیط زیست را متعادل می کند-که مستقیماً بر پایداری دمای تجهیزات، طول عمر عایق و ایمنی عملیاتی طولانی مدت{{3} تأثیر می گذارد. کلیدهای سطوح مختلف ولتاژ دارای الزامات بسیار متفاوتی در رابطه با نسبت باز شدن، طراحی چیدمان و ساختارهای محافظ هستند. این به ویژه برایتابلو برق 12 کیلو ولتبه طور گسترده در کارخانه های صنعتی، معادن، پارک های صنعتی و شبکه های برق شهری، که در آن نوسانات بار قابل توجه است و محیط های عملیاتی پیچیده استفاده می شود. حتی انحرافات جزئی در طراحی سوراخ تهویه می تواند منجر به مجموعه ای از خرابی ها مانند گرمای بیش از حد، تراکم، ورود رطوبت و تجمع گرد و غبار شود.
طراحی سنتی تهویه برای تابلو برق مدتها متکی بر فرمولهای تجربی مهندسان بوده است، که منجر به یک-اندازه-براساس-همه رویکرد با اشکالاتی مانند افزایش اندازه دهانه در زمانی که سرمایش کافی نیست یا کاهش اندازه دریچه زمانی که حفاظت کافی نیست-دستیابی به یک راه حل متعادل را دشوار میکند. پذیرش گسترده فناوری شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بر محدودیتهای طراحی مبتنی بر تجربه غلبه کرده است. CFD با شبیهسازی دیجیتالی میدانهای جریان هوا، دما و فشار در داخل کابینت، کمیت دقیق پارامترهای تهویه را امکانپذیر میکند و به تعادل بهینه بین عملکرد اتلاف گرما و درجهبندی حفاظت IP دست مییابد. این مقاله تضادهای اصلی در طراحی سوراخ تهویه، منطق پشت بهینهسازی شبیهسازی CFD و راهحلهای طراحی استاندارد متناسب با موارد مختلف را تحلیل میکند.ولتاژ تابلو برقسطوح، بر اساس کاربردهای عملی تجهیزات تابلو برق 12 کیلو ولت، که پشتیبانی فنی برای عملکرد پایدار درازمدت سیستمهای قدرت تابلو برق ارائه میکند.
نبرد اصلی سوراخهای تهویه: تضاد ذاتی بین نیازهای اتلاف حرارتی و موانع حفاظتی
اجزای اصلی مانند شینهها، قطع کنندههای مدار و ترانسفورماتورهای داخل کابینت سوئیچ بهطور مداوم در طول عملیات حمل جریان{{0} طولانی مدت، گرمای ژول تولید میکنند. انباشت گرما به طور مستقیم افزایش دمای داخل کابینت را افزایش می دهد، پیری مواد عایق را تسریع می کند و سطح ولتاژ مقاومت تجهیزات را کاهش می دهد. این یکی از دلایل اصلی خرابی تجهیزات در سیستم های توزیع برق است. سوراخ های تهویه به عنوان تنها کانال انتقال حرارت جابجایی طبیعی کابینت، نقش مهمی در حذف گرمای اضافی و متعادل کردن دمای داخل کابینت دارند. با این حال، وجود سوراخ های تهویه، سیستم حفاظت آب بندی کابینت را نیز شکسته و کانالی برای نفوذ ناخالصی های محیطی ایجاد می کند.
این تناقض در تجهیزات تابلو برق 12 کیلوولت بارزتر است. به عنوان پرکاربردترین تجهیزات ولتاژ متوسط-در سیستم برق تابلو برق، کابینت سوئیچ 12 کیلوولت معمولاً در فضای باز، اتاق های توزیع و کارگاه های کارخانه در سناریوهای پیچیده استفاده می شود. آنها باید با-نیازهای اتلاف حرارت با شدت بالا تحت عملیات بار{6} کامل کنار بیایند و در برابر فرسایش گرد و غبار، باران، مه نمک و تراکم مقاومت کنند. اگر سوراخ های تهویه کورکورانه بزرگ شوند، به طور مستقیم سطح حفاظت IP کابینت را کاهش می دهد و باعث جذب رطوبت عایق، تخلیه موضعی و زنگ زدگی فلز می شود. اگر ساختار تهویه بیش از حد آب بندی شود، منجر به رکود جریان هوا در داخل کابینت و تجمع گرما می شود که در نتیجه گرمای بیش از حد قطع می شود و طول عمر تجهیزات کاهش می یابد.
در عین حال، چگالی بار حرارتی کابینت سوئیچ در سطوح مختلف ولتاژ تابلو برق بسیار متفاوت است. استانداردهای طراحی تهویه نمی تواند جهانی باشد. کابینت های سوئیچ ولتاژ پایین دارای بار حرارتی کمتر و فضای تحمل تهویه بزرگ هستند. در حالی که تابلو برق 12 کیلو ولت دارای جریان نامی زیاد، قدرت میدان الکتریکی بالا و افزونگی عایق کوچک است، الزامات بسیار سختی برای دامنه افزایش دما در داخل کابینت، یکنواختی جریان هوا و آب بندی محیطی دارد. تنها با تکیه بر تجربه سنتی برای طراحی، تعادل بین الزامات دوگانه اتلاف گرما و حفاظت غیرممکن است.
II. نقاط درد صنعت طراحی تهویه سنتی: عیوب پنهان طراحی تجربی
قبل از پذیرش گسترده فناوری شبیه سازی CFD، طراحی سوراخ تهویه در صنعت به طور کلی از مدل تجربی "نرخ باز شدن ثابت + طرح استاندارد" پیروی می کرد. اکثر آنها نرخ باز شدن کابینت را 15% - 20% تنظیم کردند و به طور یکنواخت ساختار تهویه موازی بالا و پایین را اتخاذ کردند. این طراحی ساده دارای ایرادات پنهان بسیاری است و دلیل اصلی این است که بسیاری از تابلو برق 12 کیلوولت برای مدت طولانی با خطا کار می کنند.
اولا، اتلاف گرما ناهموار و تجمع گرمای موضعی وجود دارد. طراحی سنتی نمیتواند جهت جریان هوا را در کابینت پیشبینی کند، و مستعد تشکیل مناطق مرده هوا در مناطق{1}}تولید گرمای هسته است، مانند اتاق قطع کننده مدار و اتاق شینه. بسیاری از خرابیهای عملکرد سیستم برق تابلو نشان میدهند که برخی از کابینتهای کلید 12 کیلوولت به استاندارد افزایش دمای کلی رسیدهاند، اما دمای برخی از اتصالات شینه بیش از 30 درصد بالاتر از استاندارد است، علت اصلی چیدمان نامعقول سوراخهای تهویه است و جریان هوا نمیتواند موقعیتهای تولید گرمای هسته را{{5} پوشش دهد.
ثانیاً، سطح حفاظت به اشتباه برچسب گذاری شده است و سازگاری محیطی ضعیف است. برای اطمینان از اتلاف گرما، اکثر سوراخهای تهویه کابینت سوئیچهای سنتی ساختارهای انحراف جریان، ضد گرد و غبار یا باران- تصفیه شده ندارند. در محیط های مرطوب و گرد و غبار، بخار آب و گرد و غبار از طریق سوراخ های تهویه به کابینت نفوذ می کند. متفاوتولتاژ تابلو برقتجهیزات دارای قابلیت تحمل عایق متفاوتی هستند.تابلو برق 12 کیلو ولتنسبت به تراکم گرد و غبار بسیار حساس است و رطوبت جزئی باعث تخلیه موضعی می شود و تجمع طولانی مدت منجر به خرابی عایق و سوختن تجهیزات می شود.
در نهایت، عدم تطابق پارامترها و سازگاری ناکافی وجود دارد. پارامترهای یکپارچه تهویه را نمی توان با شرایط بار مختلف تطبیق داد. در حین کار با بار سبک، تهویه بیش از حد باعث تراکم می شود و در هنگام کار با بار سنگین، تهویه ناکافی منجر به گرمای بیش از حد می شود. همیشه در دوراهی طراحی «از دست دادن یکی برای به دست آوردن دیگری» گرفتار است.
III. فناوری شبیه سازی CFD: ابزار اصلی برای حل معضل اتلاف گرما و حفاظت
ارزش اصلی شبیه سازی CFD در تبدیل حرکت انتزاعی جریان هوا و انتقال حرارت به داده های بصری نهفته است. از طریق تکرارهای شبیهسازی دیجیتال، میتواند دقیقاً اندازه، موقعیت، زاویه و نرخ باز شدن سوراخهای تهویه را بدون کاهش سطح حفاظت IP تعیین کند و راندمان اتلاف گرما را به حداکثر برساند. این به طور کامل به نقاط درد اصلی طرح های سنتی می پردازد و اکنون به فرآیند اصلی طراحی استانداردسازی تابلو برق 12 کیلوولت تبدیل شده است.
1. شبیه سازی میدان جریان: مناطق مرده جریان هوا را از بین ببرید و به اتلاف گرمای یکنواخت در سراسر منطقه برسید.
شبیهسازی CFD میتواند شرایط عملیاتی سیستم قدرت تابلو برق را به طور کامل تکرار کند و سرعت هوا، جهت جریان و توزیع فشار را در داخل کابینت تحت بارهای مختلف شبیهسازی کند. برای ساختار پارتیشن بندی شده مستقل محفظه شینه، محفظه قطع کننده مدار و محفظه کابل در تابلو برق 12 کیلو ولت، از طریق شبیه سازی های تکراری متعدد، طرح پارتیشن سوراخ تهویه بهینه شده است: سوراخ های ورودی پایین-دمای هوای تازه نصب شده کم-دمای هوای تازه، در بالا{4}}هوای تازه نصب شده بالا{4}}هوای داغ نصب شده{5} هوا، دقیقاً از انسداد جریان هوا ناشی از پارتیشن ها و اجزای کابینت جلوگیری می کند، تجمع گرمای موضعی را به طور کامل حذف می کند و اختلاف دمای کابینت را در 5 درجه نگه می دارد.
2. شبیه سازی میدان دما: آستانه افزایش دما را کمی کنید و با الزامات سطح ولتاژ مطابقت دهید
کابینتهای کلید با سطوح ولتاژ مختلف دارای محدودیتهای افزایش دما و دمای تحمل عایق کاملاً متفاوت هستند. شبیهسازی CFD میتواند دادههای افزایش دما شینها، کنتاکتها و اجزای عایق را تحت ساختارهای مختلف تهویه بر اساس استانداردهای ملی افزایش دمای تجهیزات 12 کیلو ولت به دقت محاسبه کند. به طور خاص می تواند نرخ باز شدن تهویه را تنظیم کند. داده های شبیه سازی نشان می دهد که پس از بهینه سازی CFD،تابلو برق 12 کیلو ولتدر عملیات بارگذاری کامل-میتواند بالاترین افزایش دما را در 40K، بسیار کمتر از حد استاندارد ملی حفظ کند، و نیازی به افزایش کورکورانه اندازه دهانه نیست.
3. شبیه سازی حفاظت: بهینه سازی سازه بدون کاهش حفاظت، جلوگیری از نفوذ محیطی
CFD نه تنها اتلاف حرارت جریان هوا را شبیه سازی می کند، بلکه مسیر حرکت آب باران، گرد و غبار و رطوبت را نیز شبیه سازی می کند. با بهینه سازی زاویه سوراخ های تهویه، دیافراگم صفحه گرد و غبار و ساختار انحراف، به "شفافیت تهویه و مسدود کردن ناخالصی" دست می یابد. سوراخ های تهویه سنتی ساختاری مستقیم دارند و قابلیت حفاظتی ضعیفی دارند. در حالی که ساختار تهویه تابلو برق 12 کیلوولت بهینهسازی شده توسط CFD از لوورهای شیبدار 30-45 درجه + طراحی انحراف چند لایه-ضد گرد و غبار استفاده میکند، میتواند 99% از نفوذ گرد و غبار و رطوبت را در حالی که حجم جریان هوای یکسانی حفظ میکند، جلوگیری کند و سطح حفاظتی IP54 را به طور پایدار حفظ کند.
IV. طرح طراحی سوراخ تهویه بهینه پس از بهینه سازی CFD (مناسب برای سناریوی ولتاژ متوسط 12 کیلوولت)
بر اساس شبیه سازی گسترده و موارد کاربردی عملی ازسیستم برق تابلو برقs، صنعت یک طرح طراحی تهویه استاندارد شده CFD-برای تابلو برق 12 کیلوولت ایجاد کرده است، که واقعاً به تعادل مطلوب بین اتلاف گرما و حفاظت دست می یابد.
از نظر طرح ساختاری، حالت تهویه جریان متقاطع منطقهبندی شده- اتخاذ میشود: سوراخهای ورودی نواری{{1} شکل در پایین محفظه قطع کننده مدار، سوراخهای شیبدار خروجی در بالای محفظه شینه قرار میگیرند، و درگاههای تهویه جانبی به طور مستقل برای c پیکربندی میشوند. تهویه منطقه ای از تلاطم هوا جلوگیری می کند و دقیقاً با قدرت تولید گرما هر محفظه مطابقت دارد. در مقایسه با طراحی تهویه کلی سنتی، راندمان اتلاف گرما بیش از 35٪ افزایش یافته است.
از نظر کنترل پارامتر، نرخ باز شدن بهینه به شدت کنترل میشود: نرخ باز شدن کلی کابینت سوئیچ 12 کیلوولت در 12% تا 15% کنترل میشود که با طراحی بازشو بزرگ تجهیزات ولتاژ پایین متفاوت است و از مشکل آببندی بیش از حد تجهیزات ولتاژ بالا، جلوگیری از مشکل آببندی بیش از حد-تجهیزات ولتاژ بالا، و کاملاً تطبیق با بار متوسط{5} با گرما جلوگیری میکند.
از نظر ساختار محافظ، یک بادگیر بیونیک گرد و غبار-محافظ کننده گرد و غبار و شبکه ضد غبار با چگالی بالا- جداشدنی به طور استاندارد مجهز شده اند. همراه با طراحی زاویه شیبدار بهینهسازی شده توسط شبیهسازی CFD، به طور موثری از نفوذ گرد و غبار، باران و پشهها در فضای باز جلوگیری میکند، در حالی که نگهداری و تمیز کردن بعدی را تسهیل میکند. از منظر ساختاری، مشکلات تراکم، زنگ زدگی و آلودگی عایق را به طور کامل از بین می برد.
V. خلاصه ارزش صنعت: طراحی تفصیلی قابلیت اطمینان سیستم توزیع را تعیین می کند.
یک ردیف سوراخ کوچک تهویه، به ظاهر ناچیز، در واقع جزییات اصلی طراحی قابلیت اطمینان برای سیستم برق تابلو برق است. این به طور مستقیم بر پایداری کابینت تابلو در طول عملیات چرخه عمر کامل 20 ساله آن تأثیر می گذارد. طراحی تجربی سنتی همیشه قادر به شکستن تضاد ذاتی بین اتلاف گرما و حفاظت نبوده است، در حالی که فناوری شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی CFD، از طریق روشهای طراحی دیجیتال، کمی و بصری، به طور کامل از گلوگاه صنعت عبور میکند.
برای تابلو برق 12 کیلو ولت که بیشترین استفاده را دارد و وسیع ترین سناریوهای کاربردی را در بین تجهیزات هسته ولتاژ متوسط دارد-طراحی بهینه سازی سوراخ تهویه تصفیه شده نه تنها می تواند با ویژگی های عملیاتی ولتاژ تابلو برق تطبیق دهد، و از گرمای بیش از حد در حین بار-بار کامل و طولانی مدت محافظت کند، بلکه از عملیات بازگردانی طولانی مدت محافظت کند. فرسایش شرایط کاری پیچیده و کاهش قابل توجه نرخ خرابی تجهیزات و هزینه های بهره برداری و نگهداری.
در دگرگونی کنونی صنعت توزیع به سمت پالایش، دیجیتالیسازی و بهرهبرداری بلندمدت، رقابت قابلیت اطمینان کابینتهای سوئیچگیر دیگر یک رقابت واحد بین اجزای اصلی نیست، بلکه رقابتی جامع از جزئیات ساختاری، طراحی شبیهسازی و سازگاری کامل با سناریو است. بهینه سازی ساختار تهویه از طریق شبیه سازی CFD برای دستیابی به تعادل کامل بین اتلاف گرما و حفاظت دقیقاً مانع اصلی است که تجهیزات توزیع با کیفیت بالا را از محصولات معمولی متمایز می کند و همچنین سنگ بنای کلیدی برای اطمینان از عملکرد ایمن، پایدار و طولانی مدت کل سیستم قدرت است.
درباره ما
شرکت ژجیانگ لوما الکتریک، آموزشی ویبولیتین در سال 2018 با تکیه بر 17 سال تخصص تخصصی در مهندسی و تولید ترانسفورماتور تاسیس شد. ما بهعنوان یک تولیدکننده دارای گواهی ISO 9001:2015-، طیف گستردهای از ترانسفورماتورهای توزیع روغن با کارایی بالا-غوطهور و خشک، و همچنین راهحلهای تابلو برق هوشمند را ارائه میکنیم. محصولات ما که مطابق با استانداردهای جهانی طراحی شده اند، به دلیل دوام و کارایی عملیاتی مورد اعتماد مشتریان در سراسر اروپا، خاورمیانه، آمریکای جنوبی، آسیای جنوب شرقی و آفریقا هستند.
با هدایت یک تیم تحقیق و توسعه اختصاصی که دارای بیش از 40 حق ثبت اختراع است، ما در حال انتقال از تولید سنتی به سمت یکپارچه سازی سیستم قدرت هوشمند و پایدار هستیم. با پیادهسازی فناوریهای پیشرفته مانند نظارت از راه دور مبتنی بر اینترنت اشیا، تجزیه و تحلیل پیشبینیکننده مبتنی بر هوش مصنوعی و فرآیندهای تولید کاملاً دیجیتالی، راهحلهای خلاقانه، قابل اعتماد و آیندهنگر{4}}برای چشمانداز انرژی در حال تحول جهانی ارائه میکنیم.