Цахилгаан байгууламжийн дулаан гаргалтын үйлдлийг хэрхэн хангах вэ?

Цахилгаан байгууламжид дулааны ачааллыг ойлгох

Цахилгаан хүчний бүрэлдэхүүн хэсгээс үүсэх дотоод дулааны үзүүлэлтийг тооцох

Бид суурилуулдаг цахилгаан самбарууд нь дотор нь их хэмжээний чадал агуулах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ачаас болж их халдаг. Жишээлбэл, трансформатор, VFD болон төв гар утасны төхөөрөмжүүдийг авч үзье – эдгээр төхөөрөмжүүд ажиллаж байх үедээ орж ирэх энергийн ойролцоогоор 3-8 хувийг алдагдах дулааны энерги болгон алдана. Стандарт 500 кВА-ийн трансформаторыг сонирхож үзвэл, тэр ойролцоогоор 15 киловаттын дулааны энерги ялгаруулж болно. IEC 60076-2023-ийн стандартын дагуу, хэрэв төхөөрөмж зориулалтын хэт 10°C-аар илүү температуртай ажиллавал, амьдралын хугацаа ойролцоогоор хагасыг нь буурна. Иймээс системийн зөв дизайнд тохирох дулааны ачааллын бодит тооцоог хийх нь маш чухал болдог. Эдгээр хаалт дотор хэр их дулаан цуглахыг тодорхойлохдоо техникчид ерөнхийдөө бүрэлдэхүүн хэсгийн ваттын үзүүлэлтүүдийг үздэг, хэсэг бүр хэр ихэд ажилладагийг авч үздэг, мөн үйлдвэрлэгчдийн өгсөн үр дүнтэй байдлын диаграммыг шалгадаг.

Гадаад дулааны нөлөөллийг үнэлэх: Орчны нөхцөл ба нарны туяаны нэмэгдэл

Гадаад орчны нөхцөлүүд нь дулааны стрессыг илүү хурдан нэмэгдүүлдэг. Нар нь багцыг квадрат метрт ойролцоогоор 150 ваттын нэмэлт дулаанаар шатааж чадах бөгөөд агаарын температур 40 градус Цельсийг давах үед натурал хөргөлтийн процессуудын үр дүнтэй байдлыг ойролцоогоор 30 хувь бууруулан маш хүнд нөхцөл байдлыг үүсгэдэг. Улирлын өөрчлөлтүүд инженерчидэд хуучин статик загваруудад биш, харин динамик бодлого сэтгэхийг шаарддаг. Энэ нь цахилгаан тоног төхөөрөмжид 25 хувиар илүү их хөргөлтийн чадал шаардлагатай байдаг чийглэг бус бүс нутгуудад орших үйлдвэрүүдэд хамгийн ихээр чухал болдог. Тоног төхөөрөмжийг ухаалгаар байрлуулах нь шууд нарын гэрлийг багасгаж, бүс нутгийн салхины чиглэлийг илүү сайн ашиглах замаар дулааныг ямар ч зохион байгуулалтгүйгээр зөөх боломжийг олгодог.

Цахилгаан байгууламжид үр дүнтэй дулаан шингээх арга замуудыг сонгох

Идэвхгүй шийдлүүд: Дулаан шингээгч, дулааны заагийн материал, дулаан шилжүүлэгч хоолой

Пассив хөргөлт нь гадаад цахилгаан эх үүсвэр шаардлагагүйгээр байгалийн өөрийн дулааныг халаах, хөргөх процессийг ашигладаг. Хөргөлтийн зориулалтаар хэрэглэдэг аллюмин, хар тугалган хөргөгчийн самбарууд нь конвекц болон цацрагийн замаар дулаан алдалтыг ихэсгэх зориулалттай байдаг. Зохиомжоор нь сайн байвал төхөөрөмжийн температурыг ойролцоогоор 15-с 20°С хүртэл бууруулах боломжтой. Дулаан дамжуулах материалыг үйлдвэрт ТИМ (TIM) гэж нэрлэдэг бөгөөд эдгээр нь деталь болон хөргөгчийн гадаргууны хоорондох жижиг агаарын зайг дүүргэдэг. Энэ нь дулаан дамжуулах үйл явцыг агаараар дамжуулахаас 5 дахин илүү сайжруулдаг. Халаагуурын хоолимог мөн маш үзэсгэлэнтэй юм. Ус буцалж уур болоод дахин шингэн болох зарчимд суурилдаг бөгөөд дулааныг маш үр дүнтэйгоор зөөдөг. Ийм хоолимог нь ижил хэмжээний хатуу зэсэнтэй харьцуулахад ойролцоогоор 90% илүү дулаан зөөх чадвартай. Цахилгаан тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэгчид ийм пассив хөргөлтийн аргыг маш ихээр дуртай байдаг нь ийм системүүд нь ихэвчлэн 10 гаруй жил ажиллахдаа ямар нэгэн анхаарлыг шаарддаггүй, мөн цахилгааны ямар ч төлбөр шаардлагагүй байдаг.

Идэвхтэй хөргөлтийн сонголтууд: Шүүлтүүрт сэнс, Агаараас агаар руу дулаан солих төхөөрөмж, Хаалттай кондишнингийн нэгж

Идэвхтэй хөхрүүлэх системүүд нь агаарын нөхцөлүүд хамгаалалтын хүрээнд бүүр гарч, дотоод дулаан үүсгэл нь пассив арга замаар хөхрүүлж чадах хэмжээг давж үүсгэлд орж ирдэг. NEMA 4 стандартын сүүдэрт үнэлсэн сүүдэртүүрүүд нь туннелд орж ирдэг тоосыг саатуулж, минутанд ойролцоогоор 300 кубик фут (≈8.5 м³) хөхрүүлсэн агаарыг дамжуулж, дундаж дулаан шаардлагатай нөхцөлд сайн ажилладаг. Агаар-агаарын дулаан солилцооны бүлүүрүүд нь дотоод ба гадаад агаарын хооронд IP54 стандартын шаардлагыг хангаж, дулаан дамжуулалтаар ойролцоогоор 2–3 киловатт дулааныг хөхрүүлж чаддаг. Цахилгаан станцүүдийн гадаад талд буюу говь климатын бүсүүдэд бүрдүүлсэн барилдасуудад тусгайлан зөвшөөрсөн бүрдүүлсэн хөхрүүлэх нэгжүүд нь дулааны ачаалал 5 киловаттаас дээш бүүр гарч, температурыг тогтмол 25°С-т барьж чаддаг. Хүчтэй агаарын шийдлүүд нь халуун цэгүүдийн температурыг хүртэл 35°С-т хөхрүүлж чаддаг, гэтэдүүр түүнд үнэ төлбөр бүүр гарч, түүнд пассив шийдлүүдтэй харьцуулан ойролцоогоор 15 хувь илүү чадал шаардлагатай.

Цахилгаан байгууламжид агаарын урсгал болон багаж хэрэгслийн байршилтыг тохируулах зориулалтаар дизайн хийх

Хэт халуун цэгүүдийг үүсгэхээс сэргийлж, байгалийн конвекцэн агаарын урсгалыг хангах зорилгоор стратегийн байршилт хийх

Багаж хэрэгслүүдийг яаж байршуулах нь дулааны загварчлалын шийдвэрт том нөлөө үзүүлдэг. Хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр (VFD) шиг их халуун үүсгэдэг төхөөрөмжүүдийг сайн агаарын урсгалтай газарт ойр оршсон байрлалд тавих нь ухаалаг шийдэл юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр халуун цэгүүд нь мэдрэг багаж хэмжигдэхүүнээс хол байх ёстой. Яагаад гэвэл цахилгаан соронзон саатал асуудал үүсгэж болох бөгөөд судалгаагаар ингэснээр бүх дулааны шалтгаант гэмтлийн гурваас нэгээс илүүг бий болгодог. Дулаан үүсгэж буй багаж төхөөрөмжийн тойронд агаар чөлөөтэй дамжихын тулд дор хаяж 20% зай үлдээх хэрэгтэй. Энэ нь сэнс эсвэл насосны ажиллагаагүйгээр хүйтэн агаар өөрийн хүснэж дээш гардаг хуванцар мэт үйлчилдэг. Энгийн хэрэглээ нь системийн доторх температурыг жинхэндээ ойролцоогоор 15°C-р бууруулж чадна. Агаарын урсгалыг саатуулахгүй байх нь чухал учир нь агаарын урсгалыг хаасан нөхцөлд хэт халуун цэгүүд үүсч, системийн бүх хэсэгт тасралтгүй ажиллахыг хүсэх үед хэн ч хүсэхгүй зүйл болно.

CFD-д суурилсан хоргоны агааржуулалт ба саатлын менежмент

Компьютерийн шингэний динамик (CFD) симуляцийг ашигласнаар үйлдвэрлэл эхлэхээс хамаагүй өмнө л хүнд халууны асуудлыг илрүүлж болно. Инженерүүд тоног төхөөрөмж доторха агаарын урсгал, гадаргууд дээрх даралтын өөрчлөлтийг загварчилж, бүрэлдэхүүн хэсгүүд хэт халж болзошгүй цэгүүдийг тодорхойлоход ердийн нөхцөлд харагдахгүй байх олон төрлийн асуудлыг олж тогтооно. Жишээ нь, муу зайнд байрласан нүхнүүд агаарын урсгалыг жигд бус, эргэлдэх болгох бол, зарим цэгт агаар хүрэхгүй учраас халуун цэг болон үүсдэг. Хэд хэдэн инженерийн компаниудын судалгаагаар дизайнчид CFD аргыг ашиглан хийдээ тохируулбал стандарт загваруудтай харьцуулахад дулааныг ойролцоогоор 40 хувиар илүү үр дүнтэй задалдаг байна. CFD шинжилгээг хамгийн их үр дүнтэй ашиглах зарим арга зам бол нээлтүүдийг жигд агаарын урсгалыг дэмжихэд зориулан зөв өнцгөөр налуулах, цахилгаан утастай гол вентиляци хоорондын зайг хангалттай байлгах, гаргалтын нүхийг оролтын нүхнээс илүү том байлгах юм. Ердийн нөхцөлд конвекцийн гүйдлийг үүсгэхийн тулд оролтын нүхнээс 20-30 хувийн их хэмжээтэй байлгах нь хамгийн сайн үр дүн өгдөг. Ийм төрлийн симуляцийг дизайн процессын эхэнд хийлгэснээр цаашдын хугацаанд өртөг ихтэй дахин загварчлалыг савалж, мөн үйлдвэрлэгчдийн дагаж мөрдөх ёстой бүх бүтцийн болон орчны аюулгүй байдлын шаардлагуудыг хангаж, бүх зүйл аюулгүй температурын хязгаарт байхыг хангана.

Цахилгаан байгууламжийн хаалтанд орчны хамгаалалт болон дулааны ажиллагааг тэнцвэржүүлэх

Үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжид ажилладаг инженерүүдийн хувьд хаалтуудад ийм тэнцвэрийг барих нь үргэлж шаардлагатай байдаг. Тэд IP66 эсвэл NEMA 4X зэрэг жигд хэмжигдэхүүнтэй харшилцах орчны шаардлагад нийцэх ёстой ч мөн зүйлс хэт халснаас сэргийлэхийн тулд хангалттай хэмжээний дулаан гаргах шаардлагатай. Хур тунадас, ус, идэвхит элементүүдээс чухал системүүдийг сайн хамгаалах нь эргэцүйлэхгүй чухал юм. Гэсэн хэдий ч бид хаалтыг илүү ихээр таглах тусам дулаан дотор нь баригдаж компонентийн гэмтэлд хурдасгаж өгдөг. Шахагдсан прокладкыг жишээ болгож авч үзье. Эдгээр нь гадны зүйлсийг нэвтрүүлэхгүйгээр маш сайн ажилладаг ч дулаан цуглуулах асуудлыг шийдвэрлэх өөр зүйл хэрэгтэй болдог. Ерөнхийдөө хаалтын хананд дулаан дамжуулах материал нэмэх эсвэл дизайнд ямар нэгэн дулаан шингээгчийг нэмж өгөхийг шаарддаг. Үгүй бол эдгээр хамгаалалтын арга хэмжээнүүд зорилгодоо эсрэгээр ажиллаж, асуудлын хэсэг болон хувирдаг.

Агаарын урсгалын шаардлагатай хамгаалах арга хэмжээний хоорондох зөрүүг багасгахад вентиляцийн шийдлүүд тус болдог. Жижиг ширхэгийн шүүлтүүртэй хаалттай савлуурууд нь NEMA-ийн ангилалын сэнснүүдтэй хамтран ажиллахад бороожуулах үед чийг, идэвхжих, усны нөлөөнөөс тоног төхөөрөмжийг хамгаалж, агаарыг хөдөлгөхөд сайн үр дүнтэй байдаг. Дулааны удирдлагын хувьд авч үзэхэд хэд хэдэн арга зам байдаг. Дулаан дамжуулах материалууд нь халуун элементүүдээс тоног төхөөрөмжийн хана руу дулаан шилжихийг сайжруулдаг. Мөн тоног төхөөрөмжийн гадна талын температурын хэлбэлзлийг сааруулахын тулд дулаавчийг зориуд байрлуулж болно. Эдгээр арга хэмжээнүүд нь тодорхой бүс нутгийн хувьд тусгайлан чухал болдог. Чийгшил өндөртэй элсэн цавь орчим нь чийгшүүдийн эсрэг халаагуур ашиглахад ихээхэн ашигтай байдаг. Үүнтэй адил, шууд нарны туяанд өртөх тоног төхөөрөмжийг хэт халуурахаас сэргийлэхийн тулд бултируу далавч эсвэл сүүдэр бүтэц шаардлагатай. IP ба NEMA ангилалыг үзэх үед орчны хамгаалалт болон дулааны удирдлага нь тусдаа асуудал биш гэдгийг тодорхой харж болно. Харин цахилгаан хангамжийн системд итгэл үнэмшилтэй ажиллахын тулд хоёр нь хоорондоо хамааралтай байдаг.

Түгээмэл асуулт

Цахилгаан байгууламжид дулааны ачаалал гэж юу вэ?

Дулааны ачаалал гэдэг нь хувьсах гүйдлийн хувирга, VFD, түлхүүр төхөөрөмжийн шугам зэрэг цахилгаан хүчний багаж хэрэгслээс үүсэх дотоод дулаан ба орчны температур, нарны энергийн нөлөөлөл зэрэг гадаад хүчин зүйлсийн улмаас цахилгаан байгууламж дотор үүсэх дулааны энерги болно.

Цахилгаан байгууламжид пассив ба идэвхтэй хөргөлтийн аргууд хоорондоо ямар ялгаатай вэ?

Пассив хөргөлт нь дулаан шингээгч, дулаан шилжүүлэгч хоолой зэрэг байгалийн үйл явц ба материалд үндэслэх бол идэвхтэй хөргөлт нь шүүлтүүрт сэнс, байгууламжинд суурилуулсан кондишнер зэрэг механик системийг ашиглан илүүдэл дулааныг удирдах замаар хэрэгждэг.

Цахилгаан байгууламж зохион бүтээхэд CFD-ийн үүрэг юу вэ?

Тооцооллын шингэний динамик (CFD)-ийг байгууламж доторх агаарын урсылтыг имитаци хийж, үйлдвэрлэлийн үйл явцын өмнө боломжит халуун цэгүүд болон даралтын өөрчлөлтүүдийг илрүүлэх, арилгахад ашигладаг.

Орчныг хамгаалах болон дулааны үйл ажиллагааг тэнцвэртэй байлгах нь яагаад чухал вэ?

Эдгээр хоёр аспектыг тэнцвэржүүлэх нь цахилгаан хайрцагнууд орчны шаардлагад нийцэж, дахин хэт халснаас сэргийлж, цаашлаад тоос, ус, идэвхтэй бодисын задралаас хамгаалагдах зэрэгцээ хангалттай дулаан гаргах боломжийг олгоно.