CN101451506B - 一种风电冷却系统的防冻结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电冷却系统的防冻结构，用于风电的冷却系统，该冷却系统包括水泵、压力表、液压站、发电机、齿轮箱、变频器、热交换器、调温器和冷却器，还包括一与冷却系统相连的可回流、抗结冰膨胀的膨胀水箱，该膨胀水箱上设置有一加热器以及其内部设置有一温度传感器，其一端与所述的冷却系统中的水泵相连，另一端与所述的冷却系统中的调温器相连。本发明采用了膨胀水箱，保证了冷却系统的安全，提高了机组冷却能力和降低了成本，新型风电机组冷却系统的设计既降低成本，又使机组冷却系统在低温地区的防冻问题得到解决，进一步提高了风电机组的安全等级。

Description

一种风电冷却系统的防冻结构
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风电冷却系统的防冻结构。
技术背景
目前，国内外的风电机组都采用不同比例的水和乙二醇配制成防冻冷却液，来满足低温环境的要求。这种方法虽然满足了低温环境的工作要求，但是极大地降低了风电机组的冷却效率，从而降低了整个风电机组的工作效率。
现有风电机组冷却系统一般分为常温型和低温型两种。现有常温型和低温型的冷却液配比都不能满足最低生存温度(极低温度)的要求，常温型冷却液60(水)∶40(乙二醇)的配比，最低温度只能达到-25℃，低温型冷却液50(水)∶50(乙二醇)的配比，最低温度只能达到-35℃。常温型生存温度为-30℃，低温型生存温度为-40℃，一旦出现低于-25℃(常温型)和-35℃(低温型)的温度，冷却液就可能结冰膨胀损坏管路，进而造成冷却器，电机，变频器等一系列部件损坏的情况，这对风电机组的安全造成了隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种风电冷却系统的防冻结构，保证冷却工质在极低温度情况下，安全回流到膨胀水箱，避免冷却系统结冰损坏系统，进一步提高了风电机组的安全等级。
实现上述目的的技术方案是：一种风电冷却系统的防冻结构，用于风电的冷却系统，该冷却系统包括水泵、压力表、液压站、发电机、齿轮箱、变频器、热交换器、调温器和冷却器，其中，还包括一与冷却系统相连的可回流、抗结冰膨胀的膨胀水箱，该膨胀水箱上设置有一加热器以及其内部设置有一温度传感器，其一端与所述的冷却系统中的水泵相连，另一端与所述的冷却系统中的调温器相连。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的膨胀水箱为一具有波纹状的容器。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的膨胀水箱为一圆桶或方桶。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的膨胀水箱还包括有补水口以及一自动放气阀，该膨胀水箱的容积大于所有风电冷却系统的防冻结构的充液容积。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的液压站、发电机、齿轮箱、变频器一端均与水泵及压力表相连，另一端均连接有一热交换器，分别为第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、第四热交换器，其中，液压站经第一热交换器输出后通过一第一调温器与所述的第二热交换器的另一端相连，还通过一第三调温器与所述的第四热交换器的另一端相连，所述的冷却器通过一第二调温器与所述的第三热交换器的另一端相连。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的冷却系统安装时位于所述的膨胀水箱的上方位置。
上述的风电冷却系统的防冻结构，其中，所述的冷却系统的冷却工作介质为纯水。
本发明的有益效果是：本发明采用了膨胀水箱，保证了冷却系统的安全，采用这样的结构可以取消乙二醇的使用，如果只使用水(水中加乳化液防锈)，常温型可提高冷却能力16.5％，低温型可提高冷却能力21.5％(水的比热4.18，乙二醇2.7计算)，机组冷却能力提高和成本下降显著，在任何低温地区的防冻问题得到解决，保证机组的运行安全。
本发明与现有技术相比具有以下优点：消除了冷却系统结冰对风电机组部件的损害，可满足任何区域的低温要求；热交换能力增强，优化了风电机组冷却系统的工作温度，消除了风电机组变频设备功率限制问题，发电量提高；在选择冷却工质时，具有更大的选择空间；可以将主冷却系统和变频器冷却系统合二为一，系统简化；防冻问题的解决和热交换能力的提高使得风电机组维护成本降低，经济效益提高，进一步降低了成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，图中示出了本发明的一种风电冷却系统的防冻结构的防冻结构，包括一冷却系统1，该冷却系统1包括水泵16、压力表17、液压站11、发电机12、齿轮箱13、变频器14、热交换器18、调温器19和冷却器15，还包括一与冷却系统1相连的可回流、抗结冰膨胀的膨胀水箱2，该膨胀水箱2上设置有一加热器21以及其内部设置有一温度传感器22，其一端与冷却系统1中的水泵16相连，另一端与冷却系统1中的调温器19相连，其中：
膨胀水箱2为一具有波纹状的容器，诸如圆桶或方桶，该膨胀水箱2还包括有补水口23以及一自动放气阀24，膨胀水箱2的容积大于所有风电冷却系统的防冻结构的充液容积；
液压站11、发电机12、齿轮箱13、变频器14一端均与水泵16及压力表17相连，另一端均连接有一热交换器，分别为第一热交换器181、第二热交换器182、第三热交换器183、第四热交换器184，其中，液压站11经第一热交换器181输出后通过一第一调温器191与第二热交换器182的另一端相连，还通过一第三调温器193与第四热交换器184的另一端相连，冷却器15通过一第二调温器192与第三热交换器183的另一端相连。冷却系统1安装时位于所述的膨胀水箱2的上方位置。
本实施例中，冷却系统的冷却工作介质为纯水。
工作时，膨胀水箱2能使机组在停机(以及系统全黑)情况下，冷却系统1中的冷却工质自动回流到膨胀水箱2；当机组需要启动时，配有加热装置21的膨胀水箱2又能把结冰的冷却工质融化并输送到冷却系统1，保证机组安全启动和运行。抗结冰膨胀的膨胀水箱是一个随冷却工质结冰膨胀而膨胀的容器(工质膨胀对风电机组部件无损坏)，膨胀水箱的容积大于所有充液容积，并通过改变冷却器的布置使膨胀水箱处于最低位置，这样机组停机，冷却工质全部回流到膨胀水箱2，即使结冰，冷却器，电机，变频器都不会损坏。由于机组启动到并网以及温度升高有一个过程，而管路，冷却器，变频器充满冷却工质仅一分钟左右的时间，所以该系统不会影响机组的冷却。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风电冷却系统的防冻结构，用于风电的冷却系统，该冷却系统包括水泵、压力表、液压站、发电机、齿轮箱、变频器、热交换器、调温器和冷却器，该风电冷却系统的防冻结构包括一与冷却系统相连的可回流、抗结冰膨胀的膨胀水箱，其特征在于，所述的液压站、发电机、齿轮箱、变频器一端均与水泵及压力表相连，另一端均连接有一热交换器，分别为第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、第四热交换器，其中，液压站经第一热交换器输出后通过一第一调温器与所述的第二热交换器的另一端相连，还通过一第三调温器与所述的第四热交换器的另一端相连，所述的冷却器通过一第二调温器与所述的第三热交换器的另一端相连，所述的膨胀水箱上设置有一加热器，并在其内部设置有一温度传感器，所述的膨胀水箱一端与所述的冷却系统中的水泵相连，另一端与所述的冷却系统中的调温器相连。
2.根据权利要求1所述的风电冷却系统的防冻结构，其特征在于，所述的膨胀水箱为一具有波纹状的容器。
3.根据权利要求2所述的风电冷却系统的防冻结构，其特征在于，所述的膨胀水箱为一圆桶或方桶。
4.根据权利要求2所述的风电冷却系统的防冻结构，其特征在于，所述的膨胀水箱还包括有补水口以及一自动放气阀，该膨胀水箱的容积大于所有风电冷却系统的防冻结构的充液容积。
5.根据权利要求1所述的风电冷却系统的防冻结构，其特征在于，所述的冷却系统安装时位于所述的膨胀水箱的上方位置。
6.根据权利要求1所述的风电冷却系统的防冻结构，其特征在于，所述的冷却系统的冷却工作介质为纯水。
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