CN102269134A - 一种风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置 - Google Patents

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张秀文
臧金辽
梁金玉
洪道乾
赵志华
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Abstract

本发明属于风能发电技术，涉及对风能发电机组水冷系统的改进。包括风能发电机组的塔筒[2]，其特征在于，自然冷却换热装置由4个结构相同的换热器、3根连通管和4个支架[10]组成。每个换热器通过一个支架[10]安装在塔筒[2]上部、发电机舱下面的筒壁外表面上，4个换热器沿塔筒的圆周均布，从支架[10]的换热器安装面到地面的距离不小于50m。本发明取消了电机和风扇，不消耗电能，维护工作量小，大大缩短了连通管路，降低了冷却水的流阻，提高了冷却系统的效率，从而降低了发电成本。

Description

一种风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置
技术领域
本发明属于风能发电技术，涉及对风能发电机组水冷系统的改进。
背景技术
目前，应用于风能发电领域发电机循环水冷却系统的换热装置大都采用风扇强制冷却方式，如图1所述，强制风冷换热装置由换热器1a和电机风扇组件1d组成，在换热器1a上有冷却水进口1b和冷却水出口1c。强制风冷换热装置安装在地面机房外面，冷却水进口1b通过长管路与塔筒[2]内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水出口连通，冷却水出口1c通过长管路与塔筒[2]内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水进口连通。这种换热装置的缺点是：第一、消耗大量电力，冷却成本高。例如对于2MW的风能发电设备，用于驱动冷却风扇的功率是8KW，每天需要的耗电量为192KW，每年按6个月计算，一年的耗电量为34560KW。第二、维护工作量大，成本高。由于风电场的运行环境一般比较恶劣，该换热装置又放在地面，经常出现杂物堵塞散热器通道，影响设备正常运转，为此，维护人员不得不经常采用高压水枪进行冲洗，不但维护费用提高，同时也增加了安全隐患。第三、从强制风冷换热装置到发电机组的距离很长，导致连通管路长达上述距离的两倍，不仅给安装和维护带来很大困难，并且增加了冷却水的流阻，降低了冷却系统的效率。
发明内容
本发明的目的是：提出一种不消耗电能、维护工作量小、连通管路短、冷却水的流阻小、冷却系统的效率高的风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置。
本发明的技术方案是：一种风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置，包括风能发电机组的塔筒2，其特征在于，自然冷却换热装置由4个结构相同的换热器、3根连通管和4个支架10组成；4个换热器为第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5和第四换热器6，每个换热器带有一个冷却水进口和冷却水出口，每个换热器通过一个支架10安装在塔筒2上部、发电机舱下面的筒壁外表面上，4个换热器沿塔筒的圆周均布，从支架10的换热器安装面到地面的距离不小于50m，每个换热器的迎风面与塔筒2的筒壁外表面垂直，第一换热器3的冷却水进口通过管路与位于塔筒2内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水出口连通，第一换热器3的冷却水出口通过第一连通管7与第二换热器4的冷却水进口连通，第二换热器4的冷却水出口通过第二连通管8与第三换热器5的冷却水进口连通，第三换热器5的冷却水出口通过第三连通管9与第四换热器6的冷却水进口连通，第四换热器6的冷却水出口通过管路与位于塔筒2内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水进口连通。
本发明的优点是：取消了电机和风扇，不消耗电能，维护工作量小，大大缩短了连通管路，降低了冷却水的流阻，提高了冷却系统的效率，从而降低了发电成本。例如对于2MW的风能发电设备，原来用于驱动冷却风扇的功率是8KW，每天需要的耗电量为192KW，每年按6个月计算，一年的耗电量为34560KW。采用本发明以后，如果按照每KW上网电价5元计算，每年可降低成本15万元以上。
附图说明
图1是传统风能发电机组用的强制风冷换热装置的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图2、3，一种风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置，包括风能发电机组的塔筒2，其特征在于，自然冷却换热装置由4个结构相同的换热器、3根连通管和4个支架10组成。
4个换热器为第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5和第四换热器6，每个换热器带有一个冷却水进口和冷却水出口，每个换热器通过一个支架10安装在塔筒2上部、发电机舱下面的筒壁外表面上。4个换热器沿塔筒的圆周均布，从支架10的换热器安装面到地面的距离不小于50m，每个换热器的迎风面与塔筒2的筒壁外表面垂直。支架10与塔筒2通过螺栓连接或者焊接为整体。支架10与换热器通过螺栓连接。
第一换热器3的冷却水进口通过管路与位于塔筒2内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水出口连通，第一换热器3的冷却水出口通过第一连通管7与第二换热器4的冷却水进口连通，第二换热器4的冷却水出口通过第二连通管8与第三换热器5的冷却水进口连通，第三换热器5的冷却水出口通过第三连通管9与第四换热器6的冷却水进口连通，第四换热器6的冷却水出口通过管路与位于塔筒2内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水进口连通。
所说的每个换热器的换热功率P＝10kW～25kW。
本发明的工作原理是：利用高空较高风速的自然风通过换热器带走热量来冷却发电机组中的循环水。当风速较低时，发电机组发电量也较少，需要冷却的循环水热量也较少；当风速较高时，发电机组发电量大，需要冷却的循环水热量也较高，此时，冷却系统也能带走更多的热量，完全不用电机风扇来实现强制对流就能满足系统正常工作的温度要求。
利用高空处空气比较干净，没有过多杂物的特点。减少了换热器污染和堵塞，省略了用高压水冲清理设备的维护措施，也减少了安全隐患。
因为本发明冷却装置固定在塔筒外部，靠近发电机位置，不需要太长管路就能实现和系统的对接，减少了系统运行内阻，提高了冷却系统的效率。
实施例1
风能发电设备的功率为2MW，换热器采用成品件，每个换热器的换热功率P＝10kW。从支架10的换热器安装面到地面的距离为50m。
实施例2
风能发电设备的功率为4MW，换热器采用成品件，每个换热器的换热功率P＝20kW。从支架10的换热器安装面到地面的距离为100m。
实施例3
风能发电设备的功率为6MW，换热器采用成品件，每个换热器的换热功率P＝30kW。从支架10的换热器安装面到地面的距离为120m。

Claims (2)

1.一种风能发电机组水冷系统的自然冷却换热装置，包括风能发电机组的塔筒[2]，其特征在于，自然冷却换热装置由4个结构相同的换热器、3根连通管和4个支架[10]组成；4个换热器为第一换热器[3]、第二换热器[4]、第三换热器[5]和第四换热器[6]，每个换热器带有一个冷却水进口和冷却水出口，每个换热器通过一个支架[10]安装在塔筒[2]上部、发电机舱下面的筒壁外表面上，4个换热器沿塔筒的圆周均布，从支架[10]的换热器安装面到地面的距离不小于50m，每个换热器的迎风面与塔筒[2]的筒壁外表面垂直，第一换热器[3]的冷却水进口通过管路与位于塔筒[2]内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水出口连通，第一换热器[3]的冷却水出口通过第一连通管[7]与第二换热器[4]的冷却水进口连通，第二换热器[4]的冷却水出口通过第二连通管[8]与第三换热器[5]的冷却水进口连通，第三换热器[5]的冷却水出口通过第三连通管[9]与第四换热器[6]的冷却水进口连通，第四换热器[6]的冷却水出口通过管路与位于塔筒[2]内腔的发电机组水冷系统的发电机循环水进口连通。
2.根据权利要求1所述的自然冷却换热装置，其特征在于，所说的每个换热器的换热功率P＝10kW～25kW。
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