CN103929016A - 一种海上风力发电机组水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上风力发电机组水冷系统，包括水冷管路，检测水冷管路内冷却液的水压并发送水压信号的压力传感器，通过补水管与水冷管路的补水接口连接的水箱，水箱内充有冷却液，补水管上设置有水泵；当水冷管路内的水压小于第一预设水压值时控制水泵开启，当水冷管路内的水压大于第二预设水压值时控制水泵关闭的控制器，其与压力传感器连接。本发明在需要补水量很小的情况时，可以利用控制器和水泵自动完成冷却系统的补水任务，水箱内的水可以使用较长时间，待水箱内的水不能满足补水要求时再进行一次维护，所以能够减少海上风力发电机组的维护次数，从而减少了风机的停机次数，缩短了维护时间和维护成本，进而减少了机组的停运发电损失。

Description

一种海上风力发电机组水冷系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种海上风力发电机组水冷系统。

背景技术

由于考虑到大气中盐雾的腐蚀，海上风力发电机组的主要发热部件(如电机、变频器、变压器等)均采用水冷的方式进行冷却。为了保证机组的正常发电，海上风力发电机组水冷系统的系统压力需保持在一定范围内运行。

但是，某些情况如管路发生滴漏或者管路中水分长时间的自然蒸发等均会导致系统水压下降，当系统的水压低于设定值时就会影响冷却系统冷却液的循环量，大大降低冷却效果，影响机组的正常发电，所以每当水压低于设定值时就需要对水冷系统进行一次维护，对其进行补水，维护次数较多，进而造成风机的停机次数较多，影响机组的发电量；即使因冷却液自然蒸发需要补充很少的水量时，也需要进行一次补水，机组也会停机较长的时间，维护时间较长，并且维护成本较高。

而特殊的海上风电场环境在每次补水时均需要维护人员带上加液泵、新的冷却液和管路到机组进行操作，补水过程中的劳动强度较大，费时费力；而且海上在大风、大浪、黑夜等环境下时会致使维护人员无法上机，进而造成机组停机而损失发电量。

此外，目前在对水冷系统进行补水时主要通过人工去控制最终系统水压，较易造成压力过高使冷却液从安全阀处泄露的情况，形成浪费，同时污染舱内环境。

综上所述，如何减少海上风力发电机组的维护次数，以减少风机的停机次数，缩短维护时间和维护成本，进而减少机组的停运发电损失，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海上风力发电机组水冷系统，以减少海上风力发电机组的维护次数，从而减少风机的停机次数，缩短维护时间和维护成本，进而减少机组的停运发电损失。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海上风力发电机组水冷系统，包括设置在机组的发热部件外部的水冷管路，用于检测所述水冷管路内冷却液的水压并发送水压信号的压力传感器，还包括：

通过补水管与所述水冷管路的补水接口连接的水箱，所述水箱内充有冷却液，所述补水管上设置有用于将所述水箱内的冷却液输送到所述水冷管路内的水泵；

用于接收所述水压信号，当所述水冷管路内的水压小于第一预设水压值时控制所述水泵开启，当所述水冷管路内的水压大于第二预设水压值时控制所述水泵关闭的控制器，所述控制器与所述压力传感器连接，所述第二预设水压值大于所述第一预设水压值。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括：

用于检测所述水箱内冷却液的液位并发送液位信号的液位计，所述液位计设置在所述水箱上；

接收所述液位信号的远程控制器，所述远程控制器分别与所述液位计和所述压力传感器连接。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统，所述水箱的顶端设置有加液口；

所述远程控制器上还设置有报警装置，当所述水箱内冷却液的液位低于预设液位值时所述远程控制器控制所述报警装置发送补水信号以提醒工作人员向所述水箱内添加冷却液。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统中，所述报警装置为警示灯或者语音警示器中的一种。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统中，所述水冷管路上还设置有安全阀，当所述水冷管路内的水压大于所述第二预设水压值时所述安全阀向外排放冷却液。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括回流管，所述回流管的进口与所述安全阀的出口连通，所述回流管的出口与所述水箱连通。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括设置在所述补水管上的单向阀，所述单向阀位于所述水泵的出口与所述水冷管路的补水接口之间。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括设置在所述补水管上的过滤器，所述过滤器位于所述水泵的出口和所述单向阀的进口之间。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括：

用于检测所述水冷管路进口处的冷却液温度并发送温度信号的温度传感器，所述温度传感器设置在所述水冷管道的进口处；

用于加热冷却液的加热器，所述加热器与所述控制器连接，当所述水冷管路进口处的冷却液温度低于预设温度值时所述控制器控制所述加热器开启。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的海上风力发电机组水冷系统包括水冷管路、压力传感器、水箱、水泵和控制器；其中，水冷管路设置在机组的发热部件外部；压力传感器用于检测水冷管路内冷却液的水压并发送水压信号；水箱通过补水管与水冷管路的补水接口连接，水箱内充有冷却液；水泵用于将水箱内的冷却液输送到水冷管路内，其设置在补水管上；控制器用于接收水压信号，当水冷管路内的水压小于第一预设水压值时控制水泵开启，当水冷管路内的水压大于第二预设水压值时控制水泵关闭，该控制器与压力传感器连接，上述第二预设水压值大于第一预设水压值。

本发明通过压力传感器检测水冷管路即水冷系统内冷却液的水压，并将水压信号发送给控制器；当水冷管路内的水压小于第一预设水压值时利用控制器控制水泵开启，通过水泵将水箱内的冷却液输送到水冷管路内，以提高水冷管路的水压；当水冷管路内的水压大于第二预设水压值时利用控制器控制水泵关闭，停止向水冷管路内输送冷却，所以能够使水冷管路内的水压保持在第一预设水压值和第二预设水压值之间，从而能够保证冷却系统冷却液的循环量，达到机组正常运行的冷却效果。

综上可知，本发明利用控制器根据水冷管路内冷却液的水压自动控制水泵的启停，从而能够将水箱内的冷却液自动补入水冷管路内；在需要补水量很小的情况如水冷管路由于长时间的自然蒸发导致系统水压下降时，可以利用控制器和水泵自动完成冷却系统的补水任务，由于每次补水量较少，水箱内的水可以使用较长时间，待水箱内的水不能满足补水要求时再进行一次维护，对其进行补水，避免每当水压低于设定值时维护人员就必须上到机组对水冷系统进行维护，所以本发明的海上风力发电机组水冷系统能够减少海上风力发电机组的维护次数，从而减少了风机的停机次数，缩短了维护时间和维护成本，进而减少了机组的停运发电损失。

同时，本发明在进行维护时仅需维护人员带上新的冷却液，将冷却液加入到水箱内，便于操作，降低了维护劳动强度，进一步提高了维护效率。而且当因冷却管路轻微渗漏造成水压降低，而海上受天气、海浪等诸多因素的影响致使维护人员无法上机时，本发明能够向冷却管路自动补入冷却液，从而有效延缓发热部件超温，为上机解决故障或正常添加冷却液争取时间，增加发电量，同时减少因发发热部件温度升高而发生报警停机的情况。

此外，本发明通过压力传感器实时检测水冷管路的水压，并通过控制器控制水泵的启闭，能够自动控制最终系统水压，从而减少了因压力过高使冷却液从安全阀处泄露的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的海上风力发电机组水冷系统的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种海上风力发电机组水冷系统，能够减少海上风力发电机组的维护次数，从而减少了风机的停机次数，缩短了维护时间和维护成本，进而减少了机组的停运发电损失。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-2，本发明实施例提供的海上风力发电机组水冷系统包括水冷管路10、压力传感器12、水箱2、水泵6和控制器1；其中，水冷管路10设置在机组的发热部件外部；压力传感器12用于检测水冷管路10内冷却液的水压并发送水压信号；水箱2通过补水管与水冷管路10的补水接口连接，水箱2内充有冷却液；水泵6用于将水箱2内的冷却液输送到水冷管路10内，其设置在补水管上；控制器1用于接收水压信号，当水冷管路10内的水压小于第一预设水压值时控制水泵6开启，当水冷管路10内的水压大于第二预设水压值时控制水泵6关闭，该控制器1与压力传感器12连接，上述第二预设水压值大于第一预设水压值。本实施例中，第一预设水压值具体为0.8bar，第二预设水压值具体为2.8bar，当然，根据不同的工作温度上述第一预设水压值和第二预设水压值还可以为其他数值。

需要说明的是，上述冷却液优选为水和乙二醇的混合物，与水冷管路10内部本身的冷却液物质相同，具有低温防冰冻的优点，当然，在气温较高时，上述冷却液也可以仅为水。为了便于描述本说明书中将“补入冷却液”简称为补水。

本发明通过压力传感器12检测水冷管路10即水冷系统内冷却液的水压，并将水压信号发送给控制器1；当水冷管路10内的水压小于0.8bar时利用控制器1控制水泵6开启，通过水泵6将水箱2内的冷却液输送到水冷管路10内，以提高水冷管路10的水压；当水冷管路10内的水压大于2.8bar时利用控制器1控制水泵6关闭，停止向水冷管路10内输送冷却，所以能够使水冷管路10内的水压保持在0.8bar和2.8bar之间，从而能够保证冷却系统冷却液的循环量，达到机组正常运行的冷却效果。

综上可知，本发明利用控制器1根据水冷管路10内冷却液的水压自动控制水泵6的启停，从而能够将水箱2内的冷却液自动补入水冷管路10内；在需要补水量很小的情况如水冷管路10由于长时间的自然蒸发导致系统水压下降时，可以利用控制器1和水泵6自动完成冷却系统的补水任务，由于每次补水量较少，水箱2内的水可以使用较长时间，待水箱2内的水不能满足补水要求时再进行一次维护，对其进行补水，避免每当水压低于设定值时维护人员就必须上到机组对水冷系统进行维护，所以本发明的海上风力发电机组水冷系统能够减少海上风力发电机组的维护次数，从而减少了风机的停机次数，缩短了维护时间和维护成本，进而减少了机组的停运发电损失。

同时，本发明在进行维护时仅需维护人员带上新的冷却液，将冷却液加入到水箱2内，便于操作，降低了维护劳动强度，进一步提高了维护效率。而且当因水冷管路10轻微渗漏造成水压降低，而海上受天气、海浪等诸多因素的影响致使维护人员无法上机时，本发明能够向水冷管路10自动补入冷却液，从而有效延缓发热部件超温，为上机解决故障或正常添加冷却液争取时间，增加发电量，同时减少因发热部件温度升高而发生报警停机的情况。

此外，本发明通过压力传感器12实时检测水冷管路10的水压，并通过控制器1控制水泵6的启闭，能够自动控制最终系统水压，从而减少了因压力过高使冷却液从安全阀13处泄露的情况。

在本发明一具体实施例中，海上风力发电机组水冷系统还包括液位计4和远程控制器3，液位计4用于检测水箱2内冷却液的液位并发送液位信号，其设置在水箱2上；远程控制器3用于接收液位信号，其分别与液位计4和压力传感器12连接。本发明利用液位计4检测水箱2内冷却液的液位并将液位信号发送给远程控制器3，则远程控制器3可以远程监控水箱2中冷却液的消耗，并可根据冷却液的消耗的间接判断冷却系统是否存在泄漏，若水箱2中水的消耗较快，提醒维护人员需要检查冷却系统的管路是否存在泄露现象；同时维护人员可以根据水箱2内液位适时地做好添加新冷却液的准备，一旦时机允许，即可为自动补水装置的水箱2补充新冷却液。而且，压力传感器12同时将压力信号发送给远程控制器3，远程控制器3可同时采集冷却系统的压力信号和水箱2的液位信号，以此判定系统运行是否正常。具体的，本发明采用风机主控作为远程控制器3。

优选的，上述水箱2的顶端设置有加液口5；由于水箱2在使用一段时间后，水箱2内的冷却液会减少，本发明可以从加液口5将新的冷却液直接倒入水箱2即可实现加液，操作方便，加快了维护效率；而且在加液的过程中不会影响水泵6的正常运行，可以照常进行自动补水，缩短了停机时间。上述水箱2还可以不设置加液口5，通过直接将补水管从原水箱2上拆下再连接上新的水箱2，或者通过将水箱2的盖打开加入新的冷却液，以实现同样的加液的效果。

上述远程控制器3上还设置有报警装置，当水箱2内冷却液的液位低于预设液位值时远程控制器3控制报警装置发送补水信号以提醒工作人员向水箱2内添加冷却液。本发明在水箱2内冷却液的液位低于预设液位值时，通过远程控制器3控制报警装置发送补水信号，提醒工作人员需要向水箱2内添加冷却液，所以能够使维护人员及早地发现水箱2缺水的情况，尽早地补水，提高了机组正常运行发电的可靠性。

维护人员可根据为水箱2加水时间间隔的长短，判定水冷管路10是否存在泄漏。当然，本发明还可以通过水泵6的启动频次，判定冷却系统中管路是否存在泄露。

上述报警装置为警示灯或者语音警示器中的一种。本发明在水箱2内冷却液的液位低于预设液位值时，通过警示灯的闪动或者语音警示器的语音提醒来通知维护人员，便于维护人员察觉。当然，报警装置还可以同时包括警示灯和语音警示器，进一步加大警示效果。上述报警装置还可以通过数据输出到显示屏上使维护人员察觉。

在本发明一具体实施例中，水冷管路10上还设置有安全阀13，当水冷管路10内的水压大于第二预设水压值时安全阀13向外排放冷却液。此时，当水冷管路10的水压过高时冷却液会从安全阀13处泄露出来，进而保证水压的稳定性。

优选的，上述海上风力发电机组水冷系统还包括回流管，回流管的进口与安全阀13的出口连通，回流管的出口与水箱2连通。这样一来，从安全阀13处即使溢流出少量的冷却液，其也会通过回流管回流至水箱2，并可重复使用，不存在浪费，不会污染舱内环境。

为了避免冷却液回流，上述实施例提供的海上风力发电机组水冷系统还包括设置在补水管上的单向阀8，该单向阀8位于水泵6的出口与水冷管路10的补水接口之间。这样一来，水箱2内的冷却液仅能由水泵6出口流入水冷管路10内，加快了补水效率，能够避免因冷却液发生回流造成水冷管路10水压下降的情况。

在本发明一具体实施例中，海上风力发电机组水冷系统还包括设置在补水管上的过滤器7，该过滤器7位于水泵6的出口和单向阀8的进口之间。

本发明在补水时通过过滤器7在冷却液进入水冷管路10之前对冷却液进行过滤，能够避免将外界的杂质带入冷却系统中，保证了进入冷却系统中的冷却液的清洁，进而能够避免运行中发生堵塞管路的情况。

为了进一步优化上述技术方案，海上风力发电机组水冷系统还包括温度传感器9和加热器11；温度传感器9用于检测水冷管路10进口处的冷却液温度并发送温度信号，其设置在水冷管道的进口处；加热器11用于加热冷却液，其与控制器1连接，当水冷管路10进口处的冷却液温度低于预设温度值时控制器1控制加热器11开启。本发明在冷却液温度较低时利用加热器11对冷却液加热，能够保证在较低的环境温度下冷却液的正常循环，进而保证发热部件的正常运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种海上风力发电机组水冷系统，包括设置在机组的发热部件外部的水冷管路(10)，用于检测所述水冷管路(10)内冷却液的水压并发送水压信号的压力传感器(12)，其特征在于，还包括：

通过补水管与所述水冷管路(10)的补水接口连接的水箱(2)，所述水箱(2)内充有冷却液，所述补水管上设置有用于将所述水箱(2)内的冷却液输送到所述水冷管路(10)内的水泵(6)；

用于接收所述水压信号，当所述水冷管路(10)内的水压小于第一预设水压值时控制所述水泵(6)开启，当所述水冷管路(10)内的水压大于第二预设水压值时控制所述水泵(6)关闭的控制器(1)，所述控制器(1)与所述压力传感器(12)连接，所述第二预设水压值大于所述第一预设水压值。

2.如权利要求1所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，还包括：

用于检测所述水箱(2)内冷却液的液位并发送液位信号的液位计(4)，所述液位计(4)设置在所述水箱(2)上；

接收所述液位信号的远程控制器(3)，所述远程控制器(3)分别与所述液位计(4)和所述压力传感器(12)连接。

3.如权利要求2所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，所述水箱(2)的顶端设置有加液口(5)；

所述远程控制器(3)上还设置有报警装置，当所述水箱(2)内冷却液的液位低于预设液位值时所述远程控制器(3)控制所述报警装置发送补水信号以提醒工作人员向所述水箱(2)内添加冷却液。

4.如权利要求3所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，所述报警装置为警示灯或者语音警示器中的一种。

5.如权利要求1所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，所述水冷管路(10)上还设置有安全阀(13)，当所述水冷管路(10)内的水压大于所述第二预设水压值时所述安全阀(13)向外排放冷却液。

6.如权利要求5所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，还包括回流管，所述回流管的进口与所述安全阀(13)的出口连通，所述回流管的出口与所述水箱(2)连通。

7.如权利要求1-6任一项所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，还包括设置在所述补水管上的单向阀(8)，所述单向阀(8)位于所述水泵(6)的出口与所述水冷管路(10)的补水接口之间。

8.如权利要求7所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，还包括设置在所述补水管上的过滤器(7)，所述过滤器(7)位于所述水泵(6)的出口和所述单向阀(8)的进口之间。

9.如权利要求8所述的海上风力发电机组水冷系统，其特征在于，还包括：

用于检测所述水冷管路(10)进口处的冷却液温度并发送温度信号的温度传感器(9)，所述温度传感器(9)设置在所述水冷管道的进口处；

用于加热冷却液的加热器(11)，所述加热器(11)与所述控制器(1)连接，当所述水冷管路(10)进口处的冷却液温度低于预设温度值时所述控制器(1)控制所述加热器(11)开启。