CN104153951A - 风力发电机组冷却与消防综合自动化系统 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其循环冷却回路由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、第一止回阀、高压储罐、节流阀、冷却回路闸阀和蒸发器构成；在齿轮箱、发电机和变流器各安装一套蒸发器；其消防管道连接高压储罐和消防闸阀，高压储罐和消防闸阀均分别通向齿轮箱、发电机和变流器；压缩机入口设置第二止回阀和试剂补给支路闸阀，齿轮箱、发电机和变流器各设置一套温度传感器和火灾探测器，信号都接入控制器，控制器输出信号控制压缩机的运行，驱动冷却回路闸阀、消防闸阀及火灾报警器的开关或开度。本发明的有益之处是将冷却与消防结合为一体，制冷剂与灭火剂共用一种试剂，可以互为补充，提高了整体的性能和可靠性。

Description

风力发电机组冷却与消防综合自动化系统

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体是风力发电机组的冷却与消防系统。 

背景技术

为了更好的利用风资源，提高发电效益，风力发电机组的单机容量越做越大，其产热量也随之提高，对散热系统提出了更高的要求。另外风力发电机组运行时产生的热量集中在一些关键部件，加大了火灾隐患，且风电场多建于野外地区，机舱离地距离高，对消防系统也提出了更高的要求。 

目前风力发电机组的冷却系统多用强制风冷，消防系统多用气体灭火和细水雾液体灭火，两套系统相互独立。强制风冷的冷却效果一般，适用于低海拔小容量的陆上风机。对于高海拔陆上风机，由于空气密度较低，强制风冷的冷却效果会大大降低。对于高湿度、高盐雾的海上风机，强制风冷易引起风机内部机械、电气设备的腐蚀。相变制冷与强制风冷相比具有较高的冷却效率和密封性，适合复杂环境下的大容量风力发电机组。气体灭火一般采用二氧化碳、七氟丙烷、氮气或其它惰性气体作为灭火剂，无残留物，无污染。细水雾液体灭火采用特殊喷嘴通过高压喷水产生的水微粒灭火，无残留物，无污染。气体灭火对灭火剂的要求和相变制冷对制冷剂的要求相似，两者可以采用同种试剂，并结合在一起，提高效率。 

发明内容

本发明为解决复杂环境下的大型风力发电机组的散热和消防问题，设计了一种高效的冷却与消防系统。 

一种风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其循环冷却回路由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、第一止回阀、高压储罐、节流阀、冷却回路闸阀和蒸发器构成；在齿轮箱、发电机和变流器各安装一套蒸发器；其消防管道连接高压储罐和消防闸阀，高压储罐和消防闸阀均分别通向齿轮箱、发电机和变流器；压缩机入口设置第二止回阀和试剂补给支路闸阀，齿轮箱、发电机和变流器各设置一套温度传感器和火灾探测器，信号都接入控制器，控制器输出信号控制压缩机的运行，驱动冷却回路闸阀、消防闸阀及火灾报警器的开关或开度。 

上述的高压储罐上设置压力表。上述的控制器控制冷却回路闸阀的开合，可以单独冷却齿轮箱、发电机和变频器，或同时冷却上述三个部件。 

上述的控制器控制消防闸阀的开合，可以对齿轮箱、发电机和变频器进行单独或同时灭火。 

本发明有如下有益效果： 

本发明的有益之处是将冷却与消防结合为一体，制冷剂与灭火剂共用一种试剂，可以互为补充，提高了整体的性能和可靠性。冷却为消防提供信息，如温度急剧升高、循环冷却无法降低温度等，使消防可以提前发现火灾隐患，启动灭火动作，提高了风力发电机组的安全性。相变冷却相比强制风冷，单位制冷效率高的多。同时制冷剂在回路中循环利用，基本没有损耗，不会给维护带来困难。通过控制冷却回路闸阀的开合改变制冷剂循环路径，对齿轮箱、发电机和变频器进行单独冷却或者同时冷却。通过控制消防闸阀的开合改变消防管道路径，对齿轮箱、发电机和变频器进行单独或者同时灭火。根据温度传感器的信号判断各部件的冷却量需求，控制节流阀及各冷却回路闸阀的开度，调节各蒸发器的制冷剂流量，提高冷却效率。根据压力表的信号判断系统试剂量，试剂不足时可以通过补给支路外接试剂储存容器，利用压缩机动力将试剂补充到系统中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1是本发明的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。 

参见图1，一种风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其循环冷却回路由压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器3、第一止回阀4、高压储罐5、节流阀7、冷却回路闸阀8和蒸发器9构成；在齿轮箱、发电机和变流器各安装一套蒸发器；其消防管道连接高压储罐5和消防闸阀10，高压储罐和消防闸阀均分别通向齿轮箱、发电机和变流器；压缩机1入口设置第二止回阀15和试剂补给支路闸阀16，齿轮箱、发电机和变流器各设置一套温度传感器11和火灾探测器12，信号都接入控制器14，控制器输出信号控制压缩机1的运行，驱动冷却回路闸阀8、消防闸阀10及火灾报警器13的开关或开度。所述的高压储罐上设置压力表6。 

所述的系统采用同种试剂作为制冷剂和灭火剂，在需要时制冷剂可以用作灭火剂，灭火剂也可以用作制冷剂。 

所述的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、第一止回阀、节流阀、冷却回路闸阀、蒸发器构成冷却回路。所述的温度传感器将信号传递给控制器，控制器判断需要冷却的部件及其冷却量需求，启动压缩机提供动力使制冷剂在回路中循环，驱动节流阀和冷却回路闸阀的开合及开度以设置冷却回路的路径并控制冷却效力，冷却单个或多个部件。 

所述的高压储罐和消防闸阀构成消防通路。所述的火灾探测器将侦测信号传递给控制器，控制器判断是否发生火灾，如果判断发生火灾则触发火灾报警器，闭合节流阀，并根据火灾探测器提供的火灾发生的位置打开相应的消防闸阀启动灭火，关闭压缩机。 

所述的补给闸阀及部分冷却回路构成试剂补给通道。当完成一次灭火动作或者由于其它原因导致压力表达到临界值时，可人工将外界试剂储存容器与补给闸阀连接，通过控制器打开补给闸阀，启动压缩机，提供动力将试剂补充到系统中。 

系统正常情况下进行循环冷却的动作：压缩机吸入蒸发器内产生的低温、低压制冷剂蒸汽，将其压缩，使其温度、压力升高后排出；高压、高温制冷剂蒸汽进入冷凝器，向外界放出热量，温度降低，凝结成液体排出；高压制冷剂液体经过干燥过滤器滤除水分和其它杂质后进入节流阀，因受阻而使压力下降，导致部分制冷液体汽化，吸收汽化潜热，使其本身温度降低，变成低温、低压的汽液混合蒸汽进入蒸发器；在蒸发器中，制冷剂液吸收热量汽化，形成的低温低压蒸汽又被压缩机吸走，如此循环冷却齿轮箱、发电机和变频器。 

系统侦测到有火灾风险时激活灭火动作：控制器触发火灾报警器；闭合节流阀，使制冷剂不再继续流向蒸发器；延迟预定时间后打开消防闸阀，灭火剂从高压储罐经消防管道喷出灭火；关闭压缩机，终止循环冷却。 

通过控制消防闸阀的开合改变消防管道路径，对齿轮箱、发电机和变频器进行单独或者同时灭火。 

Claims (4)

1.一种风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其特征在于：其循环冷却回路由压缩机（1）、冷凝器（2）、干燥过滤器（3）、第一止回阀（4）、高压储罐（5）、节流阀（7）、冷却回路闸阀（8）和蒸发器（9）构成；在齿轮箱、发电机和变流器各安装一套蒸发器；其消防管道连接高压储罐（5）和消防闸阀（10），高压储罐和消防闸阀均分别通向齿轮箱、发电机和变流器；压缩机（1）入口设置第二止回阀（15）和试剂补给支路闸阀（16），齿轮箱、发电机和变流器各设置一套温度传感器（11）和火灾探测器（12），信号都接入控制器（14），控制器输出信号控制压缩机（1）的运行，驱动冷却回路闸阀（8）、消防闸阀（10）及火灾报警器（13）的开关或开度。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其特征在于：所述的高压储罐上设置压力表（6）。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其特征在于：通过控制器控制冷却回路闸阀的开合，可以单独冷却齿轮箱、发电机和变频器，或同时冷却上述三个部件。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组冷却与消防综合自动化系统，其特征在于：通过控制器控制消防闸阀(10)的开合，可以对齿轮箱、发电机和变频器进行单独或同时灭火。