CN104214052B

CN104214052B - 除湿系统

Info

Publication number: CN104214052B
Application number: CN201410229457.XA
Authority: CN
Inventors: C.M.索伦森
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2018-08-14
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: DK2808543T3; US20140353977A1; EP2808543A1; EP2808543B1; CN104214052A

Abstract

本发明涉及除湿系统。在风轮机塔架除湿系统中，塔架包括在其内部的腔室。腔室包括发出废热的电气装置。第一管将腔室的内部连接到塔架的外部，以允许空气从塔架外部流入腔室。第二管将腔室的内部连接到塔架的外部，以允许空气从腔室内流到塔架的外部。阀被布置在第二管中，以打开在第二管和塔架的内部之间的通道，从而允许空气从腔室流入塔架中。

Description

除湿系统

技术领域

本发明涉及风轮机的除湿系统。

背景技术

风轮机包括具有转子叶片的风轮机转子。转子附接到风轮机的机舱。机舱被布置在塔架上面。

风轮机在陆上使用或离岸使用。陆上风轮机通常靠近海岸安装。在离岸区域和靠近海岸处，环境空气的湿度可以相当高。

由于环境空气的湿度和变化的温度，湿气倾向于冷凝在风轮机的冷表面上。尤其是在风轮机的塔架中，湿度水平可达到可以在塔架内形成腐蚀或霉菌的水平。

这种高湿度水平是不期望的，因为湿气会对塔架中的电气系统和塔架自身造成问题。

因此，已知的是阻止水和水分进入塔架。此外，已知的是，以通过通风（例如，自然通风或强制通风）来降低塔架中的湿度的方式来构造塔架。

WO 1999/30031 A1描述了一种风力发电站，其中通过由风力发电站的塔架中的烟囱效应产生的冷却空气流来冷却发电机。具有功率电子元件的柜体被布置在塔架的下部。柜体的热量使塔架下部中的空气升温。升温的空气在塔架中上升，并且新鲜空气在下部区域进入塔架。

这示出了只要风力发电站处于工作中空气就会从塔架外部流过塔架的缺点。

同样已知的是，在塔架中安装对塔架中的空气进行除湿的装置。除湿装置根据冷凝或吸收的原理来工作。

这示出了需要能量来操作除湿系统的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于风轮机塔架的改进的除湿系统。

本发明的目的由独立权利要求1达到。在从属权利要求中公开了本发明的其它特征。

在风轮机塔架除湿系统中，塔架包括在其内部的腔室。腔室包括发出废热的电气装置。

第一管将腔室的内部连接到塔架的外部，以允许空气从塔架外部流入腔室。第二管将腔室的内部连接到塔架的外部，以允许空气从腔室内部流到塔架的外部。

阀被布置在第二管中，以打开在第二管和塔架内部之间的通道，从而允许空气从腔室流入塔架中。

由于空气的高湿度水平结合下降的温度或者由于雨水，接近风轮机的环境空气可展现相对高的湿度。

由于风和变化的空气压力，潮湿空气和雨水进入塔架中。随着温度下降，湿气冷凝并且风轮机塔架内的水分水平增加。

塔架中的高湿度水平对电气系统和塔架自身造成问题，并因此是不期望的。通过向塔架中吹送升温空气可降低塔架中的相对湿度。

塔架包括电气装置，诸如，变压器或变流器装置。电气装置发出废热。废热是由电气装置中的损失引起的不需要的热量。

电气装置是在塔架中的腔室内的装置。腔室将电气装置与塔架的其余部分分隔开。通过来自塔架外的空气流来通风和冷却腔室。

因此，空气从塔架外部流过第一管而流入腔室并流过第二管而流到塔架外。因此，对腔室进行通风并从腔室移除过剩的热量。

因此，来自腔室中的电气装置的过剩的热量被引导到塔架中。因此，对塔架的内部进行通风和加热。因此，降低塔架中的相对空气湿度并对塔架进行通风。因此，降低塔架中的空气湿度水平。

此外，过滤器可被布置在加热空气的流路中，尤其是升温空气进入塔架内部的通道中。因此，如灰尘、沙子或盐的颗粒从空气中被移除，而不进入塔架内部。

阀可以是压力致动或温度致动的机械阀。因此，阀可根据机械原理起作用，而不需要电气控制。

第一管和第二管各自连接到塔架壁中的通孔。

因此，来自塔架外的空气可流过塔架壁中的通孔而流入第一管，然后流入腔室。

空气可从腔室流过第二管并流过塔架壁中的通孔而流到塔架外部。

通过在塔架壁中切割出孔或通过在制造期间制备塔架壁的该部分，可容易地设计和布置塔架壁中的通孔。因此，通孔为空气提供进入管和腔室的更容易的通路。

塔架包括门，并且第一管和/或第二管连接到门中的通孔。

因此，通孔被布置在门中并且不需要通过塔架壁的额外通孔。因此，塔架壁不会由于通孔而变得脆弱。

第一压力传感器被布置在塔架外，并且第二压力传感器被布置在塔架内。

通过保持塔架内部处于比塔架外的空气压力高的压力下可避免水分或雨水进入塔架。

通风设备被布置在第一管中或第二管中，并且可将空气通过阀压入塔架内部。

塔架内的压力水平可由第二压力传感器控制，并与由第一压力传感器测量的塔架外的压力相比较。

以使得塔架内部保持处于比塔架周围的空气压力高的压力下的方式来控制阀。

第一压力传感器和第二压力传感器连接到压力控制单元，并且压力控制单元包括至阀的连接装置。压力控制单元根据由传感器测量的压力来控制阀。

测量塔架外部的空气压力的第一压力传感器连接到控制单元。测量塔架内的空气压力的第二压力传感器也连接到控制单元。控制单元连接到阀，以控制所述阀。

因此，测量了塔架外和塔架内的空气压力，并可计算压力差。根据该压力差来控制所述阀，以保持塔架的内部处于比塔架的外部的空气高的压力下。

通常的风轮机塔架不是气密的。空气可通过微小缝隙进入塔架和离开塔架。缝隙出现在例如风轮机的塔架和机舱之间，从风轮机的塔架进入机舱中，或位于塔架的门处。

当塔架的内部保持处于比塔架周围的空气更高的空气压力下时，空气从塔架内部通过缝隙移动到塔架的外部。

因此，空气从塔架内部移动到塔架的外部，并且防止塔架外部的空气进入塔架内部。

因此，防止高湿度的空气流入塔架内部。因此，防止湿气进入塔架内部。因此，塔架内的水分保持处于低水平。

第一水分传感器被布置在塔架外部，并且第二水分传感器被布置在塔架内部。

因此，可测量塔架外部的水分和湿度水平，并且可测量塔架内部的水分和湿度水平。

第一水分传感器和第二水分传感器连接到控制单元。水分控制单元包括至阀的连接装置。水分控制单元根据由传感器测量的水分来控制阀。

因此，测量塔架外部的水分和湿度水平以及塔架内部的水分和湿度水平，并且所述测量值由控制单元来比较。因此，根据塔架内部和塔架外部的水分水平的差异来控制所述阀。

因此，更多的热空气被引导到塔架中，并且塔架内部的水分水平高于塔架外部的水分水平。因此，可降低塔架内部的相对湿度。

腔室包括温度传感器，以测量腔室中的空气的温度，所述温度传感器连接到控制单元。

控制单元连接到阀，以控制所述阀。因此，可根据腔室中的温度来控制所述阀。

当风轮机不工作时或在风轮机的启动期间，腔室中的温度低。因此，当塔架的腔室中的温度达到一定水平时，可控制阀以便将空气引导到塔架内部。

因此，优化了风轮机塔架内部的加热和通风。

阀是三通阀，其在阻塞第二管至塔架外部的通道的同时打开至塔架内部的通道。

因此，流过第二管的空气可被大体完全地引导到塔架内部。此外，塔架内部的压力可更容易地保持处于较高压力水平。

风扇被安装在第一管中以迫使空气流过腔室并流入第二管。

因此，优化了腔室的通风。此外，腔室和第二管可保持处于较高的空气压力水平。

风扇被安装在第二管中位于腔室和阀之间，以通过第一管和腔室吸入空气。

因此，空气流受迫通过第二管。因此，空气被压入第二管并受迫通过所述阀。

因此，塔架内部可更容易地保持处于比塔架周围的空气压力更高的压力水平。

电气装置是变压器并且腔室是防爆密封的。

风轮机包括变压器，变压器通常被安装在风轮机的塔架内。变压器被安装在防爆密封的变压器腔室中。

变压器产生一定量的废热。因此，需要对防爆密封腔室进行冷却或通风。因此，变压器的废热可用于降低风轮机的塔架内的水分水平。

电气装置包括变流器。

风轮机的变流器产生一定量的废热。因此，需要对风轮机的变流器进行通风或冷却。

当风轮机的变流器被布置在腔室内时，更容易对所述变流器进气通风或冷却。此外，热空气可用于降低风轮机的塔架内的水分水平。

附图说明

借助附图更详细地示出本发明。附图示出优选配置并且不限制本发明的范围。

图1示出了除湿系统；

图2示出了除湿系统的第二实施例；

图3示出了除湿系统的第一控制；

图4示出了除湿系统的第二控制。

具体实施方式

图1示出了除湿系统。

图1示出了风轮机塔架的除湿系统。塔架1包括腔室2，腔室2具有发出废热的电气装置3。通过空气流10来冷却电气装置3。

第一管4将腔室2的内部连接到塔架1的外部。第一管4连接到塔架1的壁中的通孔6。第一管4允许空气从塔架1外部流到腔室2中。

第二管5将腔室2的内部连接到塔架1的外部。第二管5连接到塔架壁中的通孔7。第二管5允许空气从腔室2流到塔架1的外部。

空气10通过通孔6和第一管4流入腔室2。在腔室2中，通过电气装置3使空气升温。升温的空气沿第二管5流动并通过通孔7而流到塔架1的外部。风扇18被布置在管4处，以迫使空气10流过腔室2和第二管5。

阀8被布置在第二管5处。阀8可将第二管5中的空气流10引导通过通道9而进入塔架1的内部。

图2示出了除湿系统的第二实施例。

图2示出了风轮机塔架1的除湿系统。塔架1包括具有电气装置3的腔室2。塔架1包括门19。

通过空气流10来冷却电气装置3。空气流通过第一管4、腔室2和第二管5。

第一管4和/或第二管5通过通孔6、7连接到塔架1的外部。通孔6、7被布置在风轮机塔架的门中。

图3示出了除湿系统的第一控制。

图3示出了除湿系统的细节。

第一压力传感器12被布置在塔架1外部。压力传感器12测量塔架1外部的空气压力。

空气流过通孔6和第一管4而进入腔室2。所述空气在腔室2中冷却电气装置3。然后，空气10流过风扇18和第二管5。风扇18通过第一管4和腔室2吸入空气并迫使空气通过第二管5。

第二压力传感器13被布置在塔架的内部。压力传感器13测量塔架1中的空气压力。两个压力传感器12、13连接到控制单元11。控制单元11通过连接装置14来控制阀8。

阀8可将空气流10引导通过通道9而进入塔架1内部。因此，通过迫使升温空气进入塔架1的内部，塔架1可保持处于比塔架1周围的空气更高的空气压力。

塔架中的更高压力阻止塔架1外部的空气借助于塔架1中的任何其它开口进入塔架1。此外，来自腔室2的升温的干燥空气使塔架1升温并降低塔架1中的湿度。

图4示出了除湿系统的第二控制。

图4示出了风轮机塔架1的除湿系统的控制的另一实施例。

第一水分传感器16被布置在塔架1的外部。第二水分传感器15被布置在塔架内部。第一水分传感器16和第二水分传感器15连接到水分控制单元20。水分控制单元20包括至阀8的连接装置14。水分控制单元20根据水分传感器15、16的测量结果来控制阀8。

空气通过通孔6和第一管4流入腔室2。空气在腔室2中冷却电气装置3。然后空气10流过风扇18和第二管5。风扇18通过第一管4和腔室2吸入空气并迫使空气通过第二管5。

阀8可将空气流10引导通过通道9而进入塔架1的内部或者通过塔架1的壁中的通孔7。

此外，温度传感器17被布置在腔室2中，以测量腔室2中的空气的温度。

因此，水分控制单元20根据塔架1外部和内部的水分传感器15、16所测量的水分并根据腔室2中的空气的温度来控制阀8。

当空气流10被引导通过通道9而进入塔架1中时，通过通孔7流到塔架1外部的空气流减少。阀也可以阻塞第二管5，从而使得空气流10主要被引导通过通道9。

附图中的图解仅是示意性形式的。可以注意到，在不同附图中，相似或相同的元件设置有相同的附图标记。

尽管已经参照优选实施例详细描述了本发明，但是应该理解，本发明不受所公开的例子限制，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可对本发明作出各种额外的修改和改变。

应该注意，贯穿本申请使用的术语“一”、“一个”并不排除多个，术语“包括”并不排除其它步骤或元件。此外，可以结合联系不同实施例描述的元件。还应该注意，权利要求中的附图标记应被理解成不限制权利要求的范围。

Claims

1.一种风轮机塔架除湿系统，

其中，塔架（1）包括在其内部的腔室（2），

其中，所述腔室（2）包括发出废热的电气装置（3），所述腔室将所述电气装置与塔架的其余部分分隔开，

其中，第一管（4）将所述腔室（2）的内部连接到所述塔架（1）的外部，以允许空气从所述塔架（1）外部流入所述腔室（2），

其中，第二管（5）将所述腔室（2）的内部连接到所述塔架（1）的外部，以允许空气从所述腔室（2）内部流到所述塔架（1）外部，

其特征在于，

阀（8）被布置在所述第二管（5）中，以打开在所述第二管（5）和所述塔架（1）的内部之间的通道（9），从而允许空气从所述腔室（2）流入所述塔架（1）。

2.根据权利要求1所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述第一管（4）和第二管（5）各自连接到塔架壁中的通孔（6、7）。

3.根据权利要求1所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述塔架（1）包括门（19），所述第一管（4）和/或第二管（5）连接到所述门（19）中的通孔（6、7）。

4.根据权利要求1所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，第一压力传感器（12）被布置在所述塔架（1）的外部并且第二压力传感器（13）被布置在所述塔架（1）的内部。

5.根据权利要求4所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述第一压力传感器（12）和第二压力传感器（13）连接到压力控制单元（11），所述压力控制单元（11）包括连接到所述阀（8）的连接装置（14），从而使得所述压力控制单元（11）根据所述传感器（12、13）所测量的压力来控制所述阀（8）。

6.根据权利要求1所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，第一水分传感器（16）被布置在塔架（1）的外部，第二水分传感器（15）被布置在所述塔架（1）的内部。

7.根据权利要求6所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，

所述第一水分传感器（16）和第二水分传感器（15）连接到水分控制单元（20），所述水分控制单元（20）包括至所述阀（8）的连接装置（14），从而使得所述水分控制单元（20）根据所述传感器（15、16）所测量的水分来控制所述阀（8）。

8.根据权利要求5或7所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述腔室（2）包括用于测量所述腔室（2）中的空气的温度的温度传感器（17），所述温度传感器（17）连接到所述控制单元（11、20）。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述阀（8）是三通阀，所述三通阀在阻塞所述第二管（5）至所述塔架（1）外部的通道的同时打开至所述塔架（1）的内部的通道（9）。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，风扇（18）被安装在所述第一管（4）中，以迫使空气流过所述腔室（2）并流入所述第二管（5）。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，风扇（18）被安装在所述第二管（5）中位于所述腔室（2）和所述阀（8）之间，以通过所述第一管（4）和所述腔室（2）吸入空气。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述电气装置（3）是变压器并且所述腔室（2）是防爆密封的。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的风轮机塔架除湿系统，其特征在于，所述电气装置（3）包括变流器。