CN107044391A - 一种风电机组冷却系统 - Google Patents

一种风电机组冷却系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107044391A
CN107044391A CN201710453409.2A CN201710453409A CN107044391A CN 107044391 A CN107044391 A CN 107044391A CN 201710453409 A CN201710453409 A CN 201710453409A CN 107044391 A CN107044391 A CN 107044391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
valve
heat exchanger
cooling system
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710453409.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107044391B (zh
Inventor
褚景春
康涛
袁凌
潘磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guodian United Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Guodian United Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guodian United Power Technology Co Ltd filed Critical Guodian United Power Technology Co Ltd
Priority to CN201710453409.2A priority Critical patent/CN107044391B/zh
Publication of CN107044391A publication Critical patent/CN107044391A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107044391B publication Critical patent/CN107044391B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after having cooled one or more components the cooling fluid is recovered and used elsewhere for other purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种风电机组冷却系统，包括：第一液路管道a，第一液路管道a从温控阀14的第一阀门141开始，依次通过水泵2、压力表4、补液球阀6、发热部件8、第一温度传感器10、第一压力传感器12，压力传感器12与温控阀14的第一阀门141连接，行程闭合回路；压力传感器12通过第二液路管道b与温控阀14的第二阀门142连接，第二液路管道b依次连接热交换器112、第二温度传感器5、第二压力传感器13。本发明实施例能够为现场运维人员提供热交换器当前的各项参数，从而实现更加灵活的调整检修时间，采取更加高效的预测性维护策略。避免发热部件在高温工况下运行，延长大功率部件的工作寿命，降低风电机组的度电成本，提高机组运行可靠性。

Description

一种风电机组冷却系统
技术领域
本发明实施例涉及冷却技术领域，尤其涉及一种风电机组冷却系统。
背景技术
风力发电机通常理解为一种将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风电发电机包含风电机组冷却系统，该系统利用水泵将低温冷却介质泵送至风电机组的主要发热部件，低温冷却介质与发热部件进行热交换后，变为高温冷却介质。高温冷却介质循环至冷却系统的热交换器，通过风扇与环境空气进行强制换热，再次转化为低温冷却介质，回到水泵入口，完成冷却系统的循环换热。
目前，由于发热部件散热需求增加，为提升换热效率，3兆瓦(MW)以上机型多采用热源-水-空二级换热的冷却系统。风扇电机提供的强制换热功能，保证了热交换器风道内足够的空气流量，但却将空气中的大量灰尘杂质吸入热交换器风道。尤其是每年春夏之交期间，我国部分地区杨柳树产生的飘絮，随着环境空气大量进入风道，时常造成热交换器堵塞。
当热交换器风道堵塞到一定程度后，热交换器的换热能力(通过换热系数量化)将快速下降，导致风电机组发热部件出现高温故障，造成机组意外停机。
发明内容
本发明提供一种风电机组冷却系统，可以降低机组意外停机的频率，减少意外停机导致的发电量损失。
本发明实施例提供了一种风电机组冷却系统，包括：第一液路管道a，所述第一液路管道a从温控阀14的第一阀门141开始，依次通过水泵2、压力表4、补液球阀6、发热部件8、第一温度传感器10、第一压力传感器12，所述压力传感器12与所述温控阀14的第一阀门141连接，行程闭合回路；
所述压力传感器12通过第二液路管道b与所述温控阀14的第二阀门142连接，所述第二液路管道b依次连接热交换器112、第二温度传感器5、第二压力传感器13。
进一步的，所述水泵2与所述压力表4之间设有安全阀3。
进一步的，所述发热部件8的一侧设有第一维护球阀7，所述发热部件8的另一侧设有第二维护球阀9。
进一步的，热交换器112与散热风扇及电机111连接。
进一步的，所述水泵2与水泵电机1连接。
本发明实施例能够通过第一压力传感器12和第二压力传感器13监测管路中的压力，同时通过温控阀14对给液进行控制，为现场运维人员提供热交换器当前的各项参数，从而实现更加灵活的调整检修时间，采取更加高效的预测性维护策略。通过第一温度传感器10、第二温度传感器5对温度进行实施检测，避免发热部件在高温工况下运行，延长大功率部件的工作寿命，降低风电机组的度电成本，提高机组运行可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中的风电机组冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种风电机组冷却系统，包括：第一液路管道a，所述第一液路管道a从温控阀14的第一阀门141开始，依次通过水泵2、压力表4、补液球阀6、发热部件8、第一温度传感器10、第一压力传感器12，所述压力传感器12与所述温控阀14的第一阀门141连接，行程闭合回路；
所述压力传感器12通过第二液路管道b与所述温控阀14的第二阀门142连接，所述第二液路管道b依次连接热交换器112、第二温度传感器5、第二压力传感器13。
进一步的，所述水泵2与所述压力表4之间设有安全阀3。
进一步的，所述发热部件8的一侧设有第一维护球阀7，所述发热部件8的另一侧设有第二维护球阀9。
进一步的，热交换器112与散热风扇及电机111连接。
进一步的，所述水泵2与水泵电机1连接。
下面通过一个具体实现方式对上述结构的使用进行具体描述：
该技术方案的工作流程如下：完全开启第一维护球阀7和第二维护球阀9，通过补液球阀6向冷却系统补充冷却介质，直至压力表4读数达到冷却系统静态压力要求。启动水泵电机1，带动水泵2，泵送冷却介质在冷却系统中循环。冷却介质可以为冷却水或冷却油等。
冷却介质温度高于温控阀14的完全开启温度时，冷却介质绝大部分经过热交换器112(Qh)，与环境空气换热后返回水泵2。其中，温控阀14的完全开启温度高于开启温度。示例性的，完全开启温度为100摄氏度，开启温度为80摄氏度。
冷却介质温度低于温控阀14的开启温度时，冷却介质绝大部分经过热交换器112的旁通回路(Qc)，直接返回水泵2。冷却介质温度介于温控阀14的完全开启温度与开启温度时，冷却介质一部分经过热交换器112(Qh)，与环境空气换热，剩余部分经过热交换器112的旁通回路(Qc)，返回水泵2。
冷却介质循环过程中，根据热交换器112的进口温度判断冷却系统当前工况，依据不同工况决定主控系统所需读取的温度和压力监测数据；再根据温度和压力数据，自动计算热交换器当前的实际换热系数与理论换热系数，对比二者；如果两者差距超出冷却系统的控制阈值，主控系统发出热交换器堵塞预警，提醒运维人员择机清洗热交换器，减少意外停机导致的发电量损失。
本实施例的原理是，风电机组主控系统根据热交换器112冷却介质进口温度，判断当前冷却系统的工况，确定是否需要读取热交换器相关的压力数据；如需读取压力数据，则根据热交换器112的压阻，及热交换器压阻与流量的关系关系式，得出此时热交换器内的冷却介质实时流量。其中，压阻为第一压力传感器12与第二压力传感器13的读数差值。
同时，根据第一温度传感器10与第二温度传感器5的读数差值确定冷却介质进出口温差，根据热交换器112的冷却介质进出口温差，及热平衡方程与机组环境温度(监测环境温度的温度传感器为机组自带，不包含在冷却系统中)，得到此时热交换器112的实际换热系数。然后，根据热交换器的理论换热系数与流量的关系关系式，得到此时热交换器的理论换热系数，同实际换热系数进行对比。如果两者差值超出主控系统的控制阈值，主控系统发出冷却系统热交换器堵塞故障预警，提醒运维人员选择合适时机清洗热交换器。热交换器压阻与流量的关系表达式、热平衡方程、热交换器实际换热系数与理论换热系数的表达式分别如式1、式2、式3和式4所示，
式1中，
ΔP为热交换器压阻；
kp为管道阻力系数；
l为管道长度；
p为冷却介质密度；
q为冷却介质流量。
Q＝Cpq(ti-t3) (2)
式2中，
Q为换热功率；
C为冷却介质比热；
ti为热交换器冷却介质的进口温度；
to为热交换器冷却介质的出口温度。
式3中，
Kr为热交换器实际换热系数；
a，b为系数；
ta为环境空气温度。
Kt＝alnq+b (4)
式4中，
Kt为热交换器理论换热系数；
a，b为系数；
该技术方案的冷却系统调试过程包括三种工况：温控阀14关闭工况(2位)、温控阀14部分开启工况(1位与2位之间)，以及温控阀14完全开启工况(1位)。“1位”与“2位”的示意请见图一。
风电机组冷却系统运行过程中，如果温度传感器10监测的冷却介质温度低于温控阀14的开启温度，冷却系统处于温控阀关闭工况。该工况下，冷却介质主要通过热交换器112的旁路直接返回水泵2，热交换器112内的冷却介质流量很小，可忽略不计，此工况下主控系统不必计算热交换器的换热系数。
如果温度传感器10监测的冷却介质温度介于温控阀14的开启温度与完全开启温度之间，冷却系统处于温控阀部分开启工况。该工况下，一部分冷却介质通过热交换器112的旁路直接返回水泵2；其余冷却介质通过热交换器112，与环境空气进行热交换后，返回水泵2。风电机组主控系统根据热交换器112的压阻-流量关系关系式，和第一压力传感器12与第二压力传感器13的读数差值(热交换器112的压阻)，得到热交换器112的实时流量。然后，根据热平衡方程(式2)，同第一温度传感器10与第二温度传感器5的读数差值，得到热交换器112的实时换热功率；再基于温度传感器10与机舱环境温度传感器的读数差值，得到热交换器112的实际换热系数Kr。同时，依据热交换器112的换热系数与流量关系关系式，和热交换器的实时流量，得到热交换器112的理论换热系数Kt。最后，主控系统自动计算实际换热系数与理论换热系数的差值，如果差值超过冷却系统的控制阈值，主控系统发出热交换器堵塞故障的报警，提醒运维人员择机清洗热交换器。
如果温度传感器10监测的冷却介质温度高于温控阀14的完全开启温度，冷却系统处于温控阀完全开启工况。该工况下，大部分冷却介质通过热交换器112返回水泵2，热交换器112内的冷却介质流量与设计流量基本一致(设计流量为已知量)。风电机组主控系统根据热平衡方程(式2)，冷却系统的设计流量，及第一温度传感器10与第二温度传感器5的读数差值，得到热交换器112的实时换热功率；再基于第一温度传感器10与机舱环境温度传感器的读数差值，得到热交换器112的实际换热系数Kr。同时，依据热交换器112的换热系数与流量关系关系式，和冷却系统的设计流量，得到热交换器112的理论换热系数Kt。最后，主控系统自动计算实际换热系数与理论换热系数的差值，如果差值超过冷却系统的控制阈值，主控系统发出热交换器堵塞故障的报警，提醒运维人员择机清洗热交换器。
本发明实施例能够根据热交换器的冷却介质进出口温度绝对值是否超出控制阈值，来判断热交换器是否堵塞；而是根据冷却系统不同工况，通过压力和温度监测数据，获得热交换器的实际换热系数与理论换热系数，基于二者差值是否超出控制阈值来判断热交换器是否需要清洗。
本发明实施例能够通过第一压力传感器12和第二压力传感器13监测管路中的压力，同时通过温控阀14对给液进行控制，为现场运维人员提供热交换器当前的各项参数，从而实现更加灵活的调整检修时间，采取更加高效的预测性维护策略。通过温度传感器5对温度进行实施检测，避免发热部件在高温工况下运行，延长大功率部件的工作寿命，降低风电机组的度电成本，提高机组运行可靠性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种风电机组冷却系统，其特征在于，包括：第一液路管道(a)，所述第一液路管道(a)从温控阀(14)的第一阀门(141)开始，依次通过水泵(2)、压力表(4)、补液球阀(6)、发热部件(8)、第一温度传感器(10)、第一压力传感器(12)，所述压力传感器(12)与所述温控阀(14)的第一阀门(141)连接，行程闭合回路；
所述压力传感器(12)通过第二液路管道(b)与所述温控阀(14)的第二阀门(142)连接，所述第二液路管道(b)依次连接热交换器(112)、第二温度传感器(5)、第二压力传感器(13)。
2.根据权利要求1所述风电机组冷却系统，其特征在于，所述水泵(2)与所述压力表(4)之间设有安全阀(3)。
3.根据权利要求1所述风电机组冷却系统，其特征在于，所述发热部件(8)的一侧设有第一维护球阀(7)，所述发热部件(8)的另一侧设有第二维护球阀(9)。
4.根据权利要求1所述风电机组冷却系统，其特征在于，热交换器(112)与散热风扇及电机(111)连接。
5.根据权利要求1所述风电机组冷却系统，其特征在于，所述水泵(2)与水泵电机(1)连接。
CN201710453409.2A 2017-06-15 2017-06-15 一种风电机组冷却系统 Active CN107044391B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710453409.2A CN107044391B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种风电机组冷却系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710453409.2A CN107044391B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种风电机组冷却系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107044391A true CN107044391A (zh) 2017-08-15
CN107044391B CN107044391B (zh) 2023-08-04

Family

ID=59546968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710453409.2A Active CN107044391B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种风电机组冷却系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107044391B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107366608A (zh) * 2017-08-29 2017-11-21 国电联合动力技术有限公司 一种可降低水泵故障率的风电机组冷却系统及其控制方法
CN114517773A (zh) * 2022-02-25 2022-05-20 哈电风能有限公司 一种风力发电机组主轴承冷却系统及主轴承温度控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074894A (ja) * 2005-08-11 2007-03-22 Kobe Steel Ltd 発電装置
CN101335482A (zh) * 2007-06-26 2008-12-31 上海电气风电设备有限公司 风力发电机变频器的冷却系统及工作方式
CN102859188A (zh) * 2011-08-10 2013-01-02 三菱重工业株式会社 再生能型发电装置
CN102890002A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 三一重机有限公司 工程机械及液压油散热器故障检测装置
CN105698851A (zh) * 2016-01-28 2016-06-22 广西柳工机械股份有限公司 工程机械散热系统监测系统及监测方法
CN106706353A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组水冷系统的检测方法和装置
CN206942943U (zh) * 2017-06-15 2018-01-30 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组冷却系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074894A (ja) * 2005-08-11 2007-03-22 Kobe Steel Ltd 発電装置
CN101335482A (zh) * 2007-06-26 2008-12-31 上海电气风电设备有限公司 风力发电机变频器的冷却系统及工作方式
CN102859188A (zh) * 2011-08-10 2013-01-02 三菱重工业株式会社 再生能型发电装置
CN102890002A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 三一重机有限公司 工程机械及液压油散热器故障检测装置
CN105698851A (zh) * 2016-01-28 2016-06-22 广西柳工机械股份有限公司 工程机械散热系统监测系统及监测方法
CN106706353A (zh) * 2016-12-27 2017-05-24 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组水冷系统的检测方法和装置
CN206942943U (zh) * 2017-06-15 2018-01-30 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组冷却系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107366608A (zh) * 2017-08-29 2017-11-21 国电联合动力技术有限公司 一种可降低水泵故障率的风电机组冷却系统及其控制方法
CN114517773A (zh) * 2022-02-25 2022-05-20 哈电风能有限公司 一种风力发电机组主轴承冷却系统及主轴承温度控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107044391B (zh) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106523303A (zh) 一种用于风力发电减速齿轮箱的交互散热装置及方法
CN105386944B (zh) 风力发电设备
CN102128139A (zh) 利用塔筒壁冷却的风力发电机
CN104314631A (zh) 利用低温核供热反应堆非供暖季发电系统与其工作方法
CN108678911B (zh) 一种风力发电机的冷却装置
CN207178041U (zh) 一种用于燃气‑蒸汽联合循环的otc冷却系统
CN205490097U (zh) 一种风力发电机组及其变流器的水冷系统
CN107044391A (zh) 一种风电机组冷却系统
CN101871455A (zh) 风冷式喷油螺杆空压机冷却及余热回收装置
CN106286790B (zh) 一种用于风力发电减速齿轮箱的联合散热装置的散热方法
CN206942943U (zh) 一种风电机组冷却系统
CN106168284A (zh) 风电齿轮箱润滑油二次冷却系统
CN110671283B (zh) 用于风力发电机的重力热管式冷却装置
CN209430416U (zh) 一种螺杆真空泵的工作温度调控装置
CN203271843U (zh) 用于海上平台的orc发电系统
CN102914112A (zh) 一种油水冷却装置及其控制方法
CN206785568U (zh) 一种风力发电机水冷装置
CN213807870U (zh) 一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统
CN210289855U (zh) 一种热电厂汽轮机润滑油快速辅助冷却装置
CN208970705U (zh) 电池热管理系统
CN201568226U (zh) Mw级风力发电机组齿轮箱冷却润滑装置
CN205937767U (zh) 风电齿轮箱润滑油二次冷却系统
CN207117010U (zh) Svg冷却及余热利用系统
CN201739234U (zh) 真空泵加装压缩制冷装置
KR20170117663A (ko) 스크류 압축기의 공기열 및 오일열 회수 일체형 온수 발생기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant