CN113035521B - 一种海上升压站变压器冷却装置 - Google Patents

一种海上升压站变压器冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上升压站变压器冷却装置，包括与变压器的冷却管道进口连接的进水管和与变压器的冷却管道出口连接的出水管，所述进水管与所述出水管之间连接多个有设置于海水内的散热管；多个所述散热管的出口均与所述进水管连通，多个所述散热管的入口均连通有第一缓冲管道，所述第一缓冲管道与所述出水管连通，所述第一缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第一驱动结构。本发明的海上升压站变压器冷却装置散热效果好、散热效率高。

Description

一种海上升压站变压器冷却装置
技术领域
本发明涉及海上风力发电技术领域，特别是涉及一种海上升压站变压器冷却装置。
背景技术
海上升压站是指在建设海洋中，将海上风力发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中的场所。海上升压站的变压器是海上风电场的重要组成部分，是整个海上风电场电力传输的枢纽，变压器在运行过程会产生热量，这部分热量需要及时散掉，使变压器保持一个正常的温度才能保证变压器的稳定运行和使用寿命。
陆地上的大容量变压器一般配置专用的电动冷却风机或电动冷却水泵，但是安装在海上升压站的变压器，一般布置在露天平台，长期受到盐雾侵蚀，配置电动的冷却装置极容易损坏，最终造成变压器的故障。目前应用于海上升压站的大容量变压器一般采用自然风冷方式，但是这种方式冷却效果并不理想，尤其在东南沿海地区，环境温度常年较高，所以需要一种可靠的冷却装置控制变压器温度。未解决上述的问题，现有技术中采用了海水冷却方案，如图1所示，将循环水冷系统管道引接入海水中，在海上升压站平台设置一台水泵对闭式水进行强迫循环，利用将海水抽取到水箱中，将变压器中连接油泵以及油水冷却器，并将水箱中的海水输送到油水冷却器与变压器中的热量换热以实现降温，但是该方法需要配置一套水泵控制系统，消耗电能，且水泵电机在高烟雾环境中容易损坏，可靠性较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种海上升压站变压器冷却装置，能够解决技术问题：现有技术中的冷却装置耗费电能以及稳定性较低。
为了实现上述目的，本发明提供一种海上升压站变压器冷却装置，包括与变压器的冷却管道进口连接的进水管和与变压器的冷却管道出口连接的出水管，所述进水管与所述出水管之间连接多个有设置于海水内的散热管；
多个所述散热管的出口均与所述进水管连通，多个所述散热管的入口均连通有第一缓冲管道，所述第一缓冲管道与所述出水管连通，所述第一缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第一驱动结构。
作为优选方案，所述第一缓冲管道的外表面具有向内凹的周向延伸的第一开口，所述第一驱动结构包括可转动设置于所述第一缓冲管道内部的第一内叶片结构和设置于第一缓冲管道外部的第一外叶片结构，所述第一内叶片结构与所述第一外叶片结构之间设有第一固定环，所述第一固定环的内侧面与所述第一内叶片结构固定连接，所述第一固定环的外侧面与所述第一外叶片结构固定连接，所述第一固定环的两侧的端面分别与所述第一开口的侧壁可滑动的密封连接。
作为优选方案，多个所述散热管的出口均连通有第二缓冲管道，所述第二缓冲管道与所述进水管连通；
所述第二缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第二驱动结构。
作为优选方案，所述第二驱动结构与所述第一驱动结构的结构相同；
所述第二缓冲管道的外表面具有向内凹的周向延伸的第二开口，所述第二驱动结构包括可转动设置于所述第二缓冲管道内部的第二内叶片结构和设置于第二缓冲管道外部的第二外叶片结构，所述第二内叶片结构与所述第二外叶片结构之间设有第二固定环，所述第二固定环的内侧面与所述第二内叶片结构固定连接，所述第二固定环的外侧面与所述第一外叶片结构固定连接，所述第二固定环的两侧的端面分别与所述第二开口的侧壁可滑动的密封连接。
作为优选方案，所述第一内叶片结构与所述第二内叶片结构相同，均包括中心轴和固定连接于中心轴周向的三个内叶片；
所述第一外叶片结构与所述第二外叶片结构相同，均包括固定连接于所述第一固定环或所述第二固定环上的三个外叶片。
作为优选方案，所述第一固定环和所述第二固定环的端面上固定连接有柔性的皮碗式橡胶密封圈，所述皮碗式橡胶密封圈与所述第一开口的侧壁或所述第二开口的侧壁滑动挤压密封。
作为优选方案，所述进水管和所述出水管均为刚性固定管。
作为优选方案，散热管水平且平行间隔布置有多个，相邻的散热管之间的间隔内填充为海水。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的海上升压站变压器冷却装置包括与变压器的冷却管道进口连接的进水管和与变压器的冷却管道出口连接的出水管，进水管与出水管之间连接有设置于海水内的散热管，多个散热管的出口均与进水管连通，多个散热管的入口均连通有第一缓冲管道，第一缓冲管道与出水管连通，第一缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第一驱动结构。从变压器的冷却管道出口排出的热水进入到出水管中，然后热水随出水管进入第一缓冲管道内，由于第一缓冲管道上布置有第一驱动结构，利用第一驱动结构驱动第一缓冲管道外侧的海水流动，同时使散热管外侧的海水流动，将散热管内的热水的热量与散热管外侧和第一缓冲管道外侧的海水进行换热，以达到冷却散热管内的热水的目的，利用海水的涌流使得冷却水循环，达到比传统自然风冷更好的冷却效果。
附图说明
图1为本发明的海上升压站变压器冷却装置的结构示意图；
图2为图1的局部结构示意图；
图3为图2的A处的结构示意图；
图4为第一驱动结构的结构示意图。
图中，1、变压器；2、进水管；3、出水管；4、散热管；5、第一缓冲管道；51、第一开口；6、第一内叶片结构；7、第一外叶片结构；71、内叶片；72、外叶片；8、第一固定环；9、第二缓冲管道；10、皮碗式橡胶密封圈；11、海上升压站平台；12、海床。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
本发明的海上升压站变压器冷却装置的优选实施例，具体参阅图1至图4所示，包括与变压器1的冷却管道进口连接的进水管2和与变压器1的冷却管道出口连接的出水管3，变压器1设置在海上升压站平台11上，本申请中的进水管2和出水管3均布置为刚性管道，在与变压器1连接之后位置以及形状即已固定。进水管2与出水管3之间连接有设置于海水内的散热管4，多个散热管4的出口均与进水管2连通，多个散热管4的入口均连通有第一缓冲管道5，第一缓冲管道5与出水管3连通，第一缓冲管道5上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第一驱动结构。散热管4和第一缓冲管道5设置在海床12的上部。从变压器1的冷却管道出口排出的热水进入到出水管3中，然后热水随出水管3进入第一缓冲管道5内，由于第一缓冲管道5上布置有第一驱动结构，利用第一驱动结构驱动第一缓冲管道5外侧的海水流动，同时使散热管4外侧的海水流动，将散热管4内的热水的热量与散热管4外侧和第一缓冲管道5外侧的海水进行换热，以达到冷却散热管4内的热水的目的，利用海水的涌流使得冷却水循环，达到比传统自然风冷更好的冷却效果。
其中，本申请的第一缓冲管道5的外表面具有向内凹的周向延伸的第一开口51，具体的，第一开口51将第一缓冲管道5分隔为左右的两个，第一驱动结构包括可转动设置于所述第一缓冲管道5内部的第一内叶片结构6和设置于第一缓冲管道5外部的第一外叶片结构7，第一内叶片结构6与第一外叶片结构7之间设有第一固定环8，第一固定环8的内侧面与第一内叶片结构6固定连接，第一固定环8的外侧面与第一外叶片结构7固定连接，第一固定环8的两侧的端面分别与第一开口51的侧壁可滑动的密封连接。第一内叶片结构6位于第一缓冲管道5内，第一内叶片结构6的转动可以驱动第一缓冲管道5内的自变压器1的出水管3排出的热水的流动，第一外叶片结构7位于第一缓冲管道5外侧，与海水直接接触，第一固定环8用于密封第一开口51，避免第一缓冲管道5内的水溢出到海水里面；由于海水具有涌流，海水能够驱动第一外叶片结构7转动，以同时驱动第一固定环8和第一内叶片结构6转动，这样利用海水的涌流作用能够驱动第一内叶片结构6转动，以使自变压器1的出水管3排出的热水能够流动，同时散热管4和第一缓冲管道5的侧壁均能够传递散发热量，通过散热管4和第一缓冲管道5使海水与热水进行换热，利用海水涌流提供驱动力，达到冷水与热水的循环，相比现有技术中采用自然风冷却具有更好的冷却效果，且由于无需电气设备，一方面节省了电能，另一方面提高了装置可靠性。
进一步的，为增加海水流动的速度，以进一步增加散热管内的热水的循环流动速递，提高散热的效率，多个散热管4的出口均连通有第二缓冲管道9，第二缓冲管道9与进水管2连通；第二缓冲管道9上设有用于驱动散热管4外侧的海水流动的第二驱动结构。第二驱动结构也能够驱动第二缓冲管道9外侧的海水的流动，进一步提高散热冷却的效率。
更进一步，本申请的实施例中，第二驱动结构与第一驱动结构的结构相同。具体的，第二缓冲管道9的外表面具有向内凹的周向延伸的第二开口，第二开口将第二缓冲管道9分隔为左右的两个，第二驱动结构包括可转动设置于第二缓冲管道9内部的第二内叶片结构和设置于第二缓冲管道9外部的第二外叶片结构，第二内叶片结构与第二外叶片结构之间设有第二固定环，第二固定环的内侧面与第二内叶片结构固定连接，第二固定环的外侧面与第一外叶片结构固定连接，第二固定环的两侧的端面分别与第二开口的侧壁可滑动的密封连接。第二内叶片结构位于第二缓冲管道9内，第二内叶片结构的转动可以驱动第二缓冲管道9内的自变压器1的出水管3排出的热水的流动，第二外叶片结构位于第二缓冲管道9外侧，与海水直接接触，第二固定环用于密封第二开口，避免第二缓冲管道9内的水溢出到海水里面；由于海水具有涌流，海水能够驱动第二外叶片结构转动，以同时驱动第二固定环和第二内叶片结构转动，这样利用海水的涌流作用能够驱动第二内叶片结构转动，以使自变压器1的出水管排出的热水能够流动，同时散热管4和第二缓冲管道9的侧壁均能够传递散发热量，通过散热管4和第二缓冲管道9使海水与热水进行换热，利用海水涌流提供驱动力，达到冷水与热水的循环，相比现有技术中采用自然风冷却具有更好的冷却效果，且由于无需电气设备，一方面节省了电能，另一方面提高了装置可靠性。
其中，本申请的实施例中，第一内叶片结构6与第二内叶片结构的结构相同，均包括中心轴和固定连接于中心轴周向的三个内叶片71；第一外叶片结构7与第二外叶片结构相同，均包括固定连接于第一固定环8或第二固定环上的三个外叶片72。
本申请中，第一固定环8和第二固定环的端面上固定连接有柔性的皮碗式橡胶密封圈10，皮碗式橡胶密封圈10具体为橡胶材质，挤压可变形；皮碗式橡胶密封圈10与第一开口51的侧壁或第二开口的侧壁滑动挤压密封。由于进水管2和出水管3均为刚性材质，在进水管2和出水管3与变压器1连接之后，进水管2与出水管3端口之间的距离即已固定，设置皮碗式橡胶密封圈10合适的尺寸，使第一开口51或者第二开口的侧壁与皮碗式橡胶密封圈10挤压，即可实现对第一开口51或者第二开口的密封。
进一步的，本申请的散热管4水平且平行间隔布置有多个，相邻的散热管4之间的间隔内填充为海水，在采用第一驱动机构和第二驱动机构驱动海水的时候，相邻散热管4之间的海水也可以流动，以达到进一步的散热的目的。
本发明的海上升压站变压器冷却装置的工作原理：从变压器1的冷却管道出口排出的热水进入到出水管3中，然后热水随出水管3进入第一缓冲管道5内，由于第一缓冲管道5上布置有第一驱动结构，利用第一驱动结构驱动第一缓冲管道5外侧的海水流动，利用第二驱动机构驱动第二缓冲管道9外侧的海水流动，同时使散热管4外侧的海水流动，将散热管4内的热水的热量与散热管4外侧和海水进行换热，以达到冷却散热管4内的热水的目的，利用海水的涌流使得冷却水循环，达到比传统自然风冷更好的冷却效果；且利用海水涌流提供驱动力，达到冷水与热水的循环，相比现有技术中采用自然风冷却具有更好的冷却效果，且由于无需电气设备，一方面节省了电能，另一方面提高了装置可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，包括与变压器的冷却管道进口连接的进水管和与变压器的冷却管道出口连接的出水管，所述进水管与所述出水管之间连接多个有设置于海水内的散热管；
多个所述散热管的出口均与所述进水管连通，多个所述散热管的入口均连通有第一缓冲管道，所述第一缓冲管道与所述出水管连通，所述第一缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第一驱动结构；所述第一缓冲管道的外表面具有向内凹的周向延伸的第一开口，所述第一驱动结构包括可转动设置于所述第一缓冲管道内部的第一内叶片结构和设置于第一缓冲管道外部的第一外叶片结构，所述第一内叶片结构与所述第一外叶片结构之间设有第一固定环，所述第一固定环的内侧面与所述第一内叶片结构固定连接，所述第一固定环的外侧面与所述第一外叶片结构固定连接，所述第一固定环的两侧的端面分别与所述第一开口的侧壁可滑动的密封连接。
2.如权利要求1所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，多个所述散热管的出口均连通有第二缓冲管道，所述第二缓冲管道与所述进水管连通；
所述第二缓冲管道上设有用于驱动散热结构外侧的海水流动的第二驱动结构。
3.如权利要求2所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，所述第二驱动结构与所述第一驱动结构的结构相同；
所述第二缓冲管道的外表面具有向内凹的周向延伸的第二开口，所述第二驱动结构包括可转动设置于所述第二缓冲管道内部的第二内叶片结构和设置于第二缓冲管道外部的第二外叶片结构，所述第二内叶片结构与所述第二外叶片结构之间设有第二固定环，所述第二固定环的内侧面与所述第二内叶片结构固定连接，所述第二固定环的外侧面与所述第一外叶片结构固定连接，所述第二固定环的两侧的端面分别与所述第二开口的侧壁可滑动的密封连接。
4.如权利要求3所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，所述第一内叶片结构与所述第二内叶片结构相同，均包括中心轴和固定连接于中心轴周向的三个内叶片；
所述第一外叶片结构与所述第二外叶片结构相同，均包括固定连接于所述第一固定环或所述第二固定环上的三个外叶片。
5.如权利要求3所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，所述第一固定环和所述第二固定环的端面上固定连接有柔性的皮碗式橡胶密封圈，所述皮碗式橡胶密封圈与所述第一开口的侧壁或所述第二开口的侧壁滑动挤压密封。
6.如权利要求1所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，所述进水管和所述出水管均为刚性固定管。
7.如权利要求1所述的海上升压站变压器冷却装置，其特征在于，散热管水平且平行间隔布置有多个，相邻的散热管之间的间隔内填充为海水。
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