CN116608100A - 海上风力发电机组的液体循环冷却系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统及其监控方法，属于风力发电领域，液体循环冷却系统包括用于海上风力发电机组的主冷却系统，主冷却系统包括冷却管和设置在冷却管上的冷却主泵，冷却管内设置有冷却液；还包括控制器、无线通讯器、电源、自动补液部件和泄漏监测部件；无线通讯器连接所述控制器，用于与远程用户端建立通讯；控制器连接自动补液部件和泄漏监测部件，所述电源为所述控制器、无线通讯器、自动补液部件和泄漏监测部件供电；实现对海上风力发电机组液体循环冷却系统的冷却液体泄漏进行监控，并且在冷却液体泄漏后及时补充冷却液体，提高液体循环冷却系统工作稳定性。

Description

海上风力发电机组的液体循环冷却系统及其监控方法

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其是涉及一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统及其监控方法。

背景技术

风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组，风力发电机组运行时，齿轮箱、发电机和变流控制部件会产生大量的热量，热量过高会影响风力发电机组的效率，最终造成机组瘫痪。

为了排除这些热量需要配备为发电机组持续降温的液体循环冷却系统，液体循环冷却系统通过循环冷却液将热量走，其部件主要包括主泵、连接管路和热交换器，主泵将冷却液体通过连接管路送至热交换器，通过热交换器的散热管实现冷却。海上风力发电机组的液体循环冷却系统需要长期在海上稳定工作，当发生冷却液体泄漏时，影响液体循环冷却系统工作效率，影响风力发电机组的散热。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统及其监控方法，以实现对海上风力发电机组液体循环冷却系统的冷却液体泄漏进行监控，并且在冷却液体泄漏后及时补充冷却液体，提高液体循环冷却系统工作稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括用于海上风力发电机组的主冷却系统，所述主冷却系统包括冷却管和设置在冷却管上的冷却主泵，冷却管内设置有冷却液；其特征在于：

还包括控制器、无线通讯器、电源、自动补液部件和泄漏监测部件；所述无线通讯器连接所述控制器，用于与远程用户端建立通讯；所述控制器连接自动补液部件和泄漏监测部件，所述电源为所述控制器、无线通讯器、自动补液部件和泄漏监测部件供电；

所述泄漏监测部件包括压力传感器、积液收集盒、积液瓶和泄漏传感器，压力传感器设置于所述冷却管用于检测所述冷却管内部压力；积液瓶连接积液收集盒，所述积液收集盒设置于所述冷却主泵下方，其内部设置用于收集泄漏液体的第一容置空腔，所述第一容置空腔向积液瓶倾斜设置；所述积液瓶内设置泄漏传感器；所述压力传感器和泄漏传感器分别连接所述控制器；

所述自动补液部件包括补液箱、液位传感器、加液口、补液泵和第一球阀；所述补液箱内部储备有冷却液，所述补液箱设置用于注入冷却液的加液口和用于检测冷却液高度的液位传感器，所述补液箱下部连接第一补液管，第一补液管上设置所述补液泵和所述第一球阀；所述第一补液管与所述冷却管连通；所述补液泵连接所述控制器。

进一步的，所述积液收集盒由相互连通主盒和侧盒构成，主盒对应冷却主泵设置，侧盒对应主泵连接管设置。

进一步的，所述积液收集盒包括底板和侧壁，所述主盒延伸至冷却主泵外轮廓的5至10厘米，所述侧盒延伸至所述冷却主泵连接管外轮廓的5至10厘米。

进一步的，所述积液瓶内部设置用于存储泄漏液体的第二容置空腔，第二容置空腔与所述第一容置空腔连通，积液瓶的底部向所述积液收集盒下方延伸。

进一步的，所述控制器包括单片机，所述无线通讯器包括无线收发器。

进一步的，所述泄漏传感器采用光电液位传感器或浮球液位传感器，所述液位传感器采用浮球液位传感器，所述泄漏传感器的信号输出端、液位传感器的信号输出端连接所述控制器；所述浮球液位传感器包括浮球、导杆和液位信号输出端。

进一步的，所述第一补液管通过第二补液管与所述冷却管连通，所述第二补液管上设置第二球阀和单向阀。

进一步的，所述加液口上设有空气滤清器。

第二方面，本发明还提供一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，基于上述海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括以下步骤：

步骤一、获取冷却管内部压力数据和泄漏传感器的检测信号；

步骤二、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则通过无线通讯模块向远程用户端发送泄漏信号，工作人员根据该泄漏信号停机处理泄漏问题，然后返回至所述步骤一；

步骤三、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据不低于预定压力，则解除泄漏传感器发送的泄漏信号；

步骤四、当未收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则启动补液泵，补充冷却液至标准压力后，返回至所述步骤一。

优选的，还包括以下步骤：

步骤六、获取补液箱液位传感器检测的冷却液高度；

步骤七、判断补液箱冷却液高度是否低于预定补液箱液位高度，判断结果为是，则通过无线通讯模块向远程用户端发送补液信号，工作人员向补液箱中加注冷却液，冷却液加注至标准补液箱液位高度后，返回至所述步骤六。

相对于现有技术，本发明所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统具有以下优势：

本发明所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，通过控制器、无线通讯器、电源、自动补液部件和泄漏监测部件，实现对海上风力发电机组液体循环冷却系统的冷却液体泄漏进行监控，检测泄漏信号并结合冷却管内部压力进行判断，可解除由于电磁干扰等导致的误报警，提高报警准确率，节省不必要的检修时间。并且在冷却液体泄漏后及时补充冷却液体，提高液体循环冷却系统工作稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述液体循环冷却系统构架图；

图2为本发明实施例所述液体循环冷却系统结构示意图；

图3为本发明实施例所述液体循环冷却系统的安装立体图；

图4为本发明实施例所述积液收集盒及积液瓶的结构示意图；

图5为本发明实施例所述液体循环冷却系统的监控方法流程图一；

图6为本发明实施例所述液体循环冷却系统的监控方法流程图二。

附图标记说明：

1-补液箱；2-液位传感器；3-加液口；4-第一球阀；5-补液泵；6-中间管路；7-第二球阀；8-单向阀；9-冷却主泵；10-压力传感器；12-泄漏传感器；13-第二补液管；14-第一补液管；15-冷却管；16-冷却主泵连接管；17-侧壁；18-第一容置空腔；19-积液瓶；20-主盒、21-侧盒；22-底板；23-积液收集盒；100-控制器；200-无线通讯器；300-电源；400-自动补液部件；500-泄漏监测部件；600-远程用户端。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至3所示，一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括用于海上风力发电机组的主冷却系统，所述主冷却系统包括冷却管15和设置在冷却管15上的冷却主泵9，冷却管15内设置有冷却液；

还包括控制器100、无线通讯器200、电源300、自动补液部件400和泄漏监测部件500；所述无线通讯器200连接所述控制器100，用于与远程用户端600建立通讯；所述控制器100连接自动补液部件400和泄漏监测部件500，所述电源300为所述控制器100、无线通讯器200、自动补液部件400和泄漏监测部件500供电；

所述泄漏监测部件500包括压力传感器10、积液收集盒23、积液瓶19和泄漏传感器12，压力传感器10设置于所述冷却管15用于检测所述冷却管15内部压力；积液瓶19连接积液收集盒23，所述积液收集盒23设置于所述冷却主泵9下方，其内部设置用于收集泄漏液体的第一容置空腔，所述第一容置空腔向积液瓶19倾斜设置；所述积液瓶19内设置泄漏传感器12；所述压力传感器10和泄漏传感器12分别连接所述控制器；

所述自动补液部件400包括补液箱1、液位传感器2、加液口3、补液泵5和第一球阀4；所述补液箱1内部储备有冷却液，所述补液箱1设置用于注入冷却液的加液口3和用于检测冷却液高度的液位传感器2，所述补液箱1下部连接第一补液管14，第一补液管14上设置所述补液泵5和所述第一球阀4；所述第一补液管14与所述冷却管15连通，所述补液泵5连接所述控制器；进一步的，所述第一补液管14通过第二补液管13与所述冷却管15连通，所述第二补液管13上设置第二球阀7和单向阀8。

如图4所示，所述积液收集盒23由相互连通主盒20和侧盒21构成，主盒20对应冷却主泵9设置，侧盒21对应冷却主泵连接管16设置。如图4所示，所述积液收集盒23包括底板22和侧壁17，所述主盒20延伸至冷却主泵9外轮廓的5至10厘米，所述侧盒21延伸至所述冷却主泵连接管16外轮廓的5至10厘米。

如图4所示，所述积液瓶19内部设置用于存储泄漏液体的第二容置空腔，第二容置空腔与所述第一容置空腔18连通，积液瓶19的底部向所述积液收集盒23下方延伸。

所述控制器包括单片机，所述无线通讯器包括无线收发器。所述泄漏传感器12为光电液位传感器或浮球液位传感器，所述泄漏传感器12的信号输出端连接所述单片机。所述液位传感器2采用浮球液位传感器，浮球液位传感器包括浮球、导杆和液位信号输出端，所述液位传感器2的信号输出端连接所述单片机。如图1所示，所述加液口3上设有空气滤清器。

本发明海上风力发电机组的液体循环冷却系统的工作原理是：冷却主泵为冷却液泄漏的高风险区域，积液收集盒设置在冷却主泵下方，收集泄漏的冷却液，积液收集盒内的冷却液流入积液瓶，防止冷却液渗漏造成污染，防止系统器件缺水运行造成损坏。当积液瓶内的泄漏传感器检测到有液体泄漏，并且通过压力传感器检测冷却管内部压力数据，冷却管内部压力数据低于预定压力，控制器通过无线通讯器向远程用户端发送泄漏信号，从而实现冷却液泄漏监测，本发明根据泄漏传感器和压力传感器反馈的信号进行判断，可解除由于电磁干扰或泄漏传感器失效导致的误报警，提高报警准确率，节省不必要的检修时间。另外，当系统由于排气等动作导致的水压低于要求值时，控制器自动启动补液泵，将所述补液箱内的冷却液补充进所述冷却管，及时补充冷却液体，实现低压监测，提高液体循环冷却系统工作稳定性；通过补液箱设置的液位传感器检测补液箱内冷却液高度数据，当补液箱冷却液高度低于预定补液箱液位高度，控制器通过无线通讯器向所述远程用户端发送补液信号；

另外，所述第一球阀和第二球阀为截止阀，维修时，通过关闭第一球阀和第二球阀，便于进行补液泵维修；设置所述单向阀限制管内液体单向流动，将所述补液箱内的冷却液单向的补充进所述冷却管，防止回流。

本发明还提供一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，基于上述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括以下步骤：步骤一、获取冷却管内部压力数据和泄漏传感器的检测信号；步骤二、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则通过无线通讯模块向远程用户端发送泄漏信号，工作人员根据该泄漏信号停机处理泄漏问题，然后返回至所述步骤一；步骤三、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据不低于预定压力，则解除泄漏传感器发送的泄漏信号；步骤四、当未收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则启动补液泵，补充冷却液至标准压力后，返回至所述步骤一。

如图5所示，一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，具体控制方法具体包括以下流程：获取冷却管内部压力数据和泄漏传感器的检测信号，流程一、判断泄漏传感器是否发送泄漏信号，当判断结果为是，则判断冷区管内部压力数据是否低于预定压力，当判断结果为是，则通过无线通讯模块向远程用户端发送泄漏信号；流程二、判断泄漏传感器是否发送泄漏信号，当判断结果为是，则判断冷区管内部压力数据是否低于预定压力，当判断结果为否，则解除泄漏传感器发送的泄漏信号后返回；流程三、判断泄漏传感器是否发送泄漏信号，当判断结果为否，则判断冷区管内部压力数据是否低于预定压力，当判断结果为否，则返回；流程四、判断泄漏传感器是否发送泄漏信号，当判断结果为否，则判断冷区管内部压力数据是否低于预定压力，当判断结果为是，则启动补液泵，补充冷却液至标准压力后，返回至所述步骤一。

一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，本发明根据泄漏传感器和压力传感器反馈的信号进行判断，可解除由于电磁干扰或泄漏传感器失效导致的误报警，提高报警准确率，节省不必要的检修时间。冷却液体泄漏后控制器自动启动补液泵，将所述补液箱内的冷却液补充进所述冷却管，及时补充冷却液体，实现低压监测，提高液体循环冷却系统工作稳定性；

需要进一步说明的是：压力传感器检测到冷却管内压力降低，可能由两种情况引起的，其一是：当冷却主泵有冷却液泄漏，会造成冷却管内压力降低；其二是：冷却管中存在多余气体，当气体排除后，系统压力也会降低；因此，本发明通过对冷却主泵的泄漏情况和冷却管内部压力情况实现双重监测，以应对以上两种情况，从而减少单纯通过压力传感器检测造成误判；并且本发明能够实现在冷却液体泄漏后及时补充冷却液体，提高液体循环冷却系统工作稳定性。

更加优选的，一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，还包括以下步骤：如图6所示，步骤六、获取补液箱液位传感器检测的冷却液高度；步骤七、判断补液箱冷却液高度是否低于预定补液箱液位高度，判断结果为是，则通过无线通讯模块向远程用户端发送补液信号，工作人员向补液箱中加注冷却液，冷却液加注至标准补液箱液位高度后，返回至所述步骤六。本发提供的监控方法通过补液箱设置的液位传感器检测补液箱内冷却液高度数据，当补液箱冷却液高度低于预定补液箱液位高度，控制器通过无线通讯器向所述远程用户端发送补液信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括用于海上风力发电机组的主冷却系统，所述主冷却系统包括冷却管和设置在冷却管上的冷却主泵，冷却管内设置有冷却液；其特征在于：

还包括控制器、无线通讯器、电源、自动补液部件和泄漏监测部件；所述无线通讯器连接所述控制器，用于与远程用户端建立通讯；所述控制器连接自动补液部件和泄漏监测部件，所述电源为所述控制器、无线通讯器、自动补液部件和泄漏监测部件供电；

所述泄漏监测部件包括压力传感器、积液收集盒、积液瓶和泄漏传感器，压力传感器设置于所述冷却管用于检测所述冷却管内部压力；积液瓶连接积液收集盒，所述积液收集盒设置于所述冷却主泵下方，其内部设置用于收集泄漏液体的第一容置空腔，所述第一容置空腔向积液瓶倾斜设置；所述积液瓶内设置泄漏传感器；所述压力传感器和泄漏传感器分别连接所述控制器；

所述自动补液部件包括补液箱、液位传感器、加液口、补液泵和第一球阀；所述补液箱内部储备有冷却液，所述补液箱设置用于注入冷却液的加液口和用于检测冷却液高度的液位传感器，所述补液箱下部连接第一补液管，第一补液管上设置所述补液泵和所述第一球阀；所述第一补液管与所述冷却管连通；所述补液泵连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述积液收集盒由相互连通主盒和侧盒构成，主盒对应冷却主泵设置，侧盒对应主泵连接管设置。

3.根据权利要求2所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述积液收集盒包括底板和侧壁，所述主盒延伸至冷却主泵外轮廓的5至10厘米，所述侧盒延伸至所述冷却主泵连接管外轮廓的5至10厘米。

4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述积液瓶内部设置用于存储泄漏液体的第二容置空腔，第二容置空腔与所述第一容置空腔连通，积液瓶的底部向所述积液收集盒下方延伸。

5.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述控制器包括单片机，所述无线通讯器包括无线收发器。

6.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述泄漏传感器采用光电液位传感器或浮球液位传感器，所述液位传感器采用浮球液位传感器，所述泄漏传感器的信号输出端、液位传感器的信号输出端连接所述控制器；所述浮球液位传感器包括浮球、导杆和液位信号输出端。

7.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述第一补液管通过第二补液管与所述冷却管连通，所述第二补液管上设置第二球阀和单向阀。

8.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，其特征在于：所述加液口上设有空气滤清器。

9.一种海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，其特征在于：基于权利要求1至8任一权利要求所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统，包括以下步骤：

步骤一、获取冷却管内部压力数据和泄漏传感器的检测信号；

步骤二、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则通过无线通讯模块向远程用户端发送泄漏信号，工作人员根据该泄漏信号停机处理泄漏问题，然后返回至所述步骤一；

步骤三、当收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据不低于预定压力，则解除泄漏传感器发送的泄漏信号；

步骤四、当未收到泄漏传感器发送泄漏信号，并且冷区管内部压力数据低于预定压力，则启动补液泵，补充冷却液至标准压力后，返回至所述步骤一。

10.根据权利要求9所述的海上风力发电机组的液体循环冷却系统的监控方法，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤六、获取补液箱液位传感器检测的冷却液高度；

步骤七、判断补液箱冷却液高度是否低于预定补液箱液位高度，判断结果为是，则通过无线通讯模块向远程用户端发送补液信号，工作人员向补液箱中加注冷却液，冷却液加注至标准补液箱液位高度后，返回至所述步骤六。