CN205490097U - 一种风力发电机组及其变流器的水冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风力发电机组及其变流器的水冷系统，水冷系统包括主回路，主回路上设有水泵，还包括散热装置，散热装置设在分支回路上，主回路上还设有自动控制阀，自动控制阀具有与水泵连通的主工作口、与主回路上的对应管段连通的第一分支工作口和与分支回路连通的第二分支工作口，分支回路的一端与主回路连通、另一端与所述第二分支工作口连通，自动控制阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口与第一分支工作口导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口与第二分支工作口导通的第二工位。在变流器的温度较低时，液态介质不再经过散热装置，只有当温度较高时，才流入散热装置中以进行冷却散热，延长了散热装置的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机组及其变流器的水冷系统。
背景技术
风力发电技术正朝着单机功率增大、叶片长度加长、塔筒高度增加、各类控制技术逐步改进及海上风电的方向发展。发电功率的增加，相应的部件发热功率也增大。齿轮箱、发电机和变流器是主要的发热部件，解决主要部件的散热是风力发电发展的关键点之一。
变流器冷却系统的功能是将变流器产生的热量及时释放到外界环境中，在风机运行过程中通过热交换达到一种相对的热平衡。传统的空-空冷却方式因为尺寸增大，机组方案布置难度加大，同时高昂的制作成本也阻碍了其在大型风电机组的应用。
在授权公告号为CN204068670U的中国实用新型专利中公开了一种风力发电机组功率组件的水冷系统，包括与风力发电机组的变流器串联成回路的主泵、加热装置和散热装置，主泵和加热器布置在一个柜体内，水冷系统还包括设在柜体外并位于变流器和散热装置之间的分流阀，分流阀的进口与变流器相连，其第一出口和第二出口分别通过水管与主泵散热装置相连。上述的这种水冷系统在工作时，当环境温度低于变流器的启动温度时，主泵驱动管路中的液态介质循环，同时启动加热装置，完成对循环介质的加热，此时，分流阀控制循环介质直接回到主泵，不经过散热装置。而当变流器工作时，变流器产生热量，此时，加热装置不再工作，通过控制使液态介质流入散热装置，由散热装置对液态介质进行冷却，实现水冷系统的散热功能。
但这种水冷系统中只要需要对变流器进行冷却，就需要使液态介质通过散热装置，就需要启动散热装置。实际上，由于工况及工作时间的原因，变流器在开启工作时间较短时，所产生的热量有限，不需要启动散热装置，只依靠正常状态下的液态介质即可满足变流器的冷却降温需要，此时，启动散热装置实际上是一种浪费，不仅浪费能源，也缩短了散热装置实际使用寿命。
发明内容
本实用新型提供一种风力发电机组变流器的水冷系统，以解决现有技术中只要对变流器进行降温就需要启动散热装置的技术问题；同时，本实用新型还提供一种使用上述水冷系统的风力发电机组。
本实用新型所提供的风力发电机组变流器的水冷系统的技术方案是：一种风力发电机组变流器的水冷系统，包括用于与变流器的进出液口对应连通的主回路，主回路上串设有水泵，水冷系统还包括散热装置，水冷系统还包括分支回路，散热装置串设在分支回路上，主回路上还设有自动控制阀，自动控制阀具有与水泵连通的主工作口、与主回路上的对应管段连通的第一分支工作口和与分支回路连通的第二分支工作口，分支回路的一端与主回路连通、另一端与所述第二分支工作口连通，自动控制阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口与第一分支工作口导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口与第二分支工作口导通的第二工位。
所述的自动控制阀为温控阀。
所述的主回路上串设有加热装置，水冷系统包括将所述加热装置、所述温控阀及所述水泵集成装配在一起以形成水泵组模块的阀体，水泵和加热装置均固定安装在所述阀体上，温控阀设置在所述阀体中。
所述的水泵组模块具有与变流器的出液口连通的第一输入口、与散热装置的进液口连通的第二输出口及与散热装置的出液口连通的第二输入口，所述阀体中设有对应连通温控阀的主工作口与水泵的回液口、连通第一输入口与加热装置的进液口、连通加热装置的出液口与第二输出口、连通加热装置的出液口与温控阀的第一分支工作口、连通第二输入口与温控阀的第二分支工作口的相应内部管路。
所述的水泵的出水口处设有温度传感器，散热装置包括散热风扇，散热风扇由散热电机驱动，散热电机控制连接有用于根据温度传感器检测的温度高低控制散热电机转速的电机控制器。
所述的主回路连通有用于在主回路液态介质压力下降到设定值时发出报警信号的压力开关。
所述的主回路连通有用于在主回路液态介质压力超过设定值时动作以进行泄流的安全阀。
本实用新型还提供一种使用上述水冷系统的风力发电机组的技术方案是：一种风力发电机组，包括塔筒，塔筒中设有变流器，还包括用于对变流器进行降温的水冷系统，水冷系统包括散热装置和与变流器的进出液口对应连通的主回路，主回路上串设有水泵，水冷系统还包括分支回路，散热装置串设在分支回路上，主回路上还设有自动控制阀，自动控制阀具有与水泵连通的主工作口、与主回路上的对应管段连通的第一分支工作口和与分支回路连通的第二分支工作口，分支回路的一端与主回路连通、另一端与所述第二分支工作口连通，自动控制阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口与第一分支工作口导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口与第二分支工作口导通的第二工位。
所述的自动控制阀为温控阀。
所述的主回路上串设有加热装置，水冷系统包括将所述加热装置、所述温控阀及所述水泵集成装配在一起以形成水泵组模块的阀体，水泵和加热装置均固定安装在所述阀体上，温控阀设置在所述阀体中，所述的水泵组模块布置在所述塔筒中，所述散热装置布置在所述塔筒外。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的风力发电机组变流器的水冷系统中，由自动控制阀根据主回路中液态介质温度的高度处于不同的工位，这样一来，当变流器刚刚启动时，工作时间不长，其散发的热量不多，主回路中的经过变流器的液态介质温度不高，此时，自动控制阀将处于第一工位，使得主工作口与第二分支工作口导通，这样，液态介质就不再经过散热装置而是直接流回水泵，不需要启动散热装置，只有当变流器工作较长时间而产生较多热量时，液态介质温度较高，自动控制阀将处于第二工位，使得主工作口与第二分支工作口连通，将分支回路串入主回路中，液态介质将经过散热装置冷却后再流回油泵。这样一来，在变流器的温度较低时，用于冷却变流器的液态介质不再经过散热装置而直接回到水泵，只有当温度较高时，才流入散热装置中以进行冷却散热，进而有效提高了散热装置的利用率，降低了散热装置的工作时间，延长了散热装置的使用寿命。
进一步地，自动控制阀为温控阀，便于实现整个水冷系统的自动化控制。
进一步地，主回路上设置加热装置，这样可以辅助变流器启动。而且，将加热装置、温控阀及水泵集成装配在阀体上以形成水泵组模块，便于水冷系统的装配。
进一步地，在水泵的出水口处设有温度传感器，根据温度传感器检测到的信号，通过电机控制器驱动散热电机以不同的转速工作，从而控制散热装置的散热效率。
进一步地，主回路上连通压力开关，这样可以在液态介质压力下降到设定值发出报警信号，以提示使用者。
附图说明
图1是本实用新型所提供的风力发电机组变流器的水冷系统的一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示水冷系统原理图；
图3是图1所示水冷系统中水泵组模块的结构示意图；
图4是水冷散热器的结构示意图；
图5是本实用新型所提供的风力发电机组的一种实施例的局部示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种风力发电机组变流器的水冷系统的实施例，该实施例中的水冷系统包括用于与变流器的进出液口对应连通的主回路100，主回路100上串设有水泵1及加热装置3，并且，此处的水冷系统还包括分支回路200，分支回路200上串设有散热装置4，散热装置4包括板式换热器42和散热风扇41，散热风扇41由散热电机43驱动，在主回路100上设有自动控制阀，该自动控制阀具体为温控阀5，温控阀5具有与水泵1连通的主工作口51、与主回路100上的对应管段连通的第一分支工作口52和与分支回路200连通的第二分支工作口53，温控阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口51与第一分支工作口52导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口51与第二分支工作口53导通的第二工位。当温控阀5处于第一工位时，分支回路并未被串入主回路中，流过变流器2的液态介质不会经过散热装置4而流回水泵。而当温控阀5处于第二工位时，分支回路被串入主回路100中，主回路中的液态介质将由散热装置4冷却散热后流回水泵。
实际上，在本实施例中，加热装置3、温控阀5及水泵1通过阀体13集成装配在一起以形成水泵组模块20，水泵1和加热装置3均固定安装在阀体13上，温控阀5设置在阀体13中。在水泵1上设有与变流器2的进液口连通的第一输出口101，水泵组模块20具有与变流器2的出液口连通的第一输入口131、与散热装置4的进液口连通的第二输出口132及与散热装置4的出液口连通的第二输入口133。在阀体13中设有对应连通温控阀5的主工作口51与水泵1的回液口、连通第一输入口131与加热装置3的进液口、连通加热装置3的出液口与第二输出口132、连通加热装置3的出液口与温控阀5的第一分支工作口51、连通第二输入口133与温控阀5的第二分支工作口53的相应内部管路。
本实施例中，在水泵1的出水口处设有温度传感器12，散热装置4的散热电机43控制连接有用于根据温度传感器12检测的温度高低控制散热电机转速的电机控制器。
在水泵1的出口处设有膨胀罐11，可以在膨胀罐中预充氮气，其作用相当于隔膜式蓄能器，正常情况下通过膨胀罐把压力能转化成弹性势能储存起来并维持泵出口压力的稳定。当泵出口压力出现波动时，膨胀罐释放或储存能量参与系统的调节。
在水泵1的出口还设有安全阀，当主回路液态介质压力超过设定值动作以进行泄流，维持系统压力的稳定。
在水泵1的出口设有自动排出主回路中气体的排气阀6。在水泵1的出口处还设有压力开关8，该压力开关用于在主回路液态介质压力下降到设定值时发出报警信号。
实际上，在水泵1出口设有压力表7，可检测水泵出口的压力值。 水泵1的出口设有充水球阀10，系统正常工作时常闭，当系统需要加注冷却介质时把球阀打开，连接到外部动力设备向系统管路内添加冷却介质。
本实施例所提供的变流器的水冷系统工作时，将主回路100对应与变流器2的进出液口连通，如果液态介质的温度过低，无法满足变流器的正常启动需求时，可启动加热装置3以对主回路中的液态介质进行加热，满足变流器的启动需求。当变流器启动起来后，工作较短时间内，产生的热量不多，如当液态介质温度不超过设定值25°时，温控阀5处于第一工位，散热装置4并未串入主回路100中，液态介质不经过散热装置4。而当液态介质的温度高于25°时，温控阀处于第二工位，将散热装置4串入主回路中，液态介质将流入散热装置中，经过冷却散热后流入水泵，实现散热。本实施例所提供的水冷系统中可以根据实际冷却需要，通过温控阀控制是否将散热装置串入主回路中，从而提高散热装置的利用率，减少了散热装置的启动次数和工作时间，有效延长了散热装置的使用寿命。
而且，在水泵的出口处设置温度传感器，通过检测实际温度，由电机控制器输出控制信号，以控制散热电机的转速，进而控制散热装置的散热功率，节能效果较好。
本实施例中，将加热装置、温控阀及水泵固定的集成装配在阀体上以形成水泵组模块，安装较为方便。在其他实施例中，也可以将加热装置、温控阀及水泵分开布置。
本实施例中，自动控制阀采用现有技术中的温控阀，在其他实施例中，自动控制阀也可以采用温度传感器、PLC控制器及电磁阀相配合的控制模块。
如图5所示，一种风力发电机组的实施例，该实施例中的风力发电机组包括塔筒30，塔筒30中设有变流器2，还包括用于对变流器2进行降温的水冷系统，此处的水冷系统的结构与上述变流器的水冷系统的结构相同，在此不再赘述。
本实施例中，可将水泵组模块20安装在塔筒30内部，这样可以保护水泵组模块，而将散热装置4布置在塔筒30外部，便于散热装置的有效散热。
Claims (10)
1.一种风力发电机组变流器的水冷系统，包括用于与变流器的进出液口对应连通的主回路，主回路上串设有水泵，水冷系统还包括散热装置，其特征在于：水冷系统还包括分支回路，散热装置串设在分支回路上，主回路上还设有自动控制阀，自动控制阀具有与水泵连通的主工作口、与主回路上的对应管段连通的第一分支工作口和与分支回路连通的第二分支工作口，分支回路的一端与主回路连通、另一端与所述第二分支工作口连通，自动控制阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口与第一分支工作口导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口与第二分支工作口导通的第二工位。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的自动控制阀为温控阀。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的主回路上串设有加热装置，水冷系统包括将所述加热装置、所述温控阀及所述水泵集成装配在一起以形成水泵组模块的阀体，水泵和加热装置均固定安装在所述阀体上，温控阀设置在所述阀体中。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的水泵组模块具有与变流器的出液口连通的第一输入口、与散热装置的进液口连通的第二输出口及与散热装置的出液口连通的第二输入口，所述阀体中设有对应连通温控阀的主工作口与水泵的回液口、连通第一输入口与加热装置的进液口、连通加热装置的出液口与第二输出口、连通加热装置的出液口与温控阀的第一分支工作口、连通第二输入口与温控阀的第二分支工作口的相应内部管路。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的水泵的出水口处设有温度传感器，散热装置包括散热风扇，散热风扇由散热电机驱动，散热电机控制连接有用于根据温度传感器检测的温度高低控制散热电机转速的电机控制器。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的主回路连通有用于在主回路液态介质压力下降到设定值时发出报警信号的压力开关。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的风力发电机组变流器的水冷系统，其特征在于：所述的主回路连通有用于在主回路液态介质压力超过设定值时动作以进行泄流的安全阀。
8.一种风力发电机组，包括塔筒，塔筒中设有变流器，还包括用于对变流器进行降温的水冷系统，水冷系统包括散热装置和与变流器的进出液口对应连通的主回路，主回路上串设有水泵，其特征在于：水冷系统还包括分支回路，散热装置串设在分支回路上，主回路上还设有自动控制阀，自动控制阀具有与水泵连通的主工作口、与主回路上的对应管段连通的第一分支工作口和与分支回路连通的第二分支工作口，分支回路的一端与主回路连通、另一端与所述第二分支工作口连通，自动控制阀具有用于根据主回路中液态介质的温度控制主工作口与第一分支工作口导通以使得主回路导通的第一工位和控制主工作口与第二分支工作口导通的第二工位。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于：所述的自动控制阀为温控阀。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于：所述的主回路上串设有加热装置，水冷系统包括将所述加热装置、所述温控阀及所述水泵集成装配在一起以形成水泵组模块的阀体，水泵和加热装置均固定安装在所述阀体上，温控阀设置在所述阀体中，所述的水泵组模块布置在所述塔筒中，所述散热装置布置在所述塔筒外。
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