CN210983116U - 一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，属于风机塔筒降温技术领域。包括一级塔筒体、抽风扇、风扇控制箱、温湿度采集模块、塔筒变频器和排风扇；其中，抽风扇设置在一级塔筒体的输入端，排风扇设置在一级塔筒体的输出端，抽风扇和排风扇分别与风扇控制箱的输出端相电连接，风扇控制箱的输入端与温湿度采集模块相电连接。该系统能够利用温湿度采集模块实时采集一级塔筒体的温度数据，进而将温度数据传输至风扇控制箱并同步控制抽风扇和排风扇的转动情况，从而有效防止了温度在一级塔筒体内循环，降低了一级塔筒体的高温运行隐患；降低了维修成本和生产运行成本，提高了风电机组运行效率和发电量。

Description

一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统

技术领域

本实用新型涉及风机塔筒降温技术领域，具体涉及一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统。

背景技术

风机塔筒，即风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时能够吸收机组震动。而变频器则主要用于控制发电机组的转速等参数。

现有技术中，风力发电机组所使用的变频器通常置于风机塔筒的内部底端，即一级塔筒的位置。随着风机运行时间的增长，变频器自身温度升高不但容易导致引发损坏和故障，而且会大幅度提高塔底温度，对其他设备运行造成严重影响，主要表现为以下几点高温问题：

1)高温频繁；每年的春夏两季，随着气温的升高，同时春季也是大风季节，每年到春夏之际，会频繁发生高温故障。

2)高故障率：春夏两季的故障率明显要比秋冬两季的高出很多，除直接产生的高温故障外，由于高温引起的间接故障也比较多。过温故障约占变频器整体故障率的25％左右，高温引起的间接故障约占整体故障率的15％左右。

3)高备件消耗：长期高温运行导致电子元件老化加快，快速降低了核心元件IGBT以及电路板的寿命，最终报故障需要维修更换，导致每年的备件消耗量非常大。

而变频器的高温问题对风电机组出力的影响主要变现为：

1)高温停机次数及电量损失：每年由于高温停机的次数约30次左右，每次的高温停机都是在高温大风天气发生的，正是发电最好最多的时候，但是由于散热不良导致变频器报高温停机，每次停机都需要自然冷却两个小时，然后再重新启机运行，大风时段每停机一小时就要损失1500千瓦时的电量。

2)降容运行及电量损失：如果不想变频器报高温故障停机，可以限功率降容运行，降容运行带来的电量损失和报故障停机产生的电量损失基本相当。

3)高温对机组元器件运行寿命的影响较大。

针对上述已有技术状况，本实用新型申请人做了大量反复而有益的探索，最终产品取得了有效的成果，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，以解决现有技术中由于风机塔筒中的变频器高温而导致的设备故障率较高、元器件寿命降低以及发电量损失较大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，包括一级塔筒体以及分别设置在所述一级塔筒体上的抽风扇、风扇控制箱、温湿度采集模块、塔筒变频器和排风扇；其中，

所述抽风扇设置在所述一级塔筒体的输入端，所述排风扇设置在所述一级塔筒体的输出端，且所述抽风扇和所述排风扇分别与所述风扇控制箱的输出端相电连接，所述风扇控制箱的输入端与所述温湿度采集模块相电连接；

所述温湿度采集模块设置在所述塔筒变频器的散热通风口处。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步地，所述一级塔筒体的顶端设有二级塔筒平台，所述一级塔筒体上设有塔筒门，所述抽风扇设置在所述塔筒门的底端；

所述排风扇设置在所述一级塔筒体的顶端出口，且排风扇与二级塔筒平台相对应，用以使塔筒变频器的热量不再单独在一级塔筒体内循环。

进一步地，所述抽风扇在朝向塔外的一端以及所述排风扇在远离一级塔筒体的一端均设有滤网，所述滤网为100目的不锈钢网状结构。

进一步地，所述温湿度采集模块包括温度传感器模块和湿度传感器模块，所述风扇控制箱上分别设有控制模块、继电器模块、温湿度显示模块及电源模块，所述控制模块的输入端分别与所述温度传感器模块和湿度传感器模块的输出端相电连接，控制模块的输出端与继电器模块的输入端相电连接，所述继电器模块的输出端分别与温湿度显示模块、抽风扇电机及排风扇电机相电连接；

所述控制模块还与电源模块相电连接，所述电源模块与控制模块之间设有电源开关。

进一步地，所述塔筒变频器上设有变频器散热部，所述变频器散热部的输入端设有变频器滤网，所述变频器滤网为100目的不锈钢网状结构。

进一步地，所述变频器散热部的输出端设有锥形的排风罩，锥形所述排风罩的大口端朝向所述变频器散热部，所述排风罩的小口端与所述排风扇之间设有导向管路。

进一步地，所述温湿度采集模块设有两组，两组所述温湿度采集模块分别一一对应设置在所述变频器散热部的输入端和输出端。

进一步地，所述变频器散热部的内部还设有变频散热风扇，所述变频散热风扇的输入端与所述塔筒变频器的输入端均电连接有网侧控制板RDCU的输出继电器，所述控制板RDCU及输出继电器分别与外部交流400V电源相电连接。

本实用新型具有如下优点：

1、该系统能够利用温湿度采集模块实时采集一级塔筒体的温度数据，进而将温度数据传输至风扇控制箱并同步控制抽风扇和排风扇的转动情况，从而有效防止了温度在一级塔筒体内循环，降低了一级塔筒体的高温运行隐患；

2、塔筒变频器与塔筒变频器的变频散热风扇自动同步控制，显著降低了塔筒变频器高温故障的可能性，提高了系统运行可靠性，延长了塔筒变频器的使用寿命；

3、降低了维修成本和生产运行成本，提高了风电机组运行效率和发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中风扇控制箱的控制原理示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

一级塔筒体1、二级塔筒平台2、塔筒门3、抽风扇4、滤网5、风扇控制箱6、温湿度采集模块7、塔筒变频器8、排风扇9。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型实施例提供了一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，包括一级塔筒体1、二级塔筒平台2、分别设置在一级塔筒体1上的塔筒门3、抽风扇4、滤网5、风扇控制箱6、温湿度采集模块7、塔筒变频器8、以及设置在一级塔筒体1与二级塔筒平台2之间的排风扇9，用以利用温湿度采集模块7实时采集一级塔筒体1的温度数据，进而将温度数据传输至风扇控制箱6并同步控制抽风扇4和排风扇9的转动情况，从而解决一级塔筒体1的高温问题。具体设置如下：

所述二级塔筒平台2设置在所述一级塔筒体1的顶端，所述一级塔筒体1上设有塔筒门3，所述塔筒门3的底端设置有大流量高风压的抽风扇4，用以使一级塔筒体1外相对温度较低的冷空气会大量的吹入，增加了塔底内的空气流量，由于传统的塔筒门3相对密闭，塔筒外部进入的温度相对较低的冷空气几乎很少，经过长时间连续满发运行后，塔筒变频器8产生的热损耗在塔底内累积，导致塔筒内升温较高，较高的环境温度会对塔筒变频器8的散热产生很大的影响，尤其是环境温度一旦超过40度，塔筒变频器8只能降容运行，不能满载出力，否则就会报过温停机。因此通过抽风扇4可使一级塔筒体1内的温度更接近于塔筒外的温度，而高风压的抽风扇4容易把塔外的空气吹到塔筒变频器8的进风口，可以使塔筒变频器8进入更多冷却空气，进一步加强了对塔筒变频器8的冷却效果。

所述排风扇9设置在所述一级塔筒体1的顶端出口，且排风扇9与二级塔筒平台2相对应，用以利用排风扇9将一级塔筒体1内的热空气传输至二级塔筒平台2，使塔筒变频器8的热量不再在塔底循环，以减少一级塔筒体1的内部环境的温度，或直接排出至外部空气。

需要说明的是，所述抽风扇4和所述排风扇9均采用风量范围为1000-37200m3/h，风压范围为35-350Pa的轴流式风机。

所述抽风扇4在朝向塔外的一端以及所述排风扇9在朝向二级塔筒平台2的一端均设有所述滤网5，所述滤网5使用的材质包括但不限于100目的不锈钢、尼龙材料，具有透气性佳、便于清理、能够水洗、且使用寿命长的特点；所述塔筒门3上对应滤网5还设有防尘百叶窗，用以有效防止落尘的进入。

所述风扇控制箱6的输出端分别与所述抽风扇4和所述排风扇9的输入端相电连接，所述温湿度采集模块7的输出端与所述风扇控制箱6的输入端相电连接，用以利用风扇控制箱6结合实时检测到的温湿度数据同步控制抽风扇4与排风扇9的转速，从而实现对一级塔筒体1内部温度的调控。

具体地，参考图2，所述温湿度采集模块7包括温度传感器模块和湿度传感器模块，所述风扇控制箱6上分别设有控制模块、继电器模块、温湿度显示模块及外接电源模块，其中所述控制模块的输入端分别与所述温度传感器模块和湿度传感器模块的输出端相电连接，控制模块的输出端与继电器模块的输入端相电连接，所述继电器模块的输出端分别与温湿度显示模块、抽风扇4电机及排风扇9电机相电连接，所述控制模块还与电源模块相电连接，所述电源模块与控制模块之间设有电源开关，用以将温度传感器模块和湿度传感器模块检测到的温湿度数据经控制模块传输至温湿度显示模块进行实时显示，同时当温度传感器模块检测的温度高于预定值时，抽风扇4与排风扇9的转速提高，进而提升空气流动性；当温度传感器模块检测的温度低于预定值时，抽风扇4与排风扇9的转速降低。可采取在控制模块分别与抽风扇4与排风扇9之间设有变频器，来调节风扇电机的转速，也可由人工根据温湿度显示模块上的温度显示数据调节抽风扇4电机和排风扇9电机上的调速旋钮，以调节风扇的转速。

优选地，所述控制模块还通过485通讯或光纤与外部的中控室远程连接，用以将现有运行数据传送到中控室，以此实现装置的远程控制。

需要说明的是，所述控制模块采用型号为AT80C51的单片机控制板，所述温度传感器模块和所述湿度传感器模块采用型号为AM-2305的防水温湿度传感器探头，所述继电器模块采用型号为UD2-4.5NU的8脚式继电器，所述温湿度显示模块采用型号为HEC658的工业LED数显仪，所述抽风扇4和排风扇9均采用型号为DZ/T35的轴流式风机。

所述塔筒变频器8上设有变频器散热部，所述变频器散热部的输入端设有变频器滤网，所述变频器滤网使用的材质为100目的不锈钢及尼龙材料，由于现有塔筒变频器8的散热部滤网是纸质的，透气性较差，同时容易吸附灰尘，尤其在沙尘较大的地区，纸质滤网非常容易堵塞，透气性变得更差，导致进入塔筒变频器8及流出塔筒变频器8的空气流量不足，影响塔筒变频器8的散热，且纸质滤网不能彻底清理，不能水洗，堵塞后通风效果就变差了，所以至少每年更换一次，是消耗品，成本高。因此利用材质为100目不锈钢及尼龙的变频器滤网，透气性佳，便于清理，能够水洗，寿命长，几乎十年不再需要再更换，后期能够节约很多的生产成本。

所述变频器散热部的输出端设有锥形的排风罩，锥形所述排风罩的大口端朝向所述变频器散热部，所述排风罩的小口端与排风扇9之间设有导向管路，用以使塔筒变频器8的排风更加顺畅，以有效改善现有变频器出风口采用过滤棉，当长时间运行后会吸附灰尘，通气性变得较差，变频器功率损耗产生的热量很难排到柜体外部的问题。

优选地，所述温湿度采集模块7设有两组，两组所述温湿度采集模块7分别一一对应设置在所述变频器散热部的输入端和输出端，用以更准确地检测塔筒变频器8的内部温度变化情况。

所述变频器散热部的内部还设有变频散热风扇，所述变频散热风扇的输入端与所述塔筒变频器8的输入端均电连接有网侧控制板RDCU的输出继电器，且所述控制板RDCU及输出继电器分别与外部的交流400V电源相电连接，用以使变频散热风扇改成外部恒频控制。由于现有的塔筒变频器8的散热风扇由模块内部的风扇电源板和风扇控制板根据模块的温度单独进行变频控制，但是起动初期低频工作，只有当温度升高到110度以上时才开始超频运行，这样一来会导致塔筒变频器8长期在高温下运行，进而造成塔筒变频器8的电路板及IGBT老化加快，在超频运行下风扇的轴承寿命会快速减小，导致风扇也容易损坏更换；另外，风扇电源板和风扇控制板抗电压波动性较差，直流电压波动较大时就容易损坏，导致每年风扇电源板和风扇控制板消耗较多，风扇损坏也较多。因此，利用外部的交流400V电源、网侧控制板RDCU及输出继电器控制，风扇起动停止与塔筒变频器8同步，即省掉了原来使用的风扇电源板和风扇控制板，每年减少了备件消耗，模块风扇的使用寿命延长，风扇的消耗也减少了，而且启机后模块风扇就恒频工作，模块的通风量增加很多，散热效果好，使模块在相对较低的温度下运行，减小了模块内核心电子器件的老化，延长了模块的寿命，降低了塔筒变频器8的故障率，减小了后期维修成本。

该系统的使用过程如下：

使用时，启动风扇控制箱6上的电源开关，风扇控制箱6中的控制模块及继电器模块控制抽风扇4和排风扇9，由温湿度采集模块7实时检测塔筒变频器8温度，当温度传感器模块检测的塔筒变频器8温度高于预定值时，控制模块及继电器模块控制抽风扇4与排风扇9的转速提高，当温度传感器模块检测的塔筒变频器8温度低于预定值时，控制模块及继电器模块控制抽风扇4与排风扇9的转速降低，以此实现对一级塔筒体1内部空气流速的调控，即可。

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

Claims (8)

1.一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征在于：包括一级塔筒体以及分别设置在所述一级塔筒体上的抽风扇、风扇控制箱、温湿度采集模块、塔筒变频器和排风扇；其中，

所述抽风扇设置在所述一级塔筒体的输入端，所述排风扇设置在所述一级塔筒体的输出端，且所述抽风扇和所述排风扇分别与所述风扇控制箱的输出端相电连接，所述风扇控制箱的输入端与所述温湿度采集模块相电连接；

所述温湿度采集模块设置在所述塔筒变频器的散热通风口处。

2.如权利要求1所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述一级塔筒体的顶端设有二级塔筒平台，所述一级塔筒体上设有塔筒门，所述抽风扇设置在所述塔筒门的底端；

所述排风扇设置在所述一级塔筒体的顶端出口，且排风扇与二级塔筒平台相对应，用以使塔筒变频器的热量不再单独在一级塔筒体内循环。

3.如权利要求1所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述抽风扇在朝向塔外的一端以及所述排风扇在远离一级塔筒体的一端均设有滤网，所述滤网为100目的不锈钢网状结构。

4.如权利要求1所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述温湿度采集模块包括温度传感器模块和湿度传感器模块，所述风扇控制箱上分别设有控制模块、继电器模块、温湿度显示模块及电源模块，其中所述控制模块的输入端分别与所述温度传感器模块和湿度传感器模块的输出端相电连接，控制模块的输出端与继电器模块的输入端相电连接，所述继电器模块的输出端分别与温湿度显示模块、抽风扇电机及排风扇电机相电连接；

所述控制模块还与电源模块相电连接，所述电源模块与控制模块之间设有电源开关。

5.如权利要求1所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述塔筒变频器上设有变频器散热部，所述变频器散热部的输入端设有变频器滤网，所述变频器滤网为100目的不锈钢网状结构。

6.如权利要求5所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述变频器散热部的输出端设有锥形的排风罩，锥形所述排风罩的大口端朝向所述变频器散热部，所述排风罩的小口端与排风扇之间设有导向管路。

7.如权利要求5所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述温湿度采集模块设有两组，两组所述温湿度采集模块分别一一对应设置在所述变频器散热部的输入端和输出端。

8.如权利要求5所述的一种基于风机塔筒变频器的散热降温系统，其特征是，所述变频器散热部的内部还设有变频散热风扇，所述变频散热风扇的输入端与所述塔筒变频器的输入端均电连接有网侧控制板RDCU的输出继电器，且所述控制板RDCU及输出继电器分别与外部的交流400V电源相电连接。

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