風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法，包括塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路和塔外二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路，通過塔底二層平臺將整個塔底隔離形成全密封塔底環(huán)境，板式換熱器安裝于塔內(nèi)二層平臺，塔底主要的功耗部件位于塔底，通過板式換熱器內(nèi)一次風(fēng)路、二次風(fēng)路風(fēng)扇驅(qū)動分別形成塔底一次風(fēng)路循環(huán)與二次新風(fēng)循環(huán)，一次風(fēng)路與二次風(fēng)路通過板式換熱器熱交換器進(jìn)行耦合換熱，達(dá)到降低塔底環(huán)境溫度和塔底功耗部件散熱的效果。集成化塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的散熱能力，在滿足塔底功耗器件散熱及塔底環(huán)境冷卻的情況下，無新風(fēng)進(jìn)入塔內(nèi)風(fēng)路循環(huán)為塔內(nèi)器件外部防腐提供了有利的環(huán)境條件，特別適合海上、高原等對腐蝕環(huán)境的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【專利說明】
風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)冷系統(tǒng)，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電功率逐步增高，機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量也會逐步提升，為保證機(jī)組穩(wěn)定可靠地運(yùn)行需及時高效地將這些熱量散發(fā)出去以確保機(jī)組運(yùn)行在正常的工作溫度范圍內(nèi)。此外，隨著陸上風(fēng)電資源開發(fā)殆盡，海上、高原等特殊環(huán)境風(fēng)資源區(qū)將成為風(fēng)電行業(yè)的重要目標(biāo)市場，這些特殊環(huán)境對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性提出了苛刻的要求。
[0003]目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器散熱主要有開放式一次風(fēng)冷和主動一次風(fēng)冷技術(shù)，大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器一般采用液冷方式。液冷變頻器雖有較好的冷卻效果，但相對風(fēng)冷其可靠性較差(如液冷系統(tǒng)易發(fā)生滲漏、管路腐蝕等)、成本高、維護(hù)難度大。開放式一次風(fēng)冷變頻器主要是從塔外引入新風(fēng)進(jìn)入變頻器內(nèi)進(jìn)行熱交換，但同時會將高濕、高腐蝕空氣也帶入塔內(nèi)，導(dǎo)致塔內(nèi)設(shè)備易出現(xiàn)腐蝕、凝露等問題，且開放式一次風(fēng)冷技術(shù)冷卻容量較低。主動一次風(fēng)冷技術(shù)雖冷卻效果較開放式一次風(fēng)冷技術(shù)好，但由于冷卻風(fēng)量也來自塔外新風(fēng)，因此塔內(nèi)設(shè)備同樣也面臨腐蝕和凝露風(fēng)險，且變頻器內(nèi)部風(fēng)阻較開放式一次風(fēng)冷變頻器大大提升。
[0004]綜上所述，設(shè)計一套可靠性高、成本低的塔底冷卻系統(tǒng)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔底主要的功耗部件變頻器進(jìn)行散熱同時對塔底環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)具有重大實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔底變頻器升容所面臨的散熱瓶頸、特殊環(huán)境(高原、海上)下運(yùn)行可靠性要求高的問題，提出了一種風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法，對塔底變頻器散熱，并對塔內(nèi)環(huán)境溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時塔底采用全密封設(shè)計降低塔底設(shè)備腐蝕和凝露等風(fēng)險。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，包括塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路和塔外二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路，板式換熱器安裝于塔內(nèi)二層平臺上，作為功耗器件的變頻器位于塔底，塔內(nèi)二層平臺隔離外界形成塔底封閉式的內(nèi)環(huán)境;變頻器上部出風(fēng)口集成于一次循環(huán)風(fēng)路的集風(fēng)筒內(nèi)，在板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇耦合作用下，集風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)進(jìn)入板式換熱器內(nèi)部，通過一次風(fēng)路回風(fēng)管流回塔內(nèi)，一次風(fēng)路回風(fēng)管內(nèi)設(shè)置加熱器，變頻器下部設(shè)進(jìn)風(fēng)口，形成塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路;在板式換熱器二次側(cè)出風(fēng)管道上的風(fēng)扇驅(qū)動下，塔外新風(fēng)進(jìn)入二次側(cè)進(jìn)風(fēng)管道，流經(jīng)板式換熱器內(nèi)部二次風(fēng)管通道，通過二次側(cè)出風(fēng)管道流出塔外，形成塔外二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路;塔底內(nèi)設(shè)溫濕度傳感器，采集溫濕度信號送控制器，控制器控制各個風(fēng)扇和加熱器工作。
[0007]所述一次循環(huán)風(fēng)路的集風(fēng)筒和一次風(fēng)路回風(fēng)管作為板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道從塔底穿出，接塔內(nèi)二層平臺上的板式換熱器，集風(fēng)筒采集塔底熱源，一次風(fēng)路回風(fēng)管輸出板式換熱器交換后的冷源到塔底。
[0008]所述板式換熱器一次側(cè)進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇設(shè)置在功耗器件出風(fēng)口或集風(fēng)筒內(nèi)任意位置。
[0009]所述板式換熱器一次側(cè)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇設(shè)置在板式換熱器一次側(cè)出口。
[0010]所述塔底有一個溫度和一個濕度傳感器監(jiān)測塔內(nèi)空氣溫度與濕度，集風(fēng)筒內(nèi)有一個溫度傳感器，測量采集溫度。
[0011]所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)的控制方法，具體包括如下步驟:
1)當(dāng)功耗器件的內(nèi)部溫度高過設(shè)定值時，同時啟動所有風(fēng)扇，通過板式換熱器進(jìn)行冷熱流體熱交換，降低一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度；
2)當(dāng)塔內(nèi)空氣溫度低于設(shè)定時，開啟板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇，關(guān)閉板式換熱器二次側(cè)出風(fēng)管道上的風(fēng)扇，開啟加熱器，進(jìn)行塔內(nèi)循環(huán)，提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，以提高塔內(nèi)環(huán)境溫度；
3)當(dāng)塔內(nèi)空氣相對濕度高于設(shè)定時，開啟板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇，開啟加熱器提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，對塔內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，以降低塔內(nèi)空氣的相對濕度，降低凝露風(fēng)險。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)及控制方法，根據(jù)變頻器內(nèi)部溫升、塔內(nèi)環(huán)境溫濕度控制一次風(fēng)路、二次風(fēng)冷封三啟停及加熱器的啟停實現(xiàn)塔底的功耗部件變頻器散熱，同時調(diào)節(jié)塔底環(huán)境溫濕度，整個塔底采用全密封設(shè)計無新風(fēng)進(jìn)入塔底環(huán)境，大大降低了塔底設(shè)備的腐蝕和凝露風(fēng)險。該系統(tǒng)對于提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行可靠性、環(huán)境適應(yīng)性和降本有著十分重大的意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)工作原理圖；
圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)布局圖。
【具體實施方式】
[0014]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)由塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路和二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路構(gòu)成，一次風(fēng)路與二次風(fēng)路通過塔內(nèi)板式換熱器進(jìn)行耦合換熱，對塔底功耗部件進(jìn)行散熱，同時對塔底環(huán)境溫濕度的調(diào)節(jié)。
[0015]如圖1所示為塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)中冷循環(huán)原理圖，包括循環(huán)風(fēng)扇3、7、8，位于塔筒二層平臺12上的板式換熱器6，安裝于一次風(fēng)路回風(fēng)管5內(nèi)部的加熱器14。一次風(fēng)路側(cè)，變頻器I出風(fēng)在風(fēng)扇3驅(qū)動下進(jìn)入集風(fēng)筒2內(nèi)部，在板式換熱器6—次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇3和8耦合作用下，一次風(fēng)路流過板式換熱器6內(nèi)部，一次風(fēng)通過一次風(fēng)路回風(fēng)管5流回塔內(nèi)環(huán)境，途徑一次回風(fēng)管道5內(nèi)加熱器14。二次側(cè)風(fēng)路，在板式換熱器6 二次側(cè)出風(fēng)管道9上的風(fēng)扇7驅(qū)動下，塔外新風(fēng)進(jìn)入二次側(cè)進(jìn)風(fēng)管道10，流經(jīng)板式換熱器6內(nèi)部二次風(fēng)管通道，最終通過二次側(cè)出風(fēng)管道9流出塔外，一次風(fēng)路與二次風(fēng)路冷熱空氣通過板式換熱器6進(jìn)行耦合換熱，通過二次風(fēng)路新風(fēng)將一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣熱量帶到塔外大氣環(huán)境中。塔底各有一個溫度、濕度傳感器監(jiān)測塔內(nèi)空氣溫度與濕度。
[0016]如圖2所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)布局圖。塔底采用全封閉式設(shè)計，塔筒壁11與塔筒二層平臺12將整個塔底完全與外界環(huán)境隔開，形成全封閉式塔底環(huán)境。塔底變頻器I通過其內(nèi)部溫度傳感器判斷器件溫度控制風(fēng)扇3，7，8的啟停，在風(fēng)扇3，8的驅(qū)動下變頻器I出風(fēng)流經(jīng)板式換熱器6散熱后冷風(fēng)重新回到塔底環(huán)境中，最后由變頻器I底部進(jìn)風(fēng)口4處負(fù)壓吸入變頻器I內(nèi)部進(jìn)行吸熱，完成塔內(nèi)一次風(fēng)路循環(huán)。板式換熱器6與二次風(fēng)路管道9，10位于塔筒二層平臺上，在風(fēng)扇7的驅(qū)動下塔外新風(fēng)被二次風(fēng)路進(jìn)風(fēng)管道入口處負(fù)壓吸入板式換熱器6內(nèi)部通道與一次風(fēng)路完成熱交換后將一次風(fēng)路熱量散發(fā)到大氣環(huán)境中。整個塔底環(huán)境完全密封，能阻止塔外高濕、高腐蝕空氣進(jìn)入塔內(nèi)，有效地降低了塔內(nèi)設(shè)備的腐蝕和凝露風(fēng)險。在集風(fēng)筒2內(nèi)有一個溫度傳感器，測量功耗器件的出風(fēng)溫度。
[0017]風(fēng)冷循環(huán)控制主要包括以下內(nèi)容:
1)當(dāng)變頻器I作為功耗器件的內(nèi)部溫度高過設(shè)定值時，同時啟動風(fēng)扇3，7，8，通過板式換熱器6進(jìn)行冷熱流體熱交換，降低一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度；
2)當(dāng)塔內(nèi)空氣溫度低于于設(shè)定時，開啟風(fēng)扇3、8，關(guān)閉風(fēng)扇7，開啟加熱器14，進(jìn)行塔內(nèi)循環(huán)，提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，以提高塔內(nèi)環(huán)境溫度；
3)當(dāng)塔內(nèi)空氣相對濕度高于設(shè)定時，開啟風(fēng)扇3、8，開啟加熱器14提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，對塔內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，以降低塔內(nèi)空氣的相對濕度，降低凝露風(fēng)險。
[0018]常用變頻器I通常散熱為一邊下端開口，對面另一邊開多個散熱孔對流，大功率的配置風(fēng)扇和出風(fēng)溫度傳感器進(jìn)行加強(qiáng)風(fēng)對流散熱，但在塔低的變頻器I本身所處環(huán)境比較惡劣，大量設(shè)備作為熱源設(shè)置在塔底，僅僅靠現(xiàn)有的散熱方式?jīng)]法保證變頻器I的工作壽命，現(xiàn)將改變現(xiàn)有變頻器I的散熱方式，將變頻器I的出風(fēng)口與散熱系統(tǒng)整個在一起，將變頻器I通過集風(fēng)管2與板式換熱器6連成冷熱循環(huán)體，其他功耗器件也可將熱集中入集風(fēng)管2，進(jìn)入主動風(fēng)循環(huán)，使密閉的塔內(nèi)和塔外形成良好的冷熱交換，提升了整個塔底的工作環(huán)境。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，其特征在于，包括塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路和塔外二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路，板式換熱器安裝于塔內(nèi)二層平臺上，作為功耗器件的變頻器位于塔底，塔內(nèi)二層平臺隔離外界形成塔底封閉式的內(nèi)環(huán)境;變頻器上部出風(fēng)口集成于一次循環(huán)風(fēng)路的集風(fēng)筒內(nèi)，在板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇耦合作用下，集風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)進(jìn)入板式換熱器內(nèi)部，通過一次風(fēng)路回風(fēng)管流回塔內(nèi)，一次風(fēng)路回風(fēng)管內(nèi)設(shè)置加熱器，變頻器下部設(shè)進(jìn)風(fēng)口，形成塔內(nèi)一次循環(huán)風(fēng)路;在板式換熱器二次側(cè)出風(fēng)管道上的風(fēng)扇驅(qū)動下，塔外新風(fēng)進(jìn)入二次側(cè)進(jìn)風(fēng)管道，流經(jīng)板式換熱器內(nèi)部二次風(fēng)管通道，通過二次側(cè)出風(fēng)管道流出塔外，形成塔外二次新風(fēng)外循環(huán)風(fēng)路;塔底內(nèi)設(shè)溫濕度傳感器，采集溫濕度信號送控制器，控制器控制各個風(fēng)扇和加熱器工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，其特征在于，所述一次循環(huán)風(fēng)路的集風(fēng)筒和一次風(fēng)路回風(fēng)管作為板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道從塔底穿出，接塔內(nèi)二層平臺上的板式換熱器，集風(fēng)筒采集塔底熱源，一次風(fēng)路回風(fēng)管輸出板式換熱器交換后的冷源到塔底。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，其特征在于，所述板式換熱器一次側(cè)進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇設(shè)置在功耗器件出風(fēng)口或集風(fēng)筒內(nèi)任意位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，其特征在于，所述板式換熱器一次側(cè)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇設(shè)置在板式換熱器一次側(cè)出口。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)，其特征在于，所述塔底有一個溫度和一個濕度傳感器監(jiān)測塔內(nèi)空氣溫度與濕度，集風(fēng)筒內(nèi)有一個溫度傳感器，測量采集溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述風(fēng)力發(fā)電密閉式塔底主動二次風(fēng)冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟: 1)當(dāng)功耗器件的內(nèi)部溫度高過設(shè)定值時，同時啟動所有風(fēng)扇，通過板式換熱器進(jìn)行冷熱流體熱交換，降低一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度； 2)當(dāng)塔內(nèi)空氣溫度低于設(shè)定時，開啟板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇，關(guān)閉板式換熱器二次側(cè)出風(fēng)管道上的風(fēng)扇，開啟加熱器，進(jìn)行塔內(nèi)循環(huán)，提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，以提高塔內(nèi)環(huán)境溫度； 3)當(dāng)塔內(nèi)空氣相對濕度高于設(shè)定時，開啟板式換熱器一次側(cè)進(jìn)出風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)扇，開啟加熱器提升一次內(nèi)循環(huán)風(fēng)路空氣溫度，對塔內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，以降低塔內(nèi)空氣的相對濕度，降低凝露風(fēng)險。
【文檔編號】F03D80/60GK105927482SQ201610356076
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】吳努斌, 葉勝林, 趙莉, 陳曉華
【申請人】遠(yuǎn)景能源（江蘇）有限公司