本發(fā)明實(shí)施例涉及冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常理解為一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)電發(fā)電機(jī)包含風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用水泵將低溫冷卻介質(zhì)泵送至風(fēng)電機(jī)組的主要發(fā)熱部件，低溫冷卻介質(zhì)與發(fā)熱部件進(jìn)行熱交換后，變?yōu)楦邷乩鋮s介質(zhì)。高溫冷卻介質(zhì)循環(huán)至冷卻系統(tǒng)的熱交換器，通過風(fēng)扇與環(huán)境空氣進(jìn)行強(qiáng)制換熱，再次轉(zhuǎn)化為低溫冷卻介質(zhì)，回到水泵入口，完成冷卻系統(tǒng)的循環(huán)換熱。

目前，由于發(fā)熱部件散熱需求增加，為提升換熱效率，3兆瓦(mw)以上機(jī)型多采用熱源-水-空二級(jí)換熱的冷卻系統(tǒng)。風(fēng)扇電機(jī)提供的強(qiáng)制換熱功能，保證了熱交換器風(fēng)道內(nèi)足夠的空氣流量，但卻將空氣中的大量灰塵雜質(zhì)吸入熱交換器風(fēng)道。尤其是每年春夏之交期間，我國部分地區(qū)楊柳樹產(chǎn)生的飄絮，隨著環(huán)境空氣大量進(jìn)入風(fēng)道，時(shí)常造成熱交換器堵塞。

當(dāng)熱交換器風(fēng)道堵塞到一定程度后，熱交換器的換熱能力(通過換熱系數(shù)量化)將快速下降，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組發(fā)熱部件出現(xiàn)高溫故障，造成機(jī)組意外停機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，可以降低機(jī)組意外停機(jī)的頻率，減少意外停機(jī)導(dǎo)致的發(fā)電量損失。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，包括：第一液路管道a，所述第一液路管道a從溫控閥14的第一閥門141開始，依次通過水泵2、壓力表4、補(bǔ)液球閥6、發(fā)熱部件8、第一溫度傳感器10、第一壓力傳感器12，所述壓力傳感器12與所述溫控閥14的第一閥門141連接，行程閉合回路；

所述壓力傳感器12通過第二液路管道b與所述溫控閥14的第二閥門142連接，所述第二液路管道b依次連接熱交換器112、第二溫度傳感器5、第二壓力傳感器13。

進(jìn)一步的，所述水泵2與所述壓力表4之間設(shè)有安全閥3。

進(jìn)一步的，所述發(fā)熱部件8的一側(cè)設(shè)有第一維護(hù)球閥7，所述發(fā)熱部件8的另一側(cè)設(shè)有第二維護(hù)球閥9。

進(jìn)一步的，熱交換器112與散熱風(fēng)扇及電機(jī)111連接。

進(jìn)一步的，所述水泵2與水泵電機(jī)1連接。

本發(fā)明實(shí)施例能夠通過第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13監(jiān)測(cè)管路中的壓力，同時(shí)通過溫控閥14對(duì)給液進(jìn)行控制，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員提供熱交換器當(dāng)前的各項(xiàng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更加靈活的調(diào)整檢修時(shí)間，采取更加高效的預(yù)測(cè)性維護(hù)策略。通過第一溫度傳感器10、第二溫度傳感器5對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，避免發(fā)熱部件在高溫工況下運(yùn)行，延長大功率部件的工作壽命，降低風(fēng)電機(jī)組的度電成本，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)，包括：第一液路管道a，所述第一液路管道a從溫控閥14的第一閥門141開始，依次通過水泵2、壓力表4、補(bǔ)液球閥6、發(fā)熱部件8、第一溫度傳感器10、第一壓力傳感器12，所述壓力傳感器12與所述溫控閥14的第一閥門141連接，行程閉合回路；

所述壓力傳感器12通過第二液路管道b與所述溫控閥14的第二閥門142連接，所述第二液路管道b依次連接熱交換器112、第二溫度傳感器5、第二壓力傳感器13。

進(jìn)一步的，所述水泵2與所述壓力表4之間設(shè)有安全閥3。

進(jìn)一步的，所述發(fā)熱部件8的一側(cè)設(shè)有第一維護(hù)球閥7，所述發(fā)熱部件8的另一側(cè)設(shè)有第二維護(hù)球閥9。

進(jìn)一步的，熱交換器112與散熱風(fēng)扇及電機(jī)111連接。

進(jìn)一步的，所述水泵2與水泵電機(jī)1連接。

下面通過一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)方式對(duì)上述結(jié)構(gòu)的使用進(jìn)行具體描述：

該技術(shù)方案的工作流程如下：完全開啟第一維護(hù)球閥7和第二維護(hù)球閥9，通過補(bǔ)液球閥6向冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充冷卻介質(zhì)，直至壓力表4讀數(shù)達(dá)到冷卻系統(tǒng)靜態(tài)壓力要求。啟動(dòng)水泵電機(jī)1，帶動(dòng)水泵2，泵送冷卻介質(zhì)在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。冷卻介質(zhì)可以為冷卻水或冷卻油等。

冷卻介質(zhì)溫度高于溫控閥14的完全開啟溫度時(shí)，冷卻介質(zhì)絕大部分經(jīng)過熱交換器112(qh)，與環(huán)境空氣換熱后返回水泵2。其中，溫控閥14的完全開啟溫度高于開啟溫度。示例性的，完全開啟溫度為100攝氏度，開啟溫度為80攝氏度。

冷卻介質(zhì)溫度低于溫控閥14的開啟溫度時(shí)，冷卻介質(zhì)絕大部分經(jīng)過熱交換器112的旁通回路(qc)，直接返回水泵2。冷卻介質(zhì)溫度介于溫控閥14的完全開啟溫度與開啟溫度時(shí)，冷卻介質(zhì)一部分經(jīng)過熱交換器112(qh)，與環(huán)境空氣換熱，剩余部分經(jīng)過熱交換器112的旁通回路(qc)，返回水泵2。

冷卻介質(zhì)循環(huán)過程中，根據(jù)熱交換器112的進(jìn)口溫度判斷冷卻系統(tǒng)當(dāng)前工況，依據(jù)不同工況決定主控系統(tǒng)所需讀取的溫度和壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；再根據(jù)溫度和壓力數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算熱交換器當(dāng)前的實(shí)際換熱系數(shù)與理論換熱系數(shù)，對(duì)比二者；如果兩者差距超出冷卻系統(tǒng)的控制閾值，主控系統(tǒng)發(fā)出熱交換器堵塞預(yù)警，提醒運(yùn)維人員擇機(jī)清洗熱交換器，減少意外停機(jī)導(dǎo)致的發(fā)電量損失。

本實(shí)施例的原理是，風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)根據(jù)熱交換器112冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度，判斷當(dāng)前冷卻系統(tǒng)的工況，確定是否需要讀取熱交換器相關(guān)的壓力數(shù)據(jù)；如需讀取壓力數(shù)據(jù)，則根據(jù)熱交換器112的壓阻，及熱交換器壓阻與流量的關(guān)系關(guān)系式，得出此時(shí)熱交換器內(nèi)的冷卻介質(zhì)實(shí)時(shí)流量。其中，壓阻為第一壓力傳感器12與第二壓力傳感器13的讀數(shù)差值。

同時(shí)，根據(jù)第一溫度傳感器10與第二溫度傳感器5的讀數(shù)差值確定冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫差，根據(jù)熱交換器112的冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫差，及熱平衡方程與機(jī)組環(huán)境溫度(監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的溫度傳感器為機(jī)組自帶，不包含在冷卻系統(tǒng)中)，得到此時(shí)熱交換器112的實(shí)際換熱系數(shù)。然后，根據(jù)熱交換器的理論換熱系數(shù)與流量的關(guān)系關(guān)系式，得到此時(shí)熱交換器的理論換熱系數(shù)，同實(shí)際換熱系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。如果兩者差值超出主控系統(tǒng)的控制閾值，主控系統(tǒng)發(fā)出冷卻系統(tǒng)熱交換器堵塞故障預(yù)警，提醒運(yùn)維人員選擇合適時(shí)機(jī)清洗熱交換器。熱交換器壓阻與流量的關(guān)系表達(dá)式、熱平衡方程、熱交換器實(shí)際換熱系數(shù)與理論換熱系數(shù)的表達(dá)式分別如式1、式2、式3和式4所示，

式1中，

δp為熱交換器壓阻；

kp為管道阻力系數(shù)；

l為管道長度；

p為冷卻介質(zhì)密度；

q為冷卻介質(zhì)流量。

q＝cpq(ti-t3)(2)

式2中，

q為換熱功率；

c為冷卻介質(zhì)比熱；

ti為熱交換器冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度；

to為熱交換器冷卻介質(zhì)的出口溫度。

式3中，

kr為熱交換器實(shí)際換熱系數(shù)；

a，b為系數(shù)；

ta為環(huán)境空氣溫度。

kt＝alnq+b(4)

式4中，

kt為熱交換器理論換熱系數(shù)；

a，b為系數(shù)；

該技術(shù)方案的冷卻系統(tǒng)調(diào)試過程包括三種工況：溫控閥14關(guān)閉工況(2位)、溫控閥14部分開啟工況(1位與2位之間)，以及溫控閥14完全開啟工況(1位)。“1位”與“2位”的示意請(qǐng)見圖一。

風(fēng)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果溫度傳感器10監(jiān)測(cè)的冷卻介質(zhì)溫度低于溫控閥14的開啟溫度，冷卻系統(tǒng)處于溫控閥關(guān)閉工況。該工況下，冷卻介質(zhì)主要通過熱交換器112的旁路直接返回水泵2，熱交換器112內(nèi)的冷卻介質(zhì)流量很小，可忽略不計(jì)，此工況下主控系統(tǒng)不必計(jì)算熱交換器的換熱系數(shù)。

如果溫度傳感器10監(jiān)測(cè)的冷卻介質(zhì)溫度介于溫控閥14的開啟溫度與完全開啟溫度之間，冷卻系統(tǒng)處于溫控閥部分開啟工況。該工況下，一部分冷卻介質(zhì)通過熱交換器112的旁路直接返回水泵2；其余冷卻介質(zhì)通過熱交換器112，與環(huán)境空氣進(jìn)行熱交換后，返回水泵2。風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)根據(jù)熱交換器112的壓阻-流量關(guān)系關(guān)系式，和第一壓力傳感器12與第二壓力傳感器13的讀數(shù)差值(熱交換器112的壓阻)，得到熱交換器112的實(shí)時(shí)流量。然后，根據(jù)熱平衡方程(式2)，同第一溫度傳感器10與第二溫度傳感器5的讀數(shù)差值，得到熱交換器112的實(shí)時(shí)換熱功率；再基于溫度傳感器10與機(jī)艙環(huán)境溫度傳感器的讀數(shù)差值，得到熱交換器112的實(shí)際換熱系數(shù)kr。同時(shí)，依據(jù)熱交換器112的換熱系數(shù)與流量關(guān)系關(guān)系式，和熱交換器的實(shí)時(shí)流量，得到熱交換器112的理論換熱系數(shù)kt。最后，主控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算實(shí)際換熱系數(shù)與理論換熱系數(shù)的差值，如果差值超過冷卻系統(tǒng)的控制閾值，主控系統(tǒng)發(fā)出熱交換器堵塞故障的報(bào)警，提醒運(yùn)維人員擇機(jī)清洗熱交換器。

如果溫度傳感器10監(jiān)測(cè)的冷卻介質(zhì)溫度高于溫控閥14的完全開啟溫度，冷卻系統(tǒng)處于溫控閥完全開啟工況。該工況下，大部分冷卻介質(zhì)通過熱交換器112返回水泵2，熱交換器112內(nèi)的冷卻介質(zhì)流量與設(shè)計(jì)流量基本一致(設(shè)計(jì)流量為已知量)。風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)根據(jù)熱平衡方程(式2)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，及第一溫度傳感器10與第二溫度傳感器5的讀數(shù)差值，得到熱交換器112的實(shí)時(shí)換熱功率；再基于第一溫度傳感器10與機(jī)艙環(huán)境溫度傳感器的讀數(shù)差值，得到熱交換器112的實(shí)際換熱系數(shù)kr。同時(shí)，依據(jù)熱交換器112的換熱系數(shù)與流量關(guān)系關(guān)系式，和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，得到熱交換器112的理論換熱系數(shù)kt。最后，主控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算實(shí)際換熱系數(shù)與理論換熱系數(shù)的差值，如果差值超過冷卻系統(tǒng)的控制閾值，主控系統(tǒng)發(fā)出熱交換器堵塞故障的報(bào)警，提醒運(yùn)維人員擇機(jī)清洗熱交換器。

本發(fā)明實(shí)施例能夠根據(jù)熱交換器的冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度絕對(duì)值是否超出控制閾值，來判斷熱交換器是否堵塞；而是根據(jù)冷卻系統(tǒng)不同工況，通過壓力和溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，獲得熱交換器的實(shí)際換熱系數(shù)與理論換熱系數(shù)，基于二者差值是否超出控制閾值來判斷熱交換器是否需要清洗。

本發(fā)明實(shí)施例能夠通過第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13監(jiān)測(cè)管路中的壓力，同時(shí)通過溫控閥14對(duì)給液進(jìn)行控制，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員提供熱交換器當(dāng)前的各項(xiàng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更加靈活的調(diào)整檢修時(shí)間，采取更加高效的預(yù)測(cè)性維護(hù)策略。通過溫度傳感器5對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，避免發(fā)熱部件在高溫工況下運(yùn)行，延長大功率部件的工作壽命，降低風(fēng)電機(jī)組的度電成本，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。