專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輔助裝置，特別是涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻 器的一種冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種可再生的清潔能源。近30年來，國(guó)際上在風(fēng)能的利用方面， 無論是理論研究還是應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)步。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日臻完善，并 網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)到5兆瓦，葉輪直徑達(dá)到126米。截止 2005年世界裝機(jī)容量已達(dá)58，982兆瓦，風(fēng)力發(fā)電量占全球電量的1%。中國(guó)成 為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)者之一，其總裝機(jī)容量居世界第8位，2005 年新增裝機(jī)容量居世界第6位。今后，國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度 將明顯加快。
風(fēng)是最常見的自然現(xiàn)象之一，是太陽對(duì)地球表面不均衡加熱而引起的"空 氣流動(dòng)"，流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能稱之為風(fēng)能。因此，風(fēng)能是一種廣義的太陽能。 據(jù)世界氣象組織和中國(guó)氣象局氣象科學(xué)研究院分析，地球上可利用的風(fēng)能資源 為200億千瓦，是地球上可利用水能的20倍。中國(guó)陸地10米高度層可利用的 風(fēng)能為2.53億千瓦，海上可利用的風(fēng)能是陸地上的3倍，50米高度層可利用 的風(fēng)能是10米高度層的2倍，風(fēng)能資源非常豐富。
風(fēng)能是一種技術(shù)比較成熟、很有開發(fā)利用前景的可再生能源之一。風(fēng)能的 利用方式不僅有風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水，而且還有風(fēng)力致熱、風(fēng)帆助航等。因此， 開發(fā)利用風(fēng)能對(duì)世界各國(guó)科技工作者具有極強(qiáng)的魅力，從而喚起了世界眾多的 科學(xué)家致力于風(fēng)能利用方面的研究。
小型風(fēng)力機(jī)主要組成部分有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、塔架、調(diào)向機(jī)構(gòu)、蓄能系統(tǒng)、 逆變器等。
3大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成氣動(dòng)機(jī)械部分和電氣部分。氣動(dòng)機(jī)械 部分包括風(fēng)輪、低速軸、增速齒輪箱、高速軸，其功能是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，將 風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電氣部分包括異步發(fā)電機(jī)、電力電子變頻器、變壓器和電 網(wǎng)，其功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為頻率恒定的電能。
風(fēng)力發(fā)電作為一種潛力巨大的新興能源，其可再生、無污染的特點(diǎn)以及成 本的下降使其很可能成為最經(jīng)濟(jì)、最潔凈的能源。 一臺(tái)單機(jī)容量為1000千瓦
的風(fēng)電裝機(jī)與同容量火電裝機(jī)相比，每年可減排2000噸二氧化碳、IO噸二氧 化硫、6噸二氧化氮。風(fēng)力發(fā)電已成為最具商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)， 風(fēng)力發(fā)電有可能成為世界未來最重要的替代能源。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，其發(fā)電機(jī)和變頻器電抗器會(huì)產(chǎn)生熱量，傳統(tǒng)的冷 卻方式是采用空氣與水之間的強(qiáng)制對(duì)流冷卻，即水在散熱器的管路中循環(huán)，由 風(fēng)機(jī)將冷空氣吹在發(fā)電機(jī)和變頻器上進(jìn)行冷卻，由于散熱器中的水是常溫水， 因此降溫效果比較差，隨著工作時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使水溫提高，散熱效果更差，如果此 類裝置是使用在緯度較高的寒冷地區(qū)，或者是較低溫度的季節(jié)和環(huán)境，此方法 尚可應(yīng)付，但是在中國(guó)的大部分地區(qū)，在夏季炎熱的環(huán)境下，強(qiáng)制對(duì)流水冷卻 的效率急劇下降，往往無法有效降低循環(huán)水的溫度，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組和變頻器過 熱保護(hù)停機(jī)，造成區(qū)域電網(wǎng)不穩(wěn)定，也給運(yùn)營(yíng)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用場(chǎng)合有其特殊性，發(fā)電機(jī)組和變頻器等主要部件均安 裝在發(fā)電艙內(nèi)，發(fā)電艙一般位于距地面60-90米高的空中，工作環(huán)境非常復(fù)雜; 發(fā)電艙在高空中會(huì)持續(xù)搖晃和震動(dòng)，風(fēng)葉啟停時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間沖擊；發(fā)電艙內(nèi)環(huán) 境較為封閉，艙內(nèi)溫度比環(huán)境溫度高約l(TC左右，夏季艙內(nèi)溫度高達(dá)6CTC; 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝于海邊，濕空氣具有較強(qiáng)的酸堿腐蝕性；發(fā)電艙內(nèi)可利 用空間極小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組迫切希望提供一種能在上述惡劣工作環(huán)境下的發(fā)電 機(jī)組降溫冷卻的裝置系統(tǒng)。
曰

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器冷卻系統(tǒng)的冷水機(jī)組，提供明顯 低于常溫水冷卻的工作條件，為位于高空的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器提供一個(gè)良好
4的工作環(huán)境，確保在高溫炎熱的季節(jié)和天氣能正常工作，且保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 變頻器的使用壽命。
本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，包括由水管將發(fā)電機(jī)組變頻器、水 泵和風(fēng)冷散熱器連接構(gòu)成的水管回路，其特征在于在所述水管回路中串聯(lián)連 接冷水機(jī)組；
所述冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器、軸流風(fēng)機(jī)、冷凝器、壓縮機(jī)和相應(yīng)的管閥； 所述水管緊貼蒸發(fā)器管壁。
進(jìn)一步，所述冷水機(jī)組分為主機(jī)和副機(jī)，所述主機(jī)包括壓縮機(jī)和蒸發(fā)器， 所述副機(jī)包括軸流風(fēng)機(jī)和冷凝器，兩者間由制冷劑氣液管連接。
再進(jìn)一步，所述冷水機(jī)組中壓縮機(jī)的定位桿焊接在主機(jī)底座上；壓縮機(jī)由 橡膠減震墊與主機(jī)底板連接；配置壓縮機(jī)抱箍，將壓縮機(jī)固定在主機(jī)框架上； 壓縮機(jī)吸排氣管路上加裝避震管；主機(jī)和副機(jī)之間的冷劑氣液管采用金屬波紋 避震軟管。
再進(jìn)一步，所述冷水機(jī)組中的鈑金件采用磷化噴塑件；所述冷凝器采用銅
管銅翅片；所述蒸發(fā)器采用不銹鋼板。
進(jìn)一步，在水管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)單元，控制冷水機(jī)組的啟動(dòng)或關(guān)閉。 進(jìn)一步，在水管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)控制單元，選擇風(fēng)冷散熱器或冷水機(jī)
組運(yùn)行。
進(jìn)一步所述冷水機(jī)組的制冷劑采用R134a制冷劑。
本發(fā)明冷水機(jī)組降溫冷卻的工作過程如下，工作時(shí)，低溫低壓的氣態(tài)制冷 劑經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓的氣體，經(jīng)過冷凝器，通過軸流風(fēng)機(jī)散熱，將制 冷劑冷卻成低溫高壓的液體，經(jīng)過節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，制冷劑汽化，通過吸 收緊貼蒸發(fā)器管壁水管回路中水的熱量，達(dá)到冷卻降低水管回路中水溫的目 的，此時(shí)的制冷劑是低溫低壓的氣體，重復(fù)進(jìn)入壓縮機(jī)后的流程。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，經(jīng)過冷水機(jī)組對(duì)水管回路中的水進(jìn)行冷卻降溫使 得回路中的水溫得到明顯下降，當(dāng)如此低溫的水流入發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻水 管中，顯著降低了發(fā)電機(jī)組變頻器的溫度，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和變頻器穩(wěn)定運(yùn)
5行，確保在正常的環(huán)境中工作，確保減少故障的發(fā)生，確保壽命得到延長(zhǎng)。
采用本發(fā)明，較現(xiàn)有技術(shù)單純地由風(fēng)扇吹散熱片的風(fēng)冷散熱器對(duì)從發(fā)電機(jī) 組變頻器中經(jīng)冷卻吸熱后的熱水進(jìn)行冷卻降溫，效果提高很大，減少和避免了 因溫度引起的設(shè)備裝置發(fā)生故障現(xiàn)象。
本發(fā)明的有益效果為①冷水機(jī)組相對(duì)是一項(xiàng)比較成熟的制冷技術(shù)，國(guó)內(nèi) 外第一次被應(yīng)用于位于高空的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，取得明顯的冷卻降溫效果，減少 故障，延長(zhǎng)壽命；②由于冷水機(jī)組是一項(xiàng)相對(duì)比較成熟的技術(shù)，因此制作、使 用、維護(hù)保養(yǎng)和修理都比較容易，降低了使用成本；③針對(duì)高空使用的特殊環(huán) 境，增加了一些特殊結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，更加適用于風(fēng)力發(fā)電的特殊場(chǎng)合。
(啤


圖1是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)一種實(shí)施方式主要工作部件 的結(jié)構(gòu)配置簡(jiǎn)圖2是本發(fā)明本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)一種實(shí)施方式，其中 采用壓縮機(jī)抱箍結(jié)構(gòu)、壓縮機(jī)由橡膠減震墊與主機(jī)底板連接的結(jié)構(gòu)示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)冷散熱器降溫風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)一種實(shí)施方式，與變頻器配 置在一起的運(yùn)行示意圖5是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)一種實(shí)施方式，配置在風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組發(fā)電艙內(nèi)的立體示意簡(jiǎn)圖。
圖中l(wèi)是散熱片、2是風(fēng)扇、3是水泵、4是變頻器、5是蒸發(fā)器、6是 過濾器、7是軸流風(fēng)機(jī)、8是冷凝器、9是壓縮機(jī)、IO是壓縮機(jī)、ll是抱箍、 12是固定機(jī)架、13是減震墊、14是底板。
(5)具體實(shí)施方法
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，包括由水管將發(fā)電機(jī)組變頻器4、 水泵3和風(fēng)冷散熱器連接構(gòu)成的水管回路，在所述水管回路中串聯(lián)連接冷水機(jī)
6組；
所述冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器5、軸流風(fēng)機(jī)7、冷凝器8、壓縮機(jī)9\10和相應(yīng) 的管閥；
所述水管緊貼蒸發(fā)器5管壁。
所述冷水機(jī)組分為主機(jī)和副機(jī)，所述主機(jī)包括壓縮機(jī)9和蒸發(fā)器5，所述 副機(jī)包括軸流風(fēng)機(jī)7和冷凝器8，兩者間由制冷劑氣液管連接。
所述冷水機(jī)組中壓縮機(jī)10的定位桿焊接在主機(jī)底座上；壓縮機(jī)9\10由橡 膠減震墊13與主機(jī)底板14連接；配置壓縮機(jī)抱箍ll,將壓縮機(jī)9\10固定在 主機(jī)框架上；壓縮機(jī)吸排氣管路上加裝避震管；主機(jī)和副機(jī)之間的冷劑氣液管 采用金屬波紋避震軟管。由于發(fā)電機(jī)組在豎立在高空作業(yè)運(yùn)行的，即使細(xì)微的 震動(dòng)，經(jīng)過高度達(dá)90米的"放大"也會(huì)形成較大的振幅，因此，既要抑制產(chǎn) 生振動(dòng)的振源，又要對(duì)振動(dòng)后會(huì)引起的影響進(jìn)行預(yù)防和控制，故采取了上述舉 措。
所述冷水機(jī)組中的鈑金件采用磷化噴塑件;所述冷凝器8采用銅管銅翅片； 所述蒸發(fā)器5采用不銹鋼板。由于在高空、野外環(huán)境工作，因此采用如上材料 制作部件能取得較好的使用壽命。
在水管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)單元，控制冷水機(jī)組的啟動(dòng)或關(guān)閉。由水溫檢 測(cè)單元可以自動(dòng)控制冷水機(jī)組的啟動(dòng)和關(guān)閉，確保發(fā)電機(jī)組在最適宜的冷卻水 溫中工作。
在水管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)控制單元，選擇風(fēng)冷散熱器或冷水機(jī)組運(yùn)行。 當(dāng)環(huán)境溫度變化大的時(shí)候，比如季節(jié)性變化，水溫發(fā)生明顯變化，可以由水溫 檢測(cè)控制單元，選擇風(fēng)冷散熱器或冷水機(jī)組運(yùn)行，當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)冷散熱器 工作，既能滿足冷卻需要，又節(jié)約了冷水機(jī)組運(yùn)行消耗相對(duì)較多的能量。
所述冷水機(jī)組的制冷劑采用R134a制冷劑，R134a制冷劑不破壞臭氧層， 是當(dāng)前世界絕大多數(shù)國(guó)家認(rèn)可并推薦使用的環(huán)保制冷劑，也是目前主流的環(huán)保 制冷劑，有利對(duì)環(huán)境的保護(hù)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在90米空中，工作環(huán)境惡劣、復(fù)雜，要求冷水機(jī) 組具備抗持續(xù)性震動(dòng)、耐高溫環(huán)境、可靠高效等特點(diǎn)。發(fā)電艙除了前部是大型
7葉輪外，后部有兩部分構(gòu)成，即中后部和左后部，中后部?jī)?nèi)主要配置了發(fā)電機(jī) 和變頻器，本技術(shù)方案的冷水機(jī)組為分體式機(jī)組，也分為主機(jī)和副機(jī)兩個(gè)部分 構(gòu)成，其中主機(jī)安裝于發(fā)電艙中后部，由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥、控制面板 等組成。副機(jī)安裝在發(fā)電艙的左后部，由冷凝器、冷凝風(fēng)機(jī)等組成。冷水機(jī)運(yùn) 行時(shí)，通過主機(jī)內(nèi)的蒸發(fā)器對(duì)熱水進(jìn)行冷卻，確保風(fēng)機(jī)變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行。本
發(fā)明在1. 25兆瓦、1. 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中配套試驗(yàn)，經(jīng)過夏季的高溫和震動(dòng) 的考驗(yàn)，使用效果良好，可解決大部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中由于外界環(huán)境變化 造成的發(fā)電機(jī)組不穩(wěn)定情況，在國(guó)家大力推廣新能源的背景下，本發(fā)明技術(shù)方 案具有極為深遠(yuǎn)的意義。
8
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，包括由水管將發(fā)電機(jī)組變頻器(4)、水泵(3)和風(fēng)冷散熱器連接構(gòu)成的水管回路，其特征在于在所述水管回路中串聯(lián)連接冷水機(jī)組；所述冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器(5)、軸流風(fēng)機(jī)(7)、冷凝器(8)、壓縮機(jī)(9\10)和相應(yīng)的管閥；所述水管緊貼蒸發(fā)器(5)管壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述 冷水機(jī)組分為主機(jī)和副機(jī)，所述主機(jī)包括壓縮機(jī)(9)和蒸發(fā)器(5)，所述副機(jī)包 括軸流風(fēng)機(jī)(7)和冷凝器(8)，兩者間由制冷劑氣液管連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在于 所述冷水機(jī)組中壓縮機(jī)(IO)的定位桿焊接在主機(jī)底座上；壓縮機(jī)(9U0)由橡膠 減震墊(13)與主機(jī)底板(14)連接；配置壓縮機(jī)抱箍(ll)，將壓縮機(jī)(9\10)固定 在主機(jī)框架上；壓縮機(jī)吸排氣管路上加裝避震管；主機(jī)和副機(jī)之間的冷劑氣液 管采用金屬波紋避震軟管。
4 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在 于所述冷水機(jī)組中的鈑金件采用磷化噴塑件；所述冷凝器(8)采用銅管銅翅片； 所述蒸發(fā)器(5)采用不銹鋼板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在于在 水管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)單元，控制冷水機(jī)組的啟動(dòng)或關(guān)閉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在于在水 管回路中設(shè)置水溫檢測(cè)控制單元，選擇風(fēng)冷散熱器或冷水機(jī)組運(yùn)行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，其特征在于 所述冷水機(jī)組的制冷劑采用R134a制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輔助裝置，特別是涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的一種冷卻系統(tǒng)。一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的冷卻系統(tǒng)，包括由水管將發(fā)電機(jī)組變頻器4、水泵3和風(fēng)冷散熱器連接構(gòu)成的水管回路，其特征在于在所述水管回路中串聯(lián)連接冷水機(jī)組；所述冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器5、軸流風(fēng)機(jī)7、冷凝器8、壓縮機(jī)9\10和相應(yīng)的管閥；所述水管緊貼蒸發(fā)器5管壁。本發(fā)明將冷水機(jī)組相對(duì)成熟的制冷技術(shù)國(guó)內(nèi)外首次被應(yīng)用于位于高空的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，取得明顯的冷卻降溫效果，減少故障，延長(zhǎng)壽命；制作、使用、維護(hù)保養(yǎng)和修理都比較容易，降低了使用成本；一些特殊結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，更加適用于風(fēng)力發(fā)電的特殊場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02K9/20GK101651384SQ20091019555
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者琳 董, 圓 裘, 顧克東, 顧開春 申請(qǐng)人:上海海立特種制冷設(shè)備有限公司