风力发电机组密闭式冷却系统技术方案

本发明专利技术提供一种风力发电机组密闭式冷却系统，该风力发电机组密闭式冷却系统包括泵站、外部热交换器、待冷却设备的换热模块以及连接管路，所述泵站包括循环泵和三通阀，所述循环泵的出口侧管路连接到所述三通阀的进口，所述三通阀的两个出口分别连接到外部热交换器的进口侧管路和所述外部热交换器的旁路管路，所述外部热交换器的出口侧管路和所述旁路管路的汇合点连接到所述换热模块的进口，所述换热模块的出口侧管路连接到所述循环泵的进口侧管路。根据本发明专利技术，可防止高压冷却液直接流入到待冷却设备的换热模块，减少冷却液的冲击，保护换热模块。

Closed cooling system of wind turbine generator set

The invention provides a closed cooling system of wind turbine, the wind turbine closed cooling system includes a heat exchanger module, external heat exchanger, pump cooling equipment and connecting pipe, the pump comprises a circulating pump and a three-way valve, the pump outlet side line is connected to the inlet of the three-way valve two, the outlet of the three-way valve are respectively connected to the inlet side of the bypass line pipe external heat exchanger and the external heat exchanger, the outlet side pipeline of the external heat exchanger and the bypass pipe junction is connected to the inlet of heat exchange module, the module of the heat exchanger outlet side pipeline connected to the inlet side of the circulation pump pipeline. According to the invention, the high-pressure cooling liquid can be directly flowed into the heat exchange module of the equipment to be cooled, and the shock of the cooling liquid can be reduced, and the heat exchange module can be protected.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组密闭式冷却系统
本专利技术涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组密闭式冷却系统。
技术介绍
风能作为绿色清洁能源，近年来得到快速发展。随着陆上风资源开发日趋饱和，优质的海上风能资源逐渐成为各国开发的重点，且风力发电机组越来越向大型发展。虽然海上风电有风资源优质、不占地、并网条件好等优势，同时也面临着成本高、维护难、环境条件恶劣等挑战。随着海上风电的发展，风力发电机组离海岸线越来越远，再加上海上环境特别恶劣，其维护难度越来越大，维护成本越来越高，因此要求设备有较高的可靠性、可维护性。随着机组功率的增长，相应的部件发热量也增大。变流器和主变压器作为机组主要的发热部件，解决其散热是风力发电机组的关键点之一。变流器用于将发电机发出的频率和电压均在变化的交流电转换为符合电网接入规范的电压、频率恒定，波形为正弦波的交流电。主变压器又称箱变、升压变压器，用来将来自变流器的低压电升压后送往集电线路。变流器和主变压器放置在塔筒内部的不同层上，例如主变压器配置在塔筒内部的塔底基础平台，变流器配置在塔筒内部的第一层平台。变流器和主变压器之间有电缆连接。而且，变流器和主变压器分别设置在起保护作用的柜体内。以往，在塔底基础平台和第一层平台上安装的两个重要部件主变压器和变流器，虽然两者之间的距离很短，但使用了两套独立的冷却系统，这两套冷却系统不仅在硬件上完全独立，而且在软件控制上亦是相互独立的，这样两套冷却系统不仅成本较高，且相对故障也较多，与海上机组降成本、提高可靠性的要求是相悖的。针对此，近来出现了利用一套冷却系统同时完成机组两种主要发热部件变流器和主变压器的散热的方案。在这些方案中，从泵站流出的冷却液先进入发热部件带走其热量，然后流入设置在塔筒外部的外部热交换器，将热量释放到外部空气中，释放热量后的冷却液回流到泵站，从而完成一个循环。但是，对于这种循环可能存在的问题却缺乏认识。泵站的出口侧是整个冷却系统的压力最高点，因此上述循环导致高压冷却液直接流入到发热部件内的换热模块，换热模块所受到的冲击较大，易发生故障。特别是，当变流器、主变压器等发热部件内的换热模块使用微通道换热器时，因结构较脆弱，更容易损坏。而且，目前风电机组厂家都是外购冷却系统，缺乏与变流器、主变压器的一体化设计。而且，冷却系统的泵站作为独立产品，设置在单独的柜体内，不仅占用塔筒内较大的空间，而且接口较多，现场吊装、接线、管路连接等工作量较大。另外，上述的冷却系统中的稳压设备基本为传统的气囊式膨胀罐或隔膜式膨胀罐，利用预冲压气体和隔膜或气囊式的作用，来缓冲调节系统压力不会有巨大的变化，以保证冷却系统的正常工作。然而，气囊由于长期受到的扭力较大易断裂，罐体内部预冲压气体易漏气。这些问题使得密闭式系统的系统压力极不稳定。而且，气囊式膨胀罐或隔膜式膨胀罐会频繁报出系统压力低的故障，影响正常使用。同时，传统气囊式膨胀罐的使用，也使得机组的维护、更换器件的工作非常频繁。此外，目前的风力发电机组密闭式冷却系统通常使用一台循环泵或者两台循环泵一备一用的方式，来驱动系统中冷却介质的流动。对于使用一台循环泵的冷却系统，因为循环泵的机封为薄弱点，机组经常由于机封不可预见性的损坏导致机组长时间停机。对于采用一备一用循环泵的冷却系统，虽然在一台循环泵损坏的情况下，可切入备用循环泵，以使机组继续正常工作，但是目前的一备一用的切换需要手动进行切换，而且在一台主循环泵长时间运行不损坏的情况下，备用泵就不会启动，这样就导致两台循环泵的寿命不一致。综上所述，设计一套具有高可靠性、高集成化、高可维护性，同时可满足发热部件散热需求的冷却系统，对整个机组具有非常重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可降低故障率、提高可靠性的风力发电机组密闭式冷却系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种风力发电机组密闭式冷却系统，包括泵站、外部热交换器、待冷却设备的换热模块以及连接管路，泵站包括循环泵和三通阀，循环泵的出口侧管路连接到三通阀的进口，三通阀的两个出口分别连接到外部热交换器的进口侧管路和外部热交换器的旁路管路，所外部热交换器的出口侧管路和旁路管路的汇合点连接到所述换热模块的进口，所述换热模块的出口侧管路连接到所述循环泵的进口侧管路。所述换热模块可为变流器换热模块和/或主变压器换热模块。所述变流器换热模块和所述主变压器换热模块可并联。所述泵站与变流器可设置于同一柜体内。还可包括水囊式稳压罐，所述水囊式稳压罐的流入口连接所述换热模块的出口侧管路，所述水囊式稳压罐的流出口连接到所述循环泵的进口。所述水囊式稳压罐可包括水囊和保护壳体，所述水囊为由弹性材质形成的冷却液通道，其一端设有所述流入口，另一端设有所述流出口，而且所述保护壳体的内部形成用于收容所述水囊的非密闭空腔。所述水囊的两端可形成法兰盘，所述保护壳体的两端可形成与之对应的支撑法兰，所述法兰盘与所述支撑法兰抵接。在所述循环泵上设置用于检测机封处是否发生泄漏的机封泄漏检漏装置。所述机封泄漏检漏装置可包括泵头衬里组件和检漏传感器，所述泵头衬里组件包括泵头衬里、位于所述泵头衬里上侧而与泵体轴孔连通的蓄水筒以及位于所述蓄水筒的侧部而与所述蓄水筒内部空间连通的丝头，所述检漏传感器设置于所述丝头中。所述循环泵的数量为两个，两个循环泵并联运行，且在循环泵的进口和出口分别设有电动球阀。根据本专利技术，从泵站流出的冷却液可先进入外部热交换器，因此可防止高压冷却液直接流入到待冷却设备的换热模块，减少冷却液的冲击，保护换热模块，从而降低故障率，提高可靠性。而且，当将泵站和变流器集成到一个柜体内时，上述保护效果更加显著和重要。而且，通过将泵站和变流器设置于同一柜体内，冷却系统的泵站被集成到变流器柜体内，从而可在满足变流器冷却功能的同时充分利用变流器柜空间，节省了空间和成本，使吊装、接线和管路连接更加简单。而且，通过使用水囊式稳压罐，能够更好地稳定系统压力，避免了传统气囊式膨胀罐需频繁补气以及频繁报出系统压力低的故障的缺点，延长了稳压设备的寿命，提高了可靠性，提高了冷却系统的整体效率。而且，在循环泵的机封处增加机封泄漏检漏装置实时检测循环泵机封状态，使得冷却系统更加智能化，故障原因更加明确，系统可靠性和效率变得更高。而且，故障原因的明确，一定程度上会减少维护人员不定期的检修时间，也可减少因故障原因不明确而导致的排查时间，于是机组因上述时间的减少而减少机组停机时间，提高机组发电量，避免了经济损失。而且，采用双泵并联冗余设计，当检测到循环泵有泄漏时，可通过循环泵进出口电动球阀迅速把故障循环泵从系统中切出，可实现机组1/2功率运行，解决了现有冷却系统单泵损坏导致机组停机的风险，使得机组运行更加持续、稳定，同时也避免了因机组频繁停机所导致的一系列问题。而且，当机组长期处于小风状态时即处于1/2功率及小于1/2功率运行时，循环泵可实现轮值工作，进而可实现循环泵的寿命一致的效果。即，本申请的双泵并联运行方式还结合了机封泄漏检漏装置、循环泵进出口电动球阀，取得了显著优于现有的一备一用方式的效果。附图说明图1是风力发电机组的塔筒内外设备布置情况示意图；图2是根据本专利技术的实施例的密闭式冷却系统的组成示意图；图3是根据本专利技术的实施例的泵站的立体图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述风力发电机组密闭式冷却系统包括泵站(100)、外部热交换器(110)、待冷却设备的换热模块以及连接管路，所述泵站(100)包括循环泵(10)和三通阀(15)，所述循环泵(10)的出口侧管路连接到所述三通阀(15)的进口，所述三通阀(15)的两个出口分别连接到外部热交换器(110)的进口侧管路和所述外部热交换器(110)的旁路管路(110a)，所述外部热交换器(110)的出口侧管路和所述旁路管路(110a)的汇合点连接到所述换热模块的进口，所述换热模块的出口侧管路连接到所述循环泵(10)的进口侧管路。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述风力发电机组密闭式冷却系统包括泵站(100)、外部热交换器(110)、待冷却设备的换热模块以及连接管路，所述泵站(100)包括循环泵(10)和三通阀(15)，所述循环泵(10)的出口侧管路连接到所述三通阀(15)的进口，所述三通阀(15)的两个出口分别连接到外部热交换器(110)的进口侧管路和所述外部热交换器(110)的旁路管路(110a)，所述外部热交换器(110)的出口侧管路和所述旁路管路(110a)的汇合点连接到所述换热模块的进口，所述换热模块的出口侧管路连接到所述循环泵(10)的进口侧管路。2.如权利要求1所述的风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述换热模块为变流器换热模块(120)和/或主变压器换热模块(130)。3.如权利要求2所述的风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述变流器换热模块(120)和所述主变压器换热模块(130)并联。4.如权利要求2或3所述的风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述泵站(100)与变流器设置于同一柜体(200)内。5.如权利要求1所述的风力发电机组密闭式冷却系统，其特征在于，所述风力发电机组密闭式冷却系统还包括水囊式稳压罐(20)，所述水囊式稳压罐(20)的流入口(211)连接所述换热模块的出口侧管路，所述水囊式稳压罐(20)的流出口(212)连接到所述循环泵(10)的进口。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海荣，王世欢，付伟，徐晓东，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11