风力发电机组变流器的水冷散热系统及其控制、敷设方法技术方案

本发明专利技术涉及风力发电机组变流器的水冷散热系统及其控制、敷设方法。所述水冷散热系统包括地冷系统，所述地冷系统包括第一干线管路，第二干线管路和多个支线管路，所述多个支线管路沿竖直方向被埋于地下，以使支线管路中的冷却液与地下环境进行热交换，所述多个支线管路中的各个支线管路伸入地下的深度彼此不同。所述控制方法包括：响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度大于第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统，再流回至变流器，响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度小于第二预定温度，控制冷却液通过旁通管路流回至变流器。

Water cooling system of wind power generator converter and its control and laying method

The invention relates to a water-cooled heat dissipation system of a wind power generator converter and its control and laying method. The water cooling system comprises a cooling system, the cooling system includes a first trunk line, second trunk pipes and a plurality of branch pipes, the plurality of branch pipe vertically buried in the ground, so that the cooling liquid in the pipeline and the regional underground environment for heat exchange, each of the plurality of branch pipe branch pipeline in the extended underground depth are different from each other. The control method includes cooling liquid coolant response on the converter at the outlet temperature is greater than the first predetermined temperature, controlling the coolant into the cooling system, and then flows back to the cooling liquid in the converter converter response at the outlet of the coolant temperature is less than a second predetermined temperature, the cooling liquid is controlled through the bypass pipe flows back to the converter.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组变流器的水冷散热系统及其控制、敷设方法
本专利技术涉及风电
，更具体地讲，涉及一种具有多级散热阶梯且能实现单独控制的用于风力发电机组变流器的水冷散热系统，及控制和敷设该水冷散热系统的方法。
技术介绍
兆瓦级(1MW以上)风力发电机组通常使用变流器进行发电机的速度调节以及将发电机发出的电送往电网，目前变流器的散热方式主要是水冷散热，即：冷却液通过泵被强制流入变流器，变流器内部的热量传递给冷却液，处于升高温度的冷却液从变流器内流出，然后冷却液经过塔外散热器，塔外散热器的风扇强制使空气经过散热器，当空气经过散热片时，带走冷却液的热量，由此往复循环，使变流器内部的温度维持在一定的范围内。对于塔外散热器，需要确定适合的安装位置，例如，一个散热器需要占用约6m2的土地，部分机型使用两个甚至更多的散热器，占地面积将超过12m2甚至24m2。对于南方地形复杂区域(山地、鱼塘)或征地条件不佳的区域的工程来说，比较麻烦，减少占地面积将会大幅度降低成本。此外，对于高温地区，暴露于空气中的塔外散热器只能在一定的环境温度条件下有效散热。当环境温度与水温一致时，散热器将失去散热能力。另外，对于机位附近杨、柳树较多的区域，散热器翅片间很容易被杨絮、柳絮填充，散热器散热能力大幅降低。因此，有必要开发一种变流器水冷散热系统，使得该变流器水冷散热系统能够在环境温度高时进行有效散热、减少占地面积、合理分配散热系统中的冷却液、降低电消耗和噪音以及不受环境中污染物影响。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种变流器水冷散热系统，使得该变流器水冷散热系统能够在环境温度高时进行有效散热、减小占地面积、合理分配散热系统中的冷却液、降低电消耗和噪音以及不受环境中污染影响。本专利技术的另一目的在于提供一种控制上述变流器水冷散热系统的方法，使得该方法能够确保变流器在较大的温度范围内有效运行，且使变流器水冷散热系统中的冷却液合理分配，以满足变流器的不同产热/温度状况。本专利技术的又一目的在于提供一种安装上述变流器水冷散热系统的方法，使得该方法能够确保高效且牢固的固定或连接该变流器水冷散热系统的各个部件。根据本专利技术的一方面，提供一种用于风力发电机组变流器的水冷散热系统，所述水冷散热系统包括地冷系统，所述地冷系统包括第一干线管路，第二干线管路和多个支线管路，所述第一干线管路通过三通阀连接变流器冷却液出口并通过三通阀连接所述多个支线管路的入口，以使来自变流器的冷却液选择性地流动通过所述第一干线管路并选择性地流入所述多个支线管路中的一个或更多个；所述第二干线管路连接变流器冷却液入口并通过三通阀连接所述多个支线管路的出口，以使来自所述一个或更多个支线管路的冷却液流入变流器；所述多个支线管路沿竖直方向被埋于地下，以使支线管路中的冷却液与地下环境进行热交换，所述多个支线管路中的各个支线管路伸入地下的深度可彼此不同。可选地，所述各个支线管路可按照支线管路伸入地下的深度从小到大的顺序被布置。可选地，所述各个支线管路伸入地下的深度可与地下平均温度相关联。可选地，所述各个支线管路伸入地下的深度还可与支线管路的数量相关联。可选地，所述多个支线管路可以为U形管。根据本专利技术的一方面，所述水冷散热系统还可包括控制器，所述控制器可响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度大于第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统，再流回至变流器。根据本专利技术的一方面，所述水冷散热系统还包括旁通管路，所述旁通管路的一端可通过旁通管路三通阀连接变流器冷却液出口，所述旁通管路的另一端可连接变流器冷却液入口，所述控制器可进一步响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度小于第二预定温度，控制所述旁通管路三通阀，使冷却液仅流动通过所述旁通管路，并流回至变流器。根据本专利技术的一方面，所述控制器可响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度大于所述第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统中的伸入地下的深度最小的支线管路，所述控制器随后可响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度与变流器冷却液入口处的冷却液的温度之间的温差小于预定温差目标持续预定时间段，控制冷却液按照支线管路伸入地下的深度从小到大的顺序继续依次流入除了伸入地下的深度最小的支线管路之外的一个或多个支线管路，直到所述温差大于或等于所述预定温差目标为止。根据本专利技术的另一方面，提供一种控制风力发电机组变流器的水冷散热系统的方法，所述水冷散热系统包括地冷系统，所述地冷系统包括第一干线管路，第二干线管路和多个支线管路，所述第一干线管路连接变流器冷却液出口和所述多个支线管路的入口，所述第二干线管路连接所述多个支线管路的出口和变流器冷却液入口，所述多个支线管路沿竖直方向被埋于地下，并且所述多个支线管路中的各个支线管路伸入地下的深度彼此不同，所述方法可包括：响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度大于第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统，再流回至变流器；并响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度小于第二预定温度，控制冷却液通过旁通管路流回至变流器，其中，所述旁通管路的一端连接变流器冷却液出口，所述旁通管路的另一端连接变流器冷却液入口；其中，所述第一预定温度大于所述第二预定温度。根据本专利技术的另一方面，所述方法还可包括：响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度大于所述第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统中的伸入地下的深度最小的支线管路；随后可响应于变流器冷却液出口处的冷却液的温度与变流器冷却液入口处的冷却液的温度之间的温差小于预定温差目标持续预定时间段，控制冷却液按照支线管路伸入地下的深度从小到大的顺序继续依次流入除了伸入地下的深度最小的支线管路之外的一个或多个支线管路，直到所述温差大于或等于所述预定温差目标为止。根据本专利技术的又一方面，提供一种敷设用于风力发电机组变流器的地冷系统的方法，所述方法可包括：利用钻机沿竖直方向向地下钻出不同深度的多个孔；制备与所述多个孔的深度相关联的不同长度的多个U形管作为地冷系统的支线管路；将冷却液填充到所述多个U形管中；将配重块捆绑在每个U形管的弯接头处；将所述多个U形管连同配重块分别置于所述多个孔中；向所述多个孔中灌浆以填充U形管与孔壁之间的间隙；将所述多个U形管的开口通过三通阀分别连接到地冷系统的第一干线管路和第二干线管路，并将第一干线管路和第二干线管路分别连接到变流器冷却液出口和变流器冷却液入口，由此形成所述地冷系统。本专利技术通过将用于风力发电机组的变流器的水冷散热系统的一部分设置于地下，即包括地冷系统，并利用在地上环境温度高(例如，夏季)时地下土壤温度低的特点，使得从变流器中流出的温度升高的冷却液可以在地冷系统中与地下低温土壤环境进行充分热交换，同时与现有技术中设置在地面以上的散热器不同，不需要风扇迫使空气通过散热器，因此可以有效降低噪声并降低耗电；另外，本专利技术中的地冷系统不会因受到环境中污染物的影响而无法正常运行。此外，本专利技术通过对地冷系统设置多个不同长度(埋入地下的深度)的支线管路，使各个支线管路形成温度调节阶梯，并对各个支线管路或旁通管路的阀进行单独控制，使得本专利技术的用于风力发电机组的变流器的水冷散热系统可以根据变流器散热需求，使冷却液选择性地流入地冷系统并选择性地流入不同的支线管路中，由此可以使该水冷散热系统具有较宽的温度调节范围，并且可以合理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力发电机组变流器的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热系统包括地冷系统(100)，所述地冷系统(100)包括第一干线管路(110)，第二干线管路(120)和多个支线管路(210，220，230，240，250)，其中，所述第一干线管路(110)通过三通阀(311)连接变流器冷却液出口(11)并通过三通阀(211，221，231，241)连接所述多个支线管路(210，220，230，240，250)的入口，以使来自变流器(10)的冷却液选择性地流动通过所述第一干线管路(110)并选择性地流入所述多个支线管路(210，220，230，240，250)中的一个或更多个；所述第二干线管路(120)连接变流器冷却液入口(12)并通过三通阀(212，222，232，242)连接所述多个支线管路(210，220，230，240，250)的出口，以使来自所述一个或更多个支线管路(210，220，230，240，250)的冷却液流入变流器(10)；所述多个支线管路(210，220，230，240，250)沿竖直方向被埋于地下，以使支线管路中的冷却液与地下环境进行热交换，其中，所述多个支线管路(210，220，230，240，250)中的各个支线管路伸入地下的深度彼此不同。...

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组变流器的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热系统包括地冷系统(100)，所述地冷系统(100)包括第一干线管路(110)，第二干线管路(120)和多个支线管路(210，220，230，240，250)，其中，所述第一干线管路(110)通过三通阀(311)连接变流器冷却液出口(11)并通过三通阀(211，221，231，241)连接所述多个支线管路(210，220，230，240，250)的入口，以使来自变流器(10)的冷却液选择性地流动通过所述第一干线管路(110)并选择性地流入所述多个支线管路(210，220，230，240，250)中的一个或更多个；所述第二干线管路(120)连接变流器冷却液入口(12)并通过三通阀(212，222，232，242)连接所述多个支线管路(210，220，230，240，250)的出口，以使来自所述一个或更多个支线管路(210，220，230，240，250)的冷却液流入变流器(10)；所述多个支线管路(210，220，230，240，250)沿竖直方向被埋于地下，以使支线管路中的冷却液与地下环境进行热交换，其中，所述多个支线管路(210，220，230，240，250)中的各个支线管路伸入地下的深度彼此不同。2.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述各个支线管路(210，220，230，240，250)按照支线管路伸入地下的深度从小到大的顺序被布置。3.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述各个支线管路(210，220，230，240，250)伸入地下的深度与地下平均温度相关联。4.根据权利要求3所述的水冷散热系统，其特征在于，所述各个支线管路(210，220，230，240，250)伸入地下的深度还与支线管路的数量相关联。5.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述多个支线管路(210，220，230，240，250)为U形管。6.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热系统还包括控制器，所述控制器响应于变流器冷却液出口(11)处的冷却液的温度大于第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统(100)，再流回至变流器(10)。7.根据权利要求6所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热系统还包括旁通管路(330)，所述旁通管路(330)的一端通过旁通管路三通阀(311)连接变流器冷却液出口(11)，所述旁通管路的另一端连接变流器冷却液入口(12)，所述控制器进一步响应于变流器冷却液出口(11)处的冷却液的温度小于第二预定温度，控制所述旁通管路三通阀(311)，使冷却液仅流动通过所述旁通管路(330)，并流回至变流器(10)，其中，所述第一预定温度大于所述第二预定温度。8.根据权利要求6所述的水冷散热系统，其特征在于，所述控制器响应于变流器冷却液出口(11)处的冷却液的温度大于所述第一预定温度，控制冷却液流入地冷系统(100)中的伸入地下的深度最小的支线管路(210)，所述控制器随后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，丛欧，陈金龙，刘舒恒，刘青健，
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