风力涡轮机热组件制造技术

本发明专利技术描述了一种风力涡轮机(2)的热组件(1)，包括：外部液体

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮机热组件


[0001]本专利技术描述了一种风力涡轮机的热组件以及一种在离网模式下操作风力涡轮机的方法。

技术介绍

[0002]风力涡轮机的目的是将来自风的动能转换成电力，该电力通常被输出到电网。对于能够发电的风力涡轮机，风速必须超过某个阈值。
[0003]风力涡轮机可能由于若干原因而与电网断开连接，或者可能处于其保持连接到电网但不输出电力的操作模式中。这种“离网”状态的持续时间可以根据断开的原因而变化，例如从几小时到几天。
[0004]风力涡轮机操作者面临的问题是当风力涡轮机离网时可能引起对各种部件的损坏。这是因为机舱中的温度可能下降到非常低的水平，并且相对湿度相应地增加。电气部件上的冷凝会导致腐蚀损坏。
[0005]解决该问题的一种方式是提供加热器，该加热器通过单独的备用电源、例如通过在风力涡轮机的正常操作期间充电的电池或通过柴油发电机运行。然而，这种方法也存在问题，例如提供大容量电池是昂贵的。在海上风电场的情况下，确保每个风力涡轮机具有足够的柴油供应是昂贵的。此外，在每种情况下，不可能保证电源将持续到离网情况已经解决。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种在离网状态期间操作风力涡轮机的改进方式。
[0007]该目的通过权利要求1的以离网模式操作风力涡轮机的方法实现；以及由权利要求8的风力涡轮机热组件实现。
[0008]根据本专利技术，风力涡轮机热组件包括液体
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空气热交换器，该液体
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空气热交换器被布置成降低冷却剂回路中的液体冷却剂的温度，该冷却剂回路被布置成在风力涡轮机的操作期间将液体冷却剂输送到多个散热部件。本专利技术的热组件还包括实现为在风力涡轮机的离网模式期间将热交换器从冷却剂回路中排除的热组件控制装置。离网模式应当理解为表示风力涡轮机不向电网输出电力的操作模式。通过排除热交换器，本专利技术的热组件确保来自部件的热量被存储在液体冷却剂中，因为在没有来自热交换器的主动冷却的情况下，液体冷却剂的温度将逐渐升高。
[0009]根据本专利技术，包括本专利技术的热组件的实施例的风力涡轮机通过执行以下步骤而以离网模式操作：在第一离网模式期间存储由所述多个散热部件耗散的热能，在所述第一离网模式期间，所述风力涡轮机被操作以产生用于其自身消耗的电力；以及在第二离网模式期间将所存储的热能释放到机舱内部，在第二离网模式期间，风力涡轮机不发电。
[0010]本专利技术的热组件和风力涡轮机操作方法的优点在于，通过维持机舱内的环境条件，风力涡轮机能够更好地“经受”离网状态。如果离网持续时间不太长，则机舱内的环境可
能满足重新连接的条件。这样的条件可以包括例如机舱内部的相对湿度和温度。由此得出结论，风力涡轮机可以以较少的延迟重新连接到电网，对该风力涡轮机的生产率具有有利的影响。
[0011]本专利技术的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如在以下描述中所揭示的。不同权利要求类别的特征可以适当地组合以给出本文未描述的另外实施例。
[0012]在本专利技术的上下文中，应当理解，液体冷却剂回路包括使液体冷却剂在导管或软管的系统中循环的泵。还可以假设，这种导管或软管被布置成紧密靠近诸如功率转换器、变压器、发电机等的散热部件。本领域技术人员将知道液体冷却剂回路结合在风力涡轮机设计中的方式，并且这些细节不需要在此详细讨论。
[0013]在下文中，可以假设风力涡轮机包括液体冷却系统和主动冷却装置，在液体冷却系统中，液体冷却剂用于在操作期间从风力涡轮机的各种部件吸取热量，主动冷却装置诸如外部热交换器。这可以延伸到机舱外部，使得经过热交换器的空气用于降低热冷却剂的温度。通常，这种热交换器被构造成具有增大的表面积，例如通过包括翅片或薄片以增大向空气的热传递速率。这种热交换器通常被称为“主动冷却器”，因为冷却剂温度被在热交换器上移动的气流降低。
[0014]风力涡轮机类型可能已经包括用于冷却风力涡轮机的散热部件的液体冷却剂回路，以及在机舱外部的液体
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空气热交换器。这种风力涡轮机的冷却剂回路可以以相对小的努力进行调整以实现本专利技术的热组件的实施例。
[0015]本专利技术的热组件可以以任何合适的方式构造以允许排除主动冷却器。在本专利技术的特别优选的实施例中，热组件控制装置包括三通阀，该三通阀具有默认位置和旁通位置，在默认位置中，冷却剂回路由穿过热交换器的主路径完成，在旁通位置中，冷却剂回路由旁通路径完成。
[0016]只要风力涡轮机连接到电网并且向电网输出电力，风力涡轮机就处于“正常模式”的操作中。如果风速对于发电来说太高或太低，则风力涡轮机保持连接到电网，但是被置于“空转”操作模式。然而，如上所述，可能存在将风力涡轮机从电网断开连接的各种原因。除了电网故障之外，维护例程还可能需要使风力涡轮机离网。这些条件中的任何一者都导致风力涡轮机被置于离网模式。
[0017]只要风速高于某一接入速度，风力涡轮机就可以发电。表述“自持模式”可用于描述离网但继续发电以用于其自身消耗的风力涡轮机的操作模式。
[0018]当风速低于接入风速或高于安全阈值风速时，风力涡轮机不能发电。表述“等待模式”可用于描述离网的且等待其可恢复操作的条件的风力涡轮机的操作模式。
[0019]三通阀可以由例如马达致动。该马达可以由源自风力涡轮机控制器的控制信号控制。在本专利技术的优选实施例中，当风力涡轮机进入离网操作模式时，控制器将三通阀致动到其旁通位置。一旦三通阀处于其旁通位置，冷却剂液体就不再被主动冷却器冷却。这意味着，在自持模式期间，故意允许热的部件加热冷却剂液体，并且故意引导冷却剂液体以避开主动冷却器。这种控制方法的目的是“收集”在风力涡轮机离网但操作时由热部件释放的热能。加热的冷却剂基本上充当一种“热电池”。然后，如果风力涡轮机不再能够发电并且必须进入“等待模式”，则存储在冷却剂液体中的热能可以再次释放。这种热能收集和随后的热能释放的效果是更长时间地保持令人满意的机舱环境。
[0020]在自持模式期间，散热部件不被冷却。结果，这些部件变热超过在正常操作期间通常容许的水平，即，在第一离网模式期间，允许散热部件的温度上升超过正常模式上阈值。在组合中，热部件和热的冷却剂液体用作热电池。然而，为了避免对部件的损坏，本专利技术的方法包括中断热能收集以便停止温度进一步增加的步骤。为此，本专利技术的热组件控制装置包括用于在自持模式期间监测散热部件的温度的温度传感器，并且当温度接近或超过离网模式上阈值时，热组件控制装置被致动以在冷却剂回路中暂时包括主动冷却器，直到温度已经下降到可接受的水平。随后，热组件控制装置被致动以再次将主动冷却器从冷却剂回路中排除。在自持模式期间，可以根据需要经常重复主动冷却器的该“接通”和“断开”，以便在避免过高的部件温度的同时收集尽可能多的热能。
[0021]停机时间或静止状态可延长，延长超过机舱内部可由自持模式期间“收集”的释放热能变暖的时间。在风力涡轮机能够在稍后的时间恢复操作之前，可能需要升高机舱内的温度，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在离网模式(M
self
, M
wait
)下操作风力涡轮机(2)的方法，所述风力涡轮机(2)包括热组件(1)，所述热组件具有外部液体
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空气热交换器(11)，所述外部液体
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空气热交换器被布置成降低冷却剂回路(10)中的液体冷却剂的温度，所述冷却剂回路(10)被布置成在所述风力涡轮机(2)的操作期间将所述液体冷却剂输送到机舱内部(20_int)中的多个散热部件(23, 24)；所述方法的特征在于以下步骤：
‑
将所述外部液体
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空气热交换器(11)从所述冷却剂回路(10)中排除；
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在第一离网模式(M
self
)期间存储由所述多个散热部件(23, 24)耗散的热能(H)，在所述第一离网模式期间，所述风力涡轮机(2)被操作以产生用于其自身消耗的电力；以及
‑
在第二离网模式(M
wait
)期间将所存储的热能(H)释放到所述机舱内部(20_int)，在所述第二离网模式期间，所述风力涡轮机(2)不发电。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一离网模式(M
self
)期间，允许所述散热部件的温度上升超过正常模式上阈值(T
max
)。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括如下步骤：在所述第一离网模式(M
self
)期间在散热部件(23, 24)的温度超过离网模式上阈值(T
max_self
)时，将所述外部液体
‑
空气热交换器(11)包括在所述冷却剂回路(10)中。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，当所述散热部件(23, 24)的温度下降到低于所述离网模式上阈值(T
max_self
)时，所述外部液体
‑
空气热交换器(11)再次被从所述冷却剂回路(10)中排除。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括监测机舱环境值(181V, 182V)并且当所述环境值(181V, 182V)接近阈值水平时操作加热器(19)以加热所述冷却剂的步骤。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：