[發明專利]風力發電機組變頻器的節能冷卻降溫系統

有效

• 申請號: 201410154408.4
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103939295A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 王承輝
• 申請（專利權）人: 王承輝
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 汕頭市高科專利事務所 44103
• 代理人: 唐瑞玉

技術領域

本發明涉及一種風力發電技術，尤其涉及一種風力發電技術中的冷卻降溫系統，更具體是涉及一種風力發電機組變頻器的節能冷卻降溫系統。

背景技術

風力發電作為一種潛力巨大的新興能源，其可再生、無污染、低成本的特點，已成為最具商業化發展前景的新興能源產業，也已在世界各地被廣泛采用，風力發電有可能成為世界未來最重要的替代能源。

大型的風力發電機組由兩大部分組成：機械部分和電氣部分，機械部分包括風輪、偏航系統、變槳系統和剎車系統，其功能是風驅動發電機轉動，將風能轉換為機械能；電氣部分包括發電機、變頻器、變壓器和電網，其功能是將機械能轉換為頻率、波形與電網一致的恒定的交流電。

風力發電機組在運行過程中，其變頻器會產生熱量，需要對其進行冷卻降溫處理，目前采用的是水冷卻系統。現有風力發電機組變頻器的水冷卻系統，通常包括管道泵、散熱器和相關的水管，管道泵、散熱器通過水管與變頻器的發熱元件串接成一個冷卻回路，管道泵安裝在塔筒內，散熱器安裝在塔筒外，散熱器靠設置在其側面的鼓風機將冷空氣吹在散熱器的風葉上進行散熱冷卻，如圖１所示。一臺單機容量為2000千瓦的風力發電機組，需要兩臺4千瓦的鼓風機24小時不停向其散熱器鼓風才能達到相應的冷卻降溫效果，這種變頻器冷卻系統，不僅需要耗費大量的能源，而且產生非常響的環境噪音，另外，設置于塔筒外的散熱器和鼓風機，易受環境影響和人為的破壞，需要很大的一筆維護費，這些不僅增加風力發電的成本，而且影響風力發電的效率。

發明內容

為克服以上存在的問題，本發明的目的是提供一種風力發電機組變頻器的節能冷卻降溫系統，該系統無需散熱器和鼓風機，而是利用塔筒內外循環的空氣對管道內的冷卻液進行冷卻降溫。

為實現以上目的，本發明的風力發電機組變頻器的節能冷卻降溫系統，包括位于塔筒內的變頻器、管道泵和冷卻液管，管道泵通過冷卻液管與變頻器中的發熱元件連接，特點是，所述節能冷卻降溫系統還包括位于塔筒內的熱液分流器、冷液分流器、高位集液箱和兩組散熱管，熱液分流器一端通過第一組散熱管與高位集液箱連接、另一端通過冷卻液管與變頻器中的發熱元件連接，冷液分流器一端通過冷卻液管與管道泵連接、另一端通過第二組散熱管與高位集液箱連接，塔筒頂部的機艙頂面設有排氣天窗，該排氣天窗的開口背向塔筒頂部的風輪；每組散熱管是由若干根相互并聯、且可經冷卻液通過的不銹鋼管構成，各不銹鋼管一端固定于高位集液箱、另一端固定于熱液分流器或冷液分流器。

為了更好利用煙囪效應，以使散熱管的降溫效果更好，上述散熱管的豎向段外圍套設有一直徑為500－700cm的不銹鋼套筒，套筒的頂部正對機艙底面預設的可供工作人員進出的機艙進出孔。

為了與現有風力發電機組變頻器水冷卻系統的管道泵匹配，上述高位集液箱離地面的高度優選30－32m。

為了達到相應的降溫效果，上述每組散熱管優選由10－20根直徑為12－18mm、壁厚為0.2－0.3mm、長度為25－30m的不銹鋼管構成。

為了消除熱水膨脹產生的壓力對高位集液箱壁造成的影響，上述高位集液箱頂部設有開口，開口處套接有用于調節集液箱體積的膨脹袋。

為了盡量節省空間，上述熱液分流器和冷液分流器為球狀體，分流器的上半球面開設有與散熱管各不銹鋼管連接的通孔、下半球面中心開設有與冷卻液管連接的通孔。

為了更好節省空間，同時又能達到相應的散熱效果，上述分流器的直徑優選50－100?cm，每組散熱管的不銹鋼管根數優選16根，各不銹鋼管沿分流器上半球面等間距排列。

為了更好增加散熱管與空氣的接觸面積，上述不銹鋼管優選不銹鋼波紋管。

上述機艙頂面的排氣天窗，是由機艙頂面開設的缺口和設置于缺口一側的倒“L”形擋板構成，擋板的左右兩側面設有固定板。

為了避免風輪出故障時，空氣由天窗進入機艙沿塔筒向下逆流，上述機艙頂面的缺口另一側設有可與倒“L”形擋板及擋板兩側的固定板形成封閉的活動門扇。

本發明的風力發電機組變頻器的節能冷卻降溫系統，與現有的水冷卻系統相比，具有如下的優點：

1、利用塔筒的煙囪效應，讓自然風與位于塔筒內的不銹鋼管表面充分接觸并帶走熱量，使位于不銹鋼管內帶有變頻器發熱元件熱量的冷卻液迅速降溫，在無需使用鼓風機的情況下，能達到很好的冷卻降溫效果；由于每個風力發電機組就可省卻兩臺鼓風機的使用，每臺鼓風機的功率是4千瓦，一年就可節省大約７萬度電，一個5萬千瓦的風電場有25個發電機組，每年就可節省大約175萬度電，不僅可大大節省能源，而且可大大降低整個風電場的環境噪音。