[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410154408.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103939295A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王承輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王承輝
• 主分類號(hào): F03D11/00
• 分類號(hào): F03D11/00
• 代理公司: 汕頭市高科專利事務(wù)所 44103
• 代理人: 唐瑞玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的冷卻降溫系統(tǒng)，更具體是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電作為一種潛力巨大的新興能源，其可再生、無(wú)污染、低成本的特點(diǎn)，已成為最具商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)，也已在世界各地被廣泛采用，風(fēng)力發(fā)電有可能成為世界未來(lái)最重要的替代能源。

大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成：機(jī)械部分和電氣部分，機(jī)械部分包括風(fēng)輪、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)，其功能是風(fēng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；電氣部分包括發(fā)電機(jī)、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、波形與電網(wǎng)一致的恒定的交流電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，其變頻器會(huì)產(chǎn)生熱量，需要對(duì)其進(jìn)行冷卻降溫處理，目前采用的是水冷卻系統(tǒng)。現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的水冷卻系統(tǒng)，通常包括管道泵、散熱器和相關(guān)的水管，管道泵、散熱器通過(guò)水管與變頻器的發(fā)熱元件串接成一個(gè)冷卻回路，管道泵安裝在塔筒內(nèi)，散熱器安裝在塔筒外，散熱器靠設(shè)置在其側(cè)面的鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣吹在散熱器的風(fēng)葉上進(jìn)行散熱冷卻，如圖１所示。一臺(tái)單機(jī)容量為2000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，需要兩臺(tái)4千瓦的鼓風(fēng)機(jī)24小時(shí)不停向其散熱器鼓風(fēng)才能達(dá)到相應(yīng)的冷卻降溫效果，這種變頻器冷卻系統(tǒng)，不僅需要耗費(fèi)大量的能源，而且產(chǎn)生非常響的環(huán)境噪音，另外，設(shè)置于塔筒外的散熱器和鼓風(fēng)機(jī)，易受環(huán)境影響和人為的破壞，需要很大的一筆維護(hù)費(fèi)，這些不僅增加風(fēng)力發(fā)電的成本，而且影響風(fēng)力發(fā)電的效率。

發(fā)明內(nèi)容

為克服以上存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)需散熱器和鼓風(fēng)機(jī)，而是利用塔筒內(nèi)外循環(huán)的空氣對(duì)管道內(nèi)的冷卻液進(jìn)行冷卻降溫。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)，包括位于塔筒內(nèi)的變頻器、管道泵和冷卻液管，管道泵通過(guò)冷卻液管與變頻器中的發(fā)熱元件連接，特點(diǎn)是，所述節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)還包括位于塔筒內(nèi)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(guò)第一組散熱管與高位集液箱連接、另一端通過(guò)冷卻液管與變頻器中的發(fā)熱元件連接，冷液分流器一端通過(guò)冷卻液管與管道泵連接、另一端通過(guò)第二組散熱管與高位集液箱連接，塔筒頂部的機(jī)艙頂面設(shè)有排氣天窗，該排氣天窗的開(kāi)口背向塔筒頂部的風(fēng)輪；每組散熱管是由若干根相互并聯(lián)、且可經(jīng)冷卻液通過(guò)的不銹鋼管構(gòu)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(yīng)，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(shè)有一直徑為500－700cm的不銹鋼套筒，套筒的頂部正對(duì)機(jī)艙底面預(yù)設(shè)的可供工作人員進(jìn)出的機(jī)艙進(jìn)出孔。

為了與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器水冷卻系統(tǒng)的管道泵匹配，上述高位集液箱離地面的高度優(yōu)選30－32m。

為了達(dá)到相應(yīng)的降溫效果，上述每組散熱管優(yōu)選由10－20根直徑為12－18mm、壁厚為0.2－0.3mm、長(zhǎng)度為25－30m的不銹鋼管構(gòu)成。

為了消除熱水膨脹產(chǎn)生的壓力對(duì)高位集液箱壁造成的影響，上述高位集液箱頂部設(shè)有開(kāi)口，開(kāi)口處套接有用于調(diào)節(jié)集液箱體積的膨脹袋。

為了盡量節(jié)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(kāi)設(shè)有與散熱管各不銹鋼管連接的通孔、下半球面中心開(kāi)設(shè)有與冷卻液管連接的通孔。

為了更好節(jié)省空間，同時(shí)又能達(dá)到相應(yīng)的散熱效果，上述分流器的直徑優(yōu)選50－100?cm，每組散熱管的不銹鋼管根數(shù)優(yōu)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(yōu)選不銹鋼波紋管。

上述機(jī)艙頂面的排氣天窗，是由機(jī)艙頂面開(kāi)設(shè)的缺口和設(shè)置于缺口一側(cè)的倒“L”形擋板構(gòu)成，擋板的左右兩側(cè)面設(shè)有固定板。

為了避免風(fēng)輪出故障時(shí)，空氣由天窗進(jìn)入機(jī)艙沿塔筒向下逆流，上述機(jī)艙頂面的缺口另一側(cè)設(shè)有可與倒“L”形擋板及擋板兩側(cè)的固定板形成封閉的活動(dòng)門扇。

本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的節(jié)能冷卻降溫系統(tǒng)，與現(xiàn)有的水冷卻系統(tǒng)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1、利用塔筒的煙囪效應(yīng)，讓自然風(fēng)與位于塔筒內(nèi)的不銹鋼管表面充分接觸并帶走熱量，使位于不銹鋼管內(nèi)帶有變頻器發(fā)熱元件熱量的冷卻液迅速降溫，在無(wú)需使用鼓風(fēng)機(jī)的情況下，能達(dá)到很好的冷卻降溫效果；由于每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就可省卻兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的使用，每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的功率是4千瓦，一年就可節(jié)省大約７萬(wàn)度電，一個(gè)5萬(wàn)千瓦的風(fēng)電場(chǎng)有25個(gè)發(fā)電機(jī)組，每年就可節(jié)省大約175萬(wàn)度電，不僅可大大節(jié)省能源，而且可大大降低整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)境噪音。