專利名稱：海上風力發電機組的冷卻系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電領域，尤其是涉及海上風力發電機組的冷卻系統。
背景技術：
風能是一種清潔的可再生能源，1996年以來，全球風電裝機容量呈年均30%增長，2009年底超過1. 58億kW。我國風能裝機容量0. 25億kW，占世界第二位。風力發電機組運行時，在齒輪箱、發電機和變流控制器三大部件上會產生大量的熱量。這些熱量若不及時排走，將會使風力發電機組效率大大降低，乃至最終癱瘓。因此， 配備性能優良、降溫迅速的冷卻系統，是保證風力發電機組長期、正常運轉的不可或缺的重要措施。目前，相當一部分的風力發電機組，是采用強制通風的方式，對三大發熱部件進行直接冷卻。這種方式在風電機組裝機容量不大(kW級)，發熱量相對較小的情況下，可以達到降溫要求，對機組效率影響不大。但目前，風電的裝機容量正從kW級向麗級發展。更大的裝機容量意味著發熱量更大，冷卻設備的性能在一定程度上決定了裝機容量的大小。此時，直接通風冷卻的方式再也不能達到機組的降溫要求，必須使用液體循環冷卻的方式。現有的液體循環冷卻系統大致如下循環液將三大部件的熱量帶走，通過泵輸送到外置的換熱器。換熱器為一般為空冷模式，具有一定速度的空氣流在換熱器外表面穿過， 將流經換熱器內部的循環液熱量帶走，降溫后的循環液再回到發熱部件，吸收熱量，形成冷卻循環。這種冷卻方式是以空氣為最終冷源，由于空氣的質量流量較小，因此冷卻效果有限，在機組容量增大，發熱量更大時，很難滿足冷卻要求。同時，如果這種冷卻系統用在海上風電機組，會帶來更嚴重的問題。由于海面上的空氣潮濕而且含有鹽分，很容易就造成空冷換熱器的腐蝕和損壞，壽命大大縮短。我國可利用的風能儲量約10億kW，陸地的儲量僅占25%，海上的儲量占了 75%， 因此必須尋求一種真正適用于海水風電機組的、行之有效的冷卻系統。
發明內容
本發明的目的在于提供一種適用于海上風電機組的冷卻系統。該冷卻系統以海水作為冷源，循環液作為冷卻介質，可以有效改善風電機組的冷卻效果以及冷卻系統的使用
壽命O為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案海上風力發電機組的冷卻系統， 包括有設置在機艙內的依次首尾連接并構成回路的循環泵、過濾裝置、散熱器、加熱部件、 三通電磁閥、膨脹罐；在所述散熱器和加熱部件之間連接的管路上依次設有溫度檢測裝置、 壓力檢測裝置；還具有設置在海水中的海水冷卻器，所述海水冷卻器分別與三通電磁閥和膨脹罐連接，還包括有電控裝置，其分別與溫度檢測裝置、壓力檢測裝置、加熱部件、膨脹罐、循環泵電連接。 在所述膨脹罐上設有安全閥和氣泵，所述電控裝置通過氣泵與膨脹罐連接。所述的散熱器外表面與齒輪箱、發電機和變流控制器等發熱部件緊密接觸，從而保證傳熱迅速。散熱器內部設置有多個流道，以使循環液從中經過，把熱量帶走。流道內表面采用內螺紋或者內肋結構，以擴大換熱面積、增強擾動，從而強化換熱效果。所述的海水冷卻器外表面浸泡在海水中，內部設有多個流道。循環液在散熱器部件吸收熱量后，流經海水冷卻器內部的流道，散發熱量。海水冷卻器外表面設計有鰭片，以增大換熱面積和強化換熱效果。由于海水冷卻器浸泡在海水中，避免了與空氣接觸可能造成的鹽霧腐蝕隱患。所述的膨脹罐可以釋放或者儲存能量，從而使整個冷卻系統內部循環液的壓力保持穩定。膨脹罐與安全閥、氣泵等穩壓輔助裝置配合使用，當壓力過高時，安全閥打開而泄壓，壓力不足時啟動氣泵增壓。所述的循環泵是整個冷卻系統的動力源，通過循環泵的運轉，循環液依次經過散熱器、海水冷卻器、膨脹罐、循環泵、過濾器等部件，把發熱部件的熱量帶走，完成冷卻過程。所述的三通電磁閥是用于調節進入海水冷卻器的循環液流量，從而維持循環液的溫度在合適的范圍內。所述的過濾裝置，主要是保證進入散熱器的循環液的潔凈度，使其不會由于含有雜質而堵塞管路。所述的壓力檢測裝置、溫度檢測裝置是用于對系統的相關溫度、壓力參數進行檢測，反饋系統的運行狀況。所述的電控裝置是根據上述壓力檢測裝置、溫度檢測裝置所反饋的參數，對循環泵、氣泵、電磁閥等部件進行調節控制，使系統高效、穩定運行。本發明與現有技術相比，具有如下優點1、由于海水溫度低，海水的換熱質量流量大，因此本發明中使用海水作為最終冷源的系統，與現有的以空氣為冷源的系統相比，具有更高的冷卻效率，適應于更大容量的風力發電機組的發展與應用。2、由于海水冷卻器浸泡在海水中，避免了現有冷卻系統的空氣換熱器在長期使用過程中的鹽霧腐蝕現象。
圖1為本發明的系統結構示意圖；圖2為本發明海水冷卻器的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的內容做進一步詳細說明。實施例請參閱圖1和圖2所示，海上風力發電機組的冷卻系統，包括有設置在機艙內的依次首尾連接并構成回路的循環泵1、過濾裝置2、散熱器3、加熱部件6、三通電磁閥7、膨脹罐 9 ；在散熱器3和加熱部件6之間連接的管路上依次設有溫度檢測裝置4、壓力檢測裝置5 ；還具有設置在海水中的海水冷卻器8，海水冷卻器8分別與三通電磁閥7和膨脹罐9連接， 還包括有電控裝置12，其分別與溫度檢測裝置4、壓力檢測裝置5、加熱部件6、膨脹罐9、循環泵1電連接。 海水冷卻器8包括循環液出口總管21、分流管22、循環液流道23、循環液進口總管 25，循環液出口總管21與分流管22連接，分流管22分成多條支路分別與循環液流道23連接，循環液流道23另一端連接到循環液出口總管21，并在循環液流道23外表面上設有鰭片 24。循環液從海水冷卻器8的循環液進口總管25進入，通過分流管22分成多個流路后，進入海水冷卻器8內部的多個的循環液流道23。循環液在流道流動時，通過流道外的鰭片將熱量散發到海水中。冷卻后的循環液最后經過循環液出口總管21流出海水冷卻器，回到發熱部件的散熱器，繼續循環吸熱。在膨脹罐9上設有安全閥10和氣泵11，電控裝置12通過氣泵11與膨脹罐9連接。本實施例工作過程如下，結合圖1所示在循環泵1的驅動下，循環液經過過濾裝置2后，進入風電機組發熱部件的散熱器3，將其中的熱量帶走；然后經過三通電磁閥7，再進入海水冷卻器8釋放熱量，最后循環液經過膨脹罐9后回到循環泵1，完成冷卻循環。電控裝置12根據溫度檢測裝置4 (本實施例中選取溫度計)的反饋信號，控制三通電磁閥7的開度以及加熱部件6的開停。電控裝置12根據壓力檢測裝置5 (本實施例中選取壓力表)的反饋信號，控制膨脹罐9的開停。當膨脹罐內部壓力過大時，安全閥10自動動作，進行泄壓，確保系統運作安全可罪。上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
1.海上風力發電機組的冷卻系統，其特征在于包括有設置在機艙內的依次首尾連接并構成回路的循環泵(1)、過濾裝置(2)、散熱器(3)、加熱部件(6)、三通電磁閥(7)、膨脹罐(9)；在所述散熱器(3)和加熱部件(6)之間連接的管路上依次設有溫度檢測裝置(4)、 壓力檢測裝置(5)；還具有設置在海水中的海水冷卻器(8)，所述海水冷卻器(8)分別與三通電磁閥(7)和膨脹罐(9)連接，還包括有電控裝置(12)，其分別與溫度檢測裝置(4)、壓力檢測裝置(5)、加熱部件(6)、膨脹罐(9)、循環泵(1)電連接。
2.如權利要求1所述的海上風力發電機組的冷卻系統，其特征在于在所述膨脹罐(9) 上設有安全閥(10)和氣泵(11)，所述電控裝置(12)通過氣泵(11)與膨脹罐(9)連接。
3.如權利要求1所述的海上風力發電機組的冷卻系統，其特征在于所述海水冷卻器 (8)包括循環液出口總管(21)、分流管(22)、循環液流道(23)、循環液進口總管(25)，循環液出口總管(21)與分流管(22)連接，分流管(22)分成多條支路分別與循環液流道(23) 連接，循環液流道(23)另一端連接到循環液出口總管(21)，并在循環液流道(23)外表面上設有鰭片(24)。
全文摘要
本發明公開了海上風力發電機組的冷卻系統，包括有設置在機艙內的依次首尾連接并構成回路的循環泵、過濾裝置、散熱器、加熱部件、三通電磁閥、膨脹罐；在所述散熱器和加熱部件之間連接的管路上依次設有溫度檢測裝置、壓力檢測裝置；還具有設置在海水中的海水冷卻器，所述海水冷卻器分別與三通電磁閥和膨脹罐連接，還包括有電控裝置，其分別與溫度檢測裝置、壓力檢測裝置、加熱部件、膨脹罐、循環泵電連接。由于海水溫度低，海水的換熱質量流量大，因此本發明中使用海水作為最終冷源的系統，與現有的以空氣為冷源的系統相比，適應于更大容量的風力發電機組的發展與應用。由于海水冷卻器浸泡在海水中，避免了現有冷卻系統的空氣換熱器在長期使用過程中的鹽霧腐蝕現象。
文檔編號F03D11/00GK102220946SQ20111011714
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者何世輝, 馮自平, 林用滿, 韓穎, 高日新, 黃沖 申請人:中國科學院廣州能源研究所