專利名稱：風力發電機組內部環境控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電機組內部環境控制系統。
背景技術：
眾所周知，風力發電機能有效地將風能轉換成電能。因此，風電場通常選擇在風能資源豐富的地區，并結合地形、地質和交通、電網條件確定，既可以選擇安裝在陸地上，也可以選擇安裝在海上或者潮間帶。但是，無論風力發電機組是安裝在陸地上還是安裝在海上或者潮間帶，控制發電機組內部的環境同時防止發電機組的各個部件腐蝕都是一個必須要解決的問題。陸地風電場很多是建在沙塵較大且風資源豐富的地區，建立在這些地區的風力發電機組需要在間隙位置采用多種封閉間隙的方法阻止帶沙塵的空氣進入機組內部，但是風力發電機組存在多處轉動聯接處，轉動聯接處的空隙是不可避免的，所以目前建立在沙塵較大地區的風力發電機組無法從根本上杜絕沙塵侵入機組對機組造成的影響。海上有著豐富的風資源和廣闊的開發面積，因此隨著陸地風場資源的日趨飽和，世界范圍內各主要風機制造商都開始把發展重點向海上轉移。但是把風力發電機組從陸地轉移到海上還有很多的特殊問題需解決。其中海面上的空氣有趨于飽和的水蒸汽，有高濃度的鹽顆粒或鹽霧，這兩者若進入風力發電機組內部環境，則會由于日積月累的腐蝕對機組內部的各種功能設備造成致命的損壞。因為海鹽顆粒主要成份為氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂，這些氯化鹽溶于液態水即以電離狀態存在并形成強腐蝕介質，其中電解氯離子滲透腐蝕力強，可以滲透金屬鈍化膜腐蝕底材，進而腐蝕機組內部的各種功能設備。風力發電機組內部分布著各種功能設備，從環境控制角度分析這些設備分為三類(1)有獨立循環冷卻系統的設備，如變流、箱變、發電機等；(2)在柜體壁面加裝排風扇 散熱的設備，如控制柜、變頻柜等；(3)靠自然對流散熱的設備，如輸送電纜、受太陽輻射的塔筒壁等。其中第(I)類設備雖然有獨立的循環冷卻系統，但是這些設備的冷卻系統并不能把產生的熱量全都帶走，并且冷卻系統設備自身也會產生一定的熱量，第(2)類設備把產生的熱量通過排風扇排放到機組內部環境中，第(3)類設備產生的熱量主要通過自然對流的方式排放到機組內部環境中，這三類設備產生的熱量累積會導致機組內部環境溫度的升高，當溫升達到一定值時會導致機組內各部件產生各種類型的故障。目前各風機制造商僅關注主要發熱設備的冷卻，對機組內部環境參數情況未引起足夠重視。但是，在機組運行過程中發生的故障很多都是環境溫度過高或過低或者環境相對濕度過大造成的，也有很多故障是由于外部帶有腐蝕性成分或者沙塵的空氣進入到機組內部引起的機組內部電子元器件損壞。因此，風力發電機從陸地轉移到海上必須要控制好機組內部環境中的鹽顆粒或鹽霧濃度及機組內部濕度、溫度等參數變化。為了解決上述問題，目前有部分風力發電機組制造商通過在塔筒底部進行局部環境控制，其首選對塔筒底部擺放設備的空間進行密封，除設計的通風口無其他間隙的地方。外界環境中的風經由風力發電機組間隙進入機艙后，在機艙中經過防腐系統處理后被變頻風扇引入塔筒底部，用以而保證了風力發電機組內部空間的空氣流通和質量。此外，還有一部分風機制造商把主要電氣設備放在塔筒底部，如圖I所示，整個塔筒底部除進出通風口外的空間形成了一個密閉的空間，形成的該密閉空間對頂層17密封，外界空氣經過濾器14過濾后通過通風管15引入機組內部，并通過出風口風扇16將機組內部空氣抽出，以保證風力發電機組內部空間的空氣的流通和空氣質量。但是，上述處理方式需要對局部空間密封，對設計和制造提出了很高的要求，增加了設計和制造成本，而且風機塔筒內部必然要走電纜，這就需要對電纜孔密封，增加了密封成本。而且，上述兩種方法僅對塔筒底部空間作了控制，對塔筒底部以外的大部分空間無能為力，而且也無法控制輪轂里面的環境，使得環境控制設備工作效率不高。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種風力發電機組內部環境控制系統，用于控制風力發電機組內部環境溫度和相對濕度在一定數值范圍內，而且該環境控制系統可以有效阻止外界環境中帶有腐蝕性成分的空氣或者沙塵進入風力發電機組內部，為發電機組內各設備長期穩定運行提供前提條件。本實用新型提供了一種風力發電機組內部環境控制系統，所述內部環境控制系統包括設置在塔筒下部的進風口處的過濾處理器、通風管和變頻風扇，過濾處理器通過通風管與變頻風扇連接，所述變頻風扇給機組的內部空間送風以及維持機組的內部空間的氣壓高于外界環境的氣壓。所述過濾處理器可包括沿著進風方向順次設置氣流路徑上的氣液分離器、中效過濾器、亞高效過濾器和加熱器。所述過濾處理器還可包括設置在氣液分離器下部的排水管。所述過濾處理器還可包括設置在加熱器出風側的相對濕度傳感器。所述過濾處理器還可包括感測中效過濾器的通風阻力的第一壓差傳感器。所述過濾處理器還可包括感測亞高效過濾器的通風阻力的第二壓差傳感器。所述內部環境控制系統還可包括設置在機組的內部空間與外界通風的間隙處的壓差傳感器。所述壓差傳感器可包括設置在機組的葉片的根部與機組的導流罩之間的間隙處的壓差傳感器、設置在機組導流罩和發電機之間的間隙處的壓差傳感器、設置在機組發電機和機艙罩之間的間隙處的壓差傳感器和設置在機組的機艙偏航位置的間隙處的壓差傳感器。本實用新型的風力發電機組內部環境控制系統能夠阻止外界環境中帶有沙塵或腐蝕性物質的空氣通過間隙位置侵入機組內部，控制機組內部環境的溫度和相對濕度維持在保證風力發電機組內部各功能設備長期穩定運行的范圍內。
通過
以下結合附圖對本實用新型的實施例的描述，本實用新型的上述特點和發明目的將會變得更加清楚，其中圖I是現有技術中的風力發電機組內部環境控制系統的示圖；[0021]圖2是根據本實用新型的風力發電機組內部環境控制系統的示圖；圖3是圖2中的過濾處理器的示意圖。
具體實施方式
下面，將參照附圖描述本實用新型的示例性實施例的風力發電機組內部環境控制系統。 如圖2所示，根據本實用新型的示例性實施例的風力發電機組內部環境控制系統其包括設置在機組塔筒下部的進風口處的過濾處理器I、通風管2，變頻風扇3。過濾處理器I通過通風管2與變頻風扇3連接。過濾處理器I具有除液態水、除鹽霧、除沙塵以及降低相對濕度的功能，其具體結構如圖3所示。過濾處理器I主要包含以下幾個部分外框102、氣液分離器101、中效過濾器103、亞高效過濾器104、加熱器105、相對濕度傳感器106、排水管107、第一壓差傳感器108和第二壓差傳感器109。氣液分離器101布置在外框102的前端，中效過濾器103、亞高效過濾器104、加熱器105布置在外框102中，并順次布置在氣液分離器101的后側，S卩，氣液分離器101、中效過濾器103、亞高效過濾器104、加熱器105沿著氣流方向順序布置。相對濕度傳感器106布置在加熱器105的出風側，用于感測進入發電機組的內部空間的空氣的相對濕度。排水管107布置在氣液分離器101的下側，用于將由氣液分離器101過濾掉的液態水汽或鹽霧排出系統。第一壓差傳感器108布置在中效過濾器103的進風側和出風側，用于檢測中效過濾器103的通風阻力。第二壓差傳感器109布置在亞高效過濾器104的進風側和出風側，用于檢測亞高效過濾器104的通風阻力。當變頻風扇3運行后，外界環境中的帶有沙塵和鹽霧的空氣被吸入過濾處理器1，首先進入氣液分離器101 (例如，氣液分離器可以是葉片式氣液分離器也可以是網狀氣液分離器，本實用新型不限于此)，在氣液分離器101的作用下空氣中含有的液態水汽或者鹽霧會被過濾掉最終通過排水管107排出系統。除去液態水后的空氣首先進入中效過濾器103。例如，可以采用過濾等級為F6左右的中效過濾器，但是，本實用新型不限于此，本領域技術人員可以根據風力發電機的安裝地區進行相應選擇。經過中效過濾器103后空氣會進入亞高效過濾器104。例如，可以選擇過濾等級為HlO左右的亞高效過濾器，同樣，本領域技術人員可以根據風場地址選擇合適過濾等級的亞高效過濾器。經過亞高效過濾器104過濾后的空氣經加熱器105被加熱，相對濕度降低。機組內部的控制臺通過監控相對濕度傳感器106的實時值調節加熱器105的加熱功率，保證環境控制處理器出風空氣的相對濕度低于預定值，例如，60 %。外界空氣經過過濾處理器I的處理后滿足風力發電機組內部各設備長期穩定運行的要求。變頻風扇3運行過程中，控制臺會監控中效過濾器103的壓差傳感器108和亞高效過濾器104的壓差傳感器109的實時值。隨著運行時間的累積，過濾器內吸附的塵顆粒會逐漸增多，通風阻力會逐漸增大，壓差傳感器測量的值也會逐漸增大，通過使得變頻風扇的頻率與壓差傳感器的值建立關系式，壓差傳感器的值變大時增大通風機的工作頻率以保證變頻風扇的送風壓力和送風量，當壓差傳感器的值達到設定值時發出更換相應的過濾器濾芯的提醒。根據本實用新型的風力發電機組內部的環境控制系統的整體工作過程為把外界環境空氣經過濾處理器I處理后經過通風管2由變頻風扇3送入機組內部，使得送入機組的空氣以一定的風速和壓力進入，在塔筒4底部吸收熱量(不僅僅是加熱器105處的熱量，更主要的是布置在塔筒底部的電氣設備所發熱量)后在送風壓力及煙 效應的雙重作用下沿塔筒向上流動，流經塔筒頂部平臺空間10通過發電機9進入輪轂8，最后通過葉片7根部與導流罩的間隙和機艙11偏航處的間隙排放到外部環境中，阻止了外界環境中帶有沙塵或腐蝕性物質的空氣進入 機組，保證了機組內部的空氣都是經過過濾處理器處理的，為風力發電機組長期穩定運行提供了基礎條件。變頻風扇3能夠根據機組的實時運行情況給機組內部空間送風以及維持機組內部各局部空間的正壓值。在機艙偏航位置間隙處配置壓差傳感器5，在葉片與導流罩根部配置壓差傳感器6。除了壓差傳感器6之外，還可在機組導流罩和發電機之間的間隙處、機組發電機和機艙罩之間的間隙處等設置壓差傳感器。由于外界風速處于實時變化狀態，需要根據實際情況實時調整變頻風扇的工作頻率，當其中任一壓差傳感器的監測值低于設定值即增大變頻風扇的頻率，確保在間隙位置處機組的內部壓力高于外界環境壓力，從而確保了外界環境中帶有沙塵或腐蝕性特質的空氣不會侵入機組內部。機組內部環境的溫度變化也會改變變頻風扇的工作頻率，當機組內部環境溫度升高時風扇工作頻率增大送風量增大，從而使機組內部環境溫度維持在理想狀態。本實用新型技術方案能夠帶來至少如下有益效果(I)利用變頻通風機通過風力發電機組間隙位置的壓差傳感器的監測實時調整通風機的工作頻率，使整個風力發電機內部壓力時刻保持在高于外界環境壓力的狀態，阻止了外界環境中帶有沙塵或腐蝕性物質的空氣侵入機組內部。(2)通過建立溫濕度控制系統，使機組內部環境的溫度和相對濕度維持在一個適合設備長期穩定運行的范圍內。(3)機組內部的空氣都是用通風機主動送入的，經過環境控制處理器嚴格處理過的，能夠保證機組內部各設備的長期穩定運行。(4)在機組間隙位置處采取主動向外界漏風的方式一方面阻止了外界帶有沙塵或腐蝕性物質的空氣侵入機組內部，另一方面可以起到保護安裝在機組的間隙位置附近(包括安裝在機組內部和處于外界環境中的)的設備的作用。由于微正壓的作用，間隙位置附近的空氣流動以從機組內部間隙出來的經過處理的空氣為主，保護了機組間隙位置附近的設備，而風力發電機組的間隙位置主要在轉動聯接部位，轉動聯接部位附近會安裝比較重要的設備或零件，本實用新型對保護這些部位的設備或零件也起到了重要作用。因此，本實用新型的風力發電機組內部的環境控制系統能夠實現對整個塔筒空間、塔筒頂部平臺空間、輪轂空間和機艙空間的防腐蝕控制、溫度控制、濕度控制。
權利要求1.一種用于風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述內部環境控制系統包括設置在塔筒下部的進風口處的過濾處理器、通風管和變頻風扇，過濾處理器通過通風管與變頻風扇連接，所述變頻風扇給風力發電機組的內部空間送風以及維持風力發電機組的內部空間的氣壓高于外界環境的氣壓。
2.如權利要求I所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述過濾處理器包括沿著進風方向順次設置氣流路徑上的氣液分離器、中效過濾器、亞高效過濾器和加熱器。
3.如權利要求2所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述過濾處理器還包括設置在氣液分離器下部的排水管。
4.如權利要求2所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述過濾處理器還包括設置在加熱器出風側的相對濕度傳感器。
5.如權利要求2所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述過濾處理器還包括感測中效過濾器的通風阻力的第一壓差傳感器。
6.如權利要求2所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述過濾處理器還包括感測亞高效過濾器的通風阻力的第二壓差傳感器。
7.如權利要求I所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述內部環境控制系統還包括設置在機組的內部空間與外界通風的間隙處的壓差傳感器。
8.如權利要求7所述的風力發電機組內部環境控制系統，其特征在于，所述壓差傳感器包括設置在機組的葉片的根部與機組的導流罩之間的間隙處的壓差傳感器、設置在機組導流罩和發電機之間的間隙處的壓差傳感器、設置在機組發電機和機艙罩之間的間隙處的壓差傳感器和設置在機組的機艙偏航位置的間隙處的壓差傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種風力發電機組內部環境控制系統，所述風力發電機組內部環境控制系統包括設置在塔筒下部的進風口處的過濾處理器、通風管和變頻風扇，過濾處理器通過通風管與變頻風扇連接，所述變頻風扇給機組的內部空間送風以及維持機組的內部空間的氣壓高于外界環境的氣壓。本實用新型的風力發電機組內部環境控制系統能夠阻止外界環境中帶有沙塵或腐蝕性物質的空氣通過間隙位置侵入機組內部，控制機組內部環境的溫度和相對濕度維持在保證電氣設備長期穩定運行的范圍內。
文檔編號F03D11/00GK202360305SQ20112050156
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者吳立洲, 張新剛 申請人:新疆金風科技股份有限公司