一種風力發電機組及其變流器的水冷系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風力發電機組及其變流器的水冷系統，水冷系統包括主回路，主回路上設有水泵，還包括散熱裝置，散熱裝置設在分支回路上，主回路上還設有自動控制閥，自動控制閥具有與水泵連通的主工作口、與主回路上的對應管段連通的第一分支工作口和與分支回路連通的第二分支工作口，分支回路的一端與主回路連通、另一端與所述第二分支工作口連通，自動控制閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口與第一分支工作口導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口與第二分支工作口導通的第二工位。在變流器的溫度較低時，液態介質不再經過散熱裝置，只有當溫度較高時，才流入散熱裝置中以進行冷卻散熱，延長了散熱裝置的使用壽命。
【專利說明】
一種風力發電機組及其變流器的水冷系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種風力發電機組及其變流器的水冷系統。
【背景技術】
[0002]風力發電技術正朝著單機功率增大、葉片長度加長、塔筒高度增加、各類控制技術逐步改進及海上風電的方向發展。發電功率的增加，相應的部件發熱功率也增大。齒輪箱、發電機和變流器是主要的發熱部件，解決主要部件的散熱是風力發電發展的關鍵點之一。
[0003]變流器冷卻系統的功能是將變流器產生的熱量及時釋放到外界環境中，在風機運行過程中通過熱交換達到一種相對的熱平衡。傳統的空-空冷卻方式因為尺寸增大，機組方案布置難度加大，同時高昂的制作成本也阻礙了其在大型風電機組的應用。
[0004]在授權公告號為CN204068670U的中國實用新型專利中公開了一種風力發電機組功率組件的水冷系統，包括與風力發電機組的變流器串聯成回路的主栗、加熱裝置和散熱裝置，主栗和加熱器布置在一個柜體內，水冷系統還包括設在柜體外并位于變流器和散熱裝置之間的分流閥，分流閥的進口與變流器相連，其第一出口和第二出口分別通過水管與主栗散熱裝置相連。上述的這種水冷系統在工作時，當環境溫度低于變流器的啟動溫度時，主栗驅動管路中的液態介質循環，同時啟動加熱裝置，完成對循環介質的加熱，此時，分流閥控制循環介質直接回到主栗，不經過散熱裝置。而當變流器工作時，變流器產生熱量，此時，加熱裝置不再工作，通過控制使液態介質流入散熱裝置，由散熱裝置對液態介質進行冷卻，實現水冷系統的散熱功能。
[0005]但這種水冷系統中只要需要對變流器進行冷卻，就需要使液態介質通過散熱裝置，就需要啟動散熱裝置。實際上，由于工況及工作時間的原因，變流器在開啟工作時間較短時，所產生的熱量有限，不需要啟動散熱裝置，只依靠正常狀態下的液態介質即可滿足變流器的冷卻降溫需要，此時，啟動散熱裝置實際上是一種浪費，不僅浪費能源，也縮短了散熱裝置實際使用壽命。
【發明內容】
[0006]本實用新型提供一種風力發電機組變流器的水冷系統，以解決現有技術中只要對變流器進行降溫就需要啟動散熱裝置的技術問題；同時，本實用新型還提供一種使用上述水冷系統的風力發電機組。
[0007]本實用新型所提供的風力發電機組變流器的水冷系統的技術方案是:一種風力發電機組變流器的水冷系統，包括用于與變流器的進出液口對應連通的主回路，主回路上串設有水栗，水冷系統還包括散熱裝置，水冷系統還包括分支回路，散熱裝置串設在分支回路上，主回路上還設有自動控制閥，自動控制閥具有與水栗連通的主工作口、與主回路上的對應管段連通的第一分支工作口和與分支回路連通的第二分支工作口，分支回路的一端與主回路連通、另一端與所述第二分支工作口連通，自動控制閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口與第一分支工作口導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口與第二分支工作口導通的第二工位。
[0008]所述的自動控制閥為溫控閥。
[0009]所述的主回路上串設有加熱裝置，水冷系統包括將所述加熱裝置、所述溫控閥及所述水栗集成裝配在一起以形成水栗組模塊的閥體，水栗和加熱裝置均固定安裝在所述閥體上，溫控閥設置在所述閥體中。
[0010]所述的水栗組模塊具有與變流器的出液口連通的第一輸入口、與散熱裝置的進液口連通的第二輸出口及與散熱裝置的出液口連通的第二輸入口，所述閥體中設有對應連通溫控閥的主工作口與水栗的回液口、連通第一輸入口與加熱裝置的進液口、連通加熱裝置的出液口與第二輸出口、連通加熱裝置的出液口與溫控閥的第一分支工作口、連通第二輸入口與溫控閥的第二分支工作口的相應內部管路。
[0011]所述的水栗的出水口處設有溫度傳感器，散熱裝置包括散熱風扇，散熱風扇由散熱電機驅動，散熱電機控制連接有用于根據溫度傳感器檢測的溫度高低控制散熱電機轉速的電機控制器。
[0012]所述的主回路連通有用于在主回路液態介質壓力下降到設定值時發出報警信號的壓力開關。
[0013]所述的主回路連通有用于在主回路液態介質壓力超過設定值時動作以進行泄流的安全閥。
[0014]本實用新型還提供一種使用上述水冷系統的風力發電機組的技術方案是:一種風力發電機組，包括塔筒，塔筒中設有變流器，還包括用于對變流器進行降溫的水冷系統，水冷系統包括散熱裝置和與變流器的進出液口對應連通的主回路，主回路上串設有水栗，水冷系統還包括分支回路，散熱裝置串設在分支回路上，主回路上還設有自動控制閥，自動控制閥具有與水栗連通的主工作口、與主回路上的對應管段連通的第一分支工作口和與分支回路連通的第二分支工作口，分支回路的一端與主回路連通、另一端與所述第二分支工作口連通，自動控制閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口與第一分支工作口導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口與第二分支工作口導通的第二工位。
[0015]所述的自動控制閥為溫控閥。
[0016]所述的主回路上串設有加熱裝置，水冷系統包括將所述加熱裝置、所述溫控閥及所述水栗集成裝配在一起以形成水栗組模塊的閥體，水栗和加熱裝置均固定安裝在所述閥體上，溫控閥設置在所述閥體中，所述的水栗組模塊布置在所述塔筒中，所述散熱裝置布置在所述塔筒外。
[0017]本實用新型的有益效果是:本實用新型所提供的風力發電機組變流器的水冷系統中，由自動控制閥根據主回路中液態介質溫度的高度處于不同的工位，這樣一來，當變流器剛剛啟動時，工作時間不長，其散發的熱量不多，主回路中的經過變流器的液態介質溫度不高，此時，自動控制閥將處于第一工位，使得主工作口與第二分支工作口導通，這樣，液態介質就不再經過散熱裝置而是直接流回水栗，不需要啟動散熱裝置，只有當變流器工作較長時間而產生較多熱量時，液態介質溫度較高，自動控制閥將處于第二工位，使得主工作口與第二分支工作口連通，將分支回路串入主回路中，液態介質將經過散熱裝置冷卻后再流回油栗。這樣一來，在變流器的溫度較低時，用于冷卻變流器的液態介質不再經過散熱裝置而直接回到水栗，只有當溫度較高時，才流入散熱裝置中以進行冷卻散熱，進而有效提高了散熱裝置的利用率，降低了散熱裝置的工作時間，延長了散熱裝置的使用壽命。
[0018]進一步地，自動控制閥為溫控閥，便于實現整個水冷系統的自動化控制。
[0019]進一步地，主回路上設置加熱裝置，這樣可以輔助變流器啟動。而且，將加熱裝置、溫控閥及水栗集成裝配在閥體上以形成水栗組模塊，便于水冷系統的裝配。
[0020]進一步地，在水栗的出水口處設有溫度傳感器，根據溫度傳感器檢測到的信號，通過電機控制器驅動散熱電機以不同的轉速工作，從而控制散熱裝置的散熱效率。
[0021]進一步地，主回路上連通壓力開關，這樣可以在液態介質壓力下降到設定值發出報警信號，以提示使用者。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型所提供的風力發電機組變流器的水冷系統的一種實施例的結構示意圖；
[0023]圖2是圖1所示水冷系統原理圖；
[0024]圖3是圖1所示水冷系統中水栗組模塊的結構示意圖；
[0025]圖4是水冷散熱器的結構示意圖；
[0026]圖5是本實用新型所提供的風力發電機組的一種實施例的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1至圖4所示，一種風力發電機組變流器的水冷系統的實施例，該實施例中的水冷系統包括用于與變流器的進出液口對應連通的主回路100，主回路100上串設有水栗I及加熱裝置3，并且，此處的水冷系統還包括分支回路200，分支回路200上串設有散熱裝置4，散熱裝置4包括板式換熱器42和散熱風扇41，散熱風扇41由散熱電機43驅動，在主回路100上設有自動控制閥，該自動控制閥具體為溫控閥5，溫控閥5具有與水栗I連通的主工作口 51、與主回路100上的對應管段連通的第一分支工作口 52和與分支回路200連通的第二分支工作口 53，溫控閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口 51與第一分支工作口 52導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口 51與第二分支工作口 53導通的第二工位。當溫控閥5處于第一工位時，分支回路并未被串入主回路中，流過變流器2的液態介質不會經過散熱裝置4而流回水栗。而當溫控閥5處于第二工位時，分支回路被串入主回路100中，主回路中的液態介質將由散熱裝置4冷卻散熱后流回水栗。
[0028]實際上，在本實施例中，加熱裝置3、溫控閥5及水栗I通過閥體13集成裝配在一起以形成水栗組模塊20，水栗I和加熱裝置3均固定安裝在閥體13上，溫控閥5設置在閥體13中。在水栗I上設有與變流器2的進液口連通的第一輸出口 101，水栗組模塊20具有與變流器2的出液口連通的第一輸入口 131、與散熱裝置4的進液口連通的第二輸出口 132及與散熱裝置4的出液口連通的第二輸入口 133。在閥體13中設有對應連通溫控閥5的主工作口 51與水栗I的回液口、連通第一輸入口 131與加熱裝置3的進液口、連通加熱裝置3的出液口與第二輸出口 132、連通加熱裝置3的出液口與溫控閥5的第一分支工作口 51、連通第二輸入口 133與溫控閥5的第二分支工作口 53的相應內部管路。
[0029]本實施例中，在水栗I的出水口處設有溫度傳感器12，散熱裝置4的散熱電機43控制連接有用于根據溫度傳感器12檢測的溫度高低控制散熱電機轉速的電機控制器。
[0030]在水栗I的出口處設有膨脹罐11，可以在膨脹罐中預充氮氣，其作用相當于隔膜式蓄能器，正常情況下通過膨脹罐把壓力能轉化成彈性勢能儲存起來并維持栗出口壓力的穩定。當栗出口壓力出現波動時，膨脹罐釋放或儲存能量參與系統的調節。
[0031]在水栗I的出口還設有安全閥，當主回路液態介質壓力超過設定值動作以進行泄流，維持系統壓力的穩定。
[0032 ]在水栗I的出口設有自動排出主回路中氣體的排氣閥6。在水栗I的出口處還設有壓力開關8，該壓力開關用于在主回路液態介質壓力下降到設定值時發出報警信號。
[0033]實際上，在水栗I出口設有壓力表7，可檢測水栗出口的壓力值。水栗I的出口設有充水球閥10，系統正常工作時常閉，當系統需要加注冷卻介質時把球閥打開，連接到外部動力設備向系統管路內添加冷卻介質。
[0034]本實施例所提供的變流器的水冷系統工作時，將主回路100對應與變流器2的進出液口連通，如果液態介質的溫度過低，無法滿足變流器的正常啟動需求時，可啟動加熱裝置3以對主回路中的液態介質進行加熱，滿足變流器的啟動需求。當變流器啟動起來后，工作較短時間內，產生的熱量不多，如當液態介質溫度不超過設定值25°時，溫控閥5處于第一工位，散熱裝置4并未串入主回路100中，液態介質不經過散熱裝置4。而當液態介質的溫度高于25°時，溫控閥處于第二工位，將散熱裝置4串入主回路中，液態介質將流入散熱裝置中，經過冷卻散熱后流入水栗，實現散熱。本實施例所提供的水冷系統中可以根據實際冷卻需要，通過溫控閥控制是否將散熱裝置串入主回路中，從而提高散熱裝置的利用率，減少了散熱裝置的啟動次數和工作時間，有效延長了散熱裝置的使用壽命。
[0035]而且，在水栗的出口處設置溫度傳感器，通過檢測實際溫度，由電機控制器輸出控制信號，以控制散熱電機的轉速，進而控制散熱裝置的散熱功率，節能效果較好。
[0036]本實施例中，將加熱裝置、溫控閥及水栗固定的集成裝配在閥體上以形成水栗組模塊，安裝較為方便。在其他實施例中，也可以將加熱裝置、溫控閥及水栗分開布置。
[0037]本實施例中，自動控制閥采用現有技術中的溫控閥，在其他實施例中，自動控制閥也可以采用溫度傳感器、PLC控制器及電磁閥相配合的控制模塊。
[0038]如圖5所示，一種風力發電機組的實施例，該實施例中的風力發電機組包括塔筒30，塔筒30中設有變流器2，還包括用于對變流器2進行降溫的水冷系統，此處的水冷系統的結構與上述變流器的水冷系統的結構相同，在此不再贅述。
[0039]本實施例中，可將水栗組模塊20安裝在塔筒30內部，這樣可以保護水栗組模塊，而將散熱裝置4布置在塔筒30外部，便于散熱裝置的有效散熱。
【主權項】
1.一種風力發電機組變流器的水冷系統，包括用于與變流器的進出液口對應連通的主回路，主回路上串設有水栗，水冷系統還包括散熱裝置，其特征在于:水冷系統還包括分支回路，散熱裝置串設在分支回路上，主回路上還設有自動控制閥，自動控制閥具有與水栗連通的主工作口、與主回路上的對應管段連通的第一分支工作口和與分支回路連通的第二分支工作口，分支回路的一端與主回路連通、另一端與所述第二分支工作口連通，自動控制閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口與第一分支工作口導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口與第二分支工作口導通的第二工位。2.根據權利要求1所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的自動控制閥為溫控閥。3.根據權利要求2所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的主回路上串設有加熱裝置，水冷系統包括將所述加熱裝置、所述溫控閥及所述水栗集成裝配在一起以形成水栗組模塊的閥體，水栗和加熱裝置均固定安裝在所述閥體上，溫控閥設置在所述閥體中。4.根據權利要求3所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的水栗組模塊具有與變流器的出液口連通的第一輸入口、與散熱裝置的進液口連通的第二輸出口及與散熱裝置的出液口連通的第二輸入口，所述閥體中設有對應連通溫控閥的主工作口與水栗的回液口、連通第一輸入口與加熱裝置的進液口、連通加熱裝置的出液口與第二輸出口、連通加熱裝置的出液口與溫控閥的第一分支工作口、連通第二輸入口與溫控閥的第二分支工作口的相應內部管路。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的水栗的出水口處設有溫度傳感器，散熱裝置包括散熱風扇，散熱風扇由散熱電機驅動，散熱電機控制連接有用于根據溫度傳感器檢測的溫度高低控制散熱電機轉速的電機控制器。6.根據權利要求1至4中任意一項所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的主回路連通有用于在主回路液態介質壓力下降到設定值時發出報警信號的壓力開關。7.根據權利要求1至4中任意一項所述的風力發電機組變流器的水冷系統，其特征在于:所述的主回路連通有用于在主回路液態介質壓力超過設定值時動作以進行泄流的安全閥。8.—種風力發電機組，包括塔筒，塔筒中設有變流器，還包括用于對變流器進行降溫的水冷系統，水冷系統包括散熱裝置和與變流器的進出液口對應連通的主回路，主回路上串設有水栗，其特征在于:水冷系統還包括分支回路，散熱裝置串設在分支回路上，主回路上還設有自動控制閥，自動控制閥具有與水栗連通的主工作口、與主回路上的對應管段連通的第一分支工作口和與分支回路連通的第二分支工作口，分支回路的一端與主回路連通、另一端與所述第二分支工作口連通，自動控制閥具有用于根據主回路中液態介質的溫度控制主工作口與第一分支工作口導通以使得主回路導通的第一工位和控制主工作口與第二分支工作口導通的第二工位。9.根據權利要求8所述的風力發電機組，其特征在于:所述的自動控制閥為溫控閥。10.根據權利要求9所述的風力發電機組，其特征在于:所述的主回路上串設有加熱裝置，水冷系統包括將所述加熱裝置、所述溫控閥及所述水栗集成裝配在一起以形成水栗組模塊的閥體，水栗和加熱裝置均固定安裝在所述閥體上，溫控閥設置在所述閥體中，所述的水栗組模塊布置在所述塔筒中，所述散熱裝置布置在所述塔筒外。
【文檔編號】H02M1/00GK205490097SQ201620197390
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】楊海鋒, 盧仁寶, 王立飛, 王小麗, 齊濤, 朱博峰, 陳亮亮, 康鳴, 康一鳴
【申請人】許繼集團有限公司, 許昌許繼風電科技有限公司, 國家電網公司