冷却系统的制作方法

文档序号:16194144发布日期:2018-12-08 05:58阅读:196来源:国知局
冷却系统的制作方法

本发明涉及发电技术领域,具体涉及到一种冷却系统。

背景技术

随着发电机组单机容量的日趋增大,机组装机环境日趋严苛,整机、子系统、子部件的热问题成为机组设计、运行的巨大挑战。以风力发电机组为例进行说明,从机组单机容量而言,已发展至单机8mw、10mw更高容量级别,机组自身的产热已达到上百kw或mw级别。伴随着单机容量的增加,机组子系统及整机对应的发热量剧增,如何确保产品对应子系统、子部件的温度指标成为设计的关键。

在产品设计之初通常通过理论计算、仿真分析手段确保大容量机组在各种环境工况对应的各项指标,目前可以对风力发电机组通过试验台进行测试,而风力发电机组试验台的各个子系统工作驱动方式大多通过电机,或者通过液压执行机构进行工作,试验台在工作过程中会伴随有大量的热产生,需要对各个子系统进行冷区,由于风力发电机组的实验台的各个子系统并非同时工作,传统的试验台的各个子系统对应有各自冷却系统,以方便分别进行冷却控制。然而,现有的冷却系统基本呈现分散式布局配置,会造成设备数量多,占地面积大;正是由于实验台各个子系统并非同时工作特点,导致很多设备处于闲置状态,造成设备利用率低,投资成本高。



技术实现要素:

本发明要解决现有的发电机组试验台冷却系统的设备利用率低,投资成本高的问题。

本发明实施例提供了一种冷却系统,用于对多个产热部件进行冷却,包括:多个第一换热组件,分别与各个产热部件对应,用于与各个产热部件进行热交换;第二换热组件,包括多个循环支路,循环支路分别对应连接至多个第一换热组件,第二换热组件分别于第一换热组件和外部环境进行热交换;热量计量组件,设置于多个循环支路,用于分别计量第一换热组件的第一换热量;第二换热装置根据第一换热量调整工作状态。基于风力发电机组实验中心各个子系统特性,相对于现有、传统相对分散的冷却系统,提出了一套集中冷却系统,该冷却系统可以满足实验中心各个子系统散热需求,从而保证各个子系统正常运行。多个并联的第一换热组件与各个发热部件进行热交换,第二换热组件再与第一换热组件进行热交换,并与外部环境进行热交换,可以将多个产热部件的冷却系统进行集成,降低设备的初始投资和节约运行费用降低设备的初始投资和节约运行费用,便于实验中心整体规划,节约空间和土地资源,通过热量计量组件可以分别计量各个第一换热组件中的第一换热量,进而可以获得第一换热组件对应的发热部件的产热量,第二换热组件可以通过各个发热部件的产热量针对性的进行工作状态的调整,可以较为精确的对各个产热部件进行针对性的冷却,可以保证各个产热部件正常运行。

可选地,第二换热组件包括:外部换热器,通过汇集管路与循环支路连接,用于与外部环境进行热交换。

可选地,外部换热器与外部环境进行热交换的第二换热量基于第一换热量调整。

可选地,第二换热组件还包括流量调节装置,设置在汇集管路上,用于根据第一换热量调节循环支路内介质的流量。

可选地,流量调节装置输送的介质的流量基于所述第一换热量调整。

可选地,汇集管路包括多个并联的支管路,流量调节装置包括多个变频泵和/或流量调节阀体,分别对应设置于支管路。

可选地,流量调节装置包括多个变频泵和/或流量调节阀体,分别对应设置于多个循环支路。根据对应的第一换热组件的第一换热量单独的控制对应的循环支路的流量,从而可以针对性按照各个换热部件的运行特性、制冷需求以及换热量进行冷却控制。可以使试验台的冷却系统更加高效节能。

可选地,热量计量装置包括:第一温度传感器,设置于第一换热组件的进介质管路,用于检测进入第一换热组件的介质的第一温度;多个第二温度传感器,分别设置于多个循环支路的回流管路,用于检测输出第一换热组件的介质的第二温度。

可选地,热量计量装置包括:多个流量检测器,分别对应设置于多个循环支路,用于分别检测循环支路内的介质流量。

可选地,发电机组实验台冷却系统还包括:压力传感器,设置于汇集管路和/或循环支路;稳压装置,设置于汇集管路和/或循环支路。

可选地,发电机组实验台冷却系统还包括:过滤装置,设置于汇集管路和/或循环支路。进而保证整体的换热效率以及设备长期可靠性;过滤器可以采用机械式过滤或树脂类过滤等。

附图说明

图1示出了本发明实施例的发电机组试验台示意图;

图2示出了本发明实施例的发电机组试验台的冷却系统示意图;

图3示出了本发明实施例控制逻辑的示意图。

100-第一换热组件;200第二换热组件;210-外部换热器;220-流量调节装置;221-变频泵;222-流量调节阀体;230-汇集管路;231-支管路;300-热量计量装置;310-第一温度传感器;320-第二温度传感器;330-流量检测器;400-产热部件;500-压力传感器;600-稳压装置;700-过滤装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种冷却系统,该冷却系统用于对可以对发电机组实验试验台的各个产热部件进行冷却,具体的,可以对发电机组可以为风力发电机组。如图1所示,发电机试验台可以包括:拖动端部件10、被试端部件20以及连接拖动端部件10和被试端部件20的连接轴30。在本实施例中,拖动端部件10可以包括,拖动电机1、拖动端变流器2、拖动端机舱3。被试端部件20包括:被试发电机4、被试端变流器5、被试端机舱6。具体的,被试端部件20在进行测试时,动力来源于拖动端部件10,拖动端部件10通过拖动端变流器2从电网取电,经过拖动端变流器2对交流电网进行变流,以适应拖动电机1的需要,之后供给拖动电机1,由拖动电机1经过连接轴将动能传递给被试发电机4,从而带动被试发电机4,被试发电机4旋转的动能会转化为电能,通过被试端变流器5将电能传输至电网。在进行实验的过程中,试验台的各个部件均会产生大量的热量,本发明实施例提供的冷却系统为发电机实验组的各个产热部件进行冷却,具体的,冷却系统如图2所示,可以包括:

多个第一换热组件100,分别与各个产热部件400对应,用于与各个产热部件400进行热交换;第一换热组件100中包括有末端换热器,分别与各个对应的产热部件400进行换热。第二换热组件200,包括多个循环支路,循环支路分别对应连接至多个第一换热组件100,第二换热组件200分别与第一换热组件100和外部环境进行热交换;热量计量组件,设置于多个循环支路,用于分别计量第一换热装置的第一换热量;第二换热装置根据第一换热量调整工作状态。

多个并联的第一换热组件100与各个发热部件进行热交换,第二换热组件200再与第一换热组件100进行热交换,并与外部环境进行热交换,可以将多个产热部件400的冷却系统进行集成,降低设备的初始投资和节约运行费用降低设备的初始投资和节约运行费用,便于实验中心整体规划,节约空间和土地资源。通过热量计量组件可以分别计量各个第一换热组件100中的第一换热量,进而可以获得第一换热组件100对应的发热部件的产热量,第二换热组件200可以通过各个发热部件的产热量针对性的进行工作状态的调整,可以较为精确的对各个产热部件400进行针对性的冷却,可以保证各个产热部件400正常运行。

进一步,第二换热组件200可以包括外部换热器210,该换热器通过汇集管路230与循环支路连接,在本发明实施例中,如图2所示,汇集管路230可以为连接循环支路和外部换热器210的管路,冷却介质在外部换热器210中流出,通过汇集管路230至各个循环支路分别输送至各个第一换热组件100中。流量调节装置220,设置在汇集管路230上,用于根据第一换热量调节循环支路内介质的流量,以控制第一换热组件100的冷却效果。

下面将详细介绍热量计量装置300的原理,如图2所示,热量计量装置300可以包括:第一温度传感器310,设置于第一换热组件100的进入介质管路,用于检测进入第一换热组件100的介质的第一温度;多个第二温度传感器320,分别设置于多个循环支路的回流管路,用于检测输出第一换热组件100的介质的第二温度。通过第一温度传感器310采集进入第一换热组件的介质的第一温度,可以得知第二换组件中的换热器输出的介质的温度,进而获取第二换热组件200的工作状况以及工作模式。通过第二温度传感器320采集流出第一换热组件100的介质的第二温度,通过第一温度值和第二温度值可以得到不同温度下换热组件的换热量,进而可以计算不同温度下产热部件400的产热量。

为更为精确的得到不同温度下产热部件400的产热量,在本实施例中,如图3所示,还设置有多个流量检测器330,分别对应设置于多个循环支路,用于分别检测循环支路内的介质流量。通过介质的流量、温度差以及比热容等数据,可以更为精确的计算不同温度下第一换热组件100的第一换热量。

第一换热量的公式可以由如下公式表示:

q=qmc(t2-t1)

其中,q为第一换热量,qm为介质的流量,c为介质的比热容,t2为输出第一换热组件100的介质的第二温度,t1为进入第一换热组件100的介质的第一温度。

在本发明中,第二换热组件200通过第一换热量调整工作状态,其中一种工作状态调整方式为调整外部换热器210与外部环境的第二换热量,具体的,第一换热量与外部换热器210的第二换热量正相关,即第一换热量越大,外部换热器210与外部环境的换热量越大,在本实施例中,外部换热器210可以包括多台换热器,以多台换热器为例进行说明,通过热量计量组件计量第一换热量,第一换热量可以为各个第一换热组件100的换热量,也可以为多个第一换热组件100总的换热量之和,在本实施例中,可以以第一换热量为多个第一换热组件100总的换热量之和为例进行说明,如图3所示,计算第一换热量w,当第一换热量w小于第一预设值a时,外部换热器210单台开启,并处于被动换热模式,所称被动换热为通过外部环境自然冷却换热;当第一换热量w在第一预设值a和第二预设值b之间时,外部换热器210单台开启,并处于主动换热模式,所称主动换热模式为通过外部换热器210自身制冷与外部环境进行热交换,例如通过压缩机换热、风扇降温等换热方式;当第一换热量w在第二预设值b和第三预设值c之间时,可以采用两台外部换热器210同时开启,并处于主动换热,可以根据第一换热量确定主动换热的功率以及开启的外部换热器210的台数;当第一换热量w大于第三预设值c之间时,可以采用多台外部换热器210开启,并处于全功率主动换热模式。为方便说明,对第一换热量所处的区间以及对应的换热器的工作模式进行适应性的举例,本领域技术人员应当理解,随着第一换热量的增大,外部换热器210的开始的台数和功率逐渐增大,以增大外部换热器210对外部环境的换热量,因此,更多或更少的预设值或预设值组成区间同样适用本发明,各个预设值组成的区间划分越详细,对发热部件的冷却控制越精细。

在本发明中,第二换热组件200的另一种工作状态调整方式,可以通过流量调节装置220调整管路内的介质流量,第一换热量与流量调节装置220输送的介质的流量正相关,即第一换热量越大,管路内的介质的流量越大。在本发明中,汇集管路230包括多个并联的支管路231,多个并联的支管路231构成汇集管路230,可以将汇集管路230中的流量调节分散至各个支管路231,通过分别调节各个支管路231的介质流量,流量调节装置220可以分别设置在各个支管路231上对各个支管路231的流量进行调节。具体的,流量调节装置220可以包括多个变频泵221,分别对应设置于支管路231。变频泵221可以为介质循环提供动力,通过变频可以较为精确的调整介质的流量。

具体的,如图3所示,计算第一换热量w,当第一换热量w在小于第一预设值a时,可以采取多个变频泵221中的一个变频泵221开启,可以以非全功率运行,例如可以通过40%-70%的功率运行,在本发明中可以通过优选的可以通过半功率运行;当第一换热量w在第一预设值a和第二预设值b之间时,可以采取单个变频泵221全功率运行;当第一换热量w在第二预设值b和第三预设值c之间时,可以采取两个变频泵221运行,运行功率可以根据第一换热量确定;当第一换热量w大于第三预设值c之间时,可以采用多个变频泵221全功率运行。即,可以根据第一换热量的大小来调节多个变频泵221的开闭。

在本发明中,第二换热组件200的第三种工作状态调整方式可以结合外部换热器210的换热模式的调整方式和变频泵221的开始数量以及运行功率共同调整,具体的,可以将上述实施例中第一种调整方式和第二种调整方式进行结合,具体的可以参见上述实施例以及图3所示的控制逻辑图的描述,在本实施例中不再进行赘述。

为对上述的热量的区间进行说明,可以以第一预设值、第二预设值和第三预设值进行举例说明,第一预设值可以为第二温度值与第一温度值的温度差小于5℃计算得到的换热量的值,第二预设值可以为温度差大于5℃小于10℃计算得到的换热量的值,第三预设值可以为温度差大于10℃计算得的换热量的值。上述为方便说明,示例性的进行举例,本领域人员应当理解,其他的换热量也适用于本发明实施例。

在对流量进行调节时,还可以通过流量调节阀体222的开度对管路内的流量进行调节,在本实施例中,可以采用蝶阀对各个支管路231进行的流量进行调节。或者还可以通过变频泵221和流量调节阀体222的配合对各个支管路231的介质流量进行调节。

为了方便对各个换热部件的冷却进行控制,在本实施中,第一换热量可以为各个第一换热组件100的单独的换热量,在第一换热组件100中的循环支路中分别设置流量调节装置220,例如变频泵221和/或流量调节阀体222,可以根据对应的第一换热组件100的第一换热量单独的控制对应的循环支路的流量,从而可以针对性按照各个换热部件的运行特性、制冷需求以及换热量进行冷却控制。可以使试验台的冷却系统更加高效节能。

为了提供稳定的介质流动的压力,在本实施例中,在介质的循环管道内设置稳压装置600,具体的,可以设置在汇集管路230上,也可以分别设置在循环支路上,使介质不随内部负荷、温度的变化而变化,稳压装置600可以采用高位水箱或氮气稳压装置600等;压力传感器500,设置在汇集管路230和/或循环支路上,可以采集汇集管路230和/或循环支路的介质流动的压力,通过反馈至稳压装置600,稳定管道内介质的压力。

为保证循环介质的纯净度,在本实施例中,还可以安装过滤装置700,过滤装置700可以安装在汇集管路230和/或循环支路上,在本实施例中,安装在汇集管路230上,可以为第二换热组件200中换热器的回流管路上,只需一个过滤装置700即可对介质进行过滤,进而保证整体的换热效率以及设备长期可靠性;过滤器可以采用机械式过滤或树脂类过滤等。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

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