专利名称：一种用于海上风电机组的水冷系统的制作方法
技术领域：
风能作为绿色清洁能源，近年来得到快速发展。由于海上优质的风能特点以及风力机机组越来越向大型化发展，海上风电在未来将得到大力开发。本发明涉及风力发电领域，尤其是海上风力机组的水冷系统。
背景技术：
风能是无污染的绿色清洁能源，我国风能利用的潜力巨大，陆地和海上风能的可开发装机总容量达到大约7 12亿kW。中国的风力资源量接近于美国，大大超过印度、德国和
西班牙。中国正在对漫长的海岸线上的海上风电开发前景进行细致的调研。海上风能优质，气流平稳，四季的变化率较小。在2010年，首批海上风电项目10万kW已经完成组装，海上风电的装机容量预计将在2020年达到3，280万kW。由于优质的风场已经越来越少，风力机的单机装机容量越来越大，电力电子设备的集成度也越来越高，散热已经成为机组大型化发展的瓶颈。目前使用广泛的强制风冷系统由于使用空气作为冷源，冷却效果一般，适用于水源稀少的小容量陆上风机。海上风机由于长期处于高湿、高盐雾的环境下，内部机械、电气设备很容易被腐蚀，影响运行的效果。因此机舱的密封性要求等级很高，强制风冷容易腐蚀各大部件。水冷系统与强制风冷相比具有较高的冷却效率，密封效果好，水冷适合大容量的风电机组。海上风力机的海水资源丰富，就地取材将海水作为冷却试剂，不仅保证了系统的可靠运行，为后期的维护也提供了便利。
发明内容
本发明为解决海上大型化风电机组的散热问题，设计了一种高效冷却、延长大型化风电机组使用寿命的水冷系统。解决技术问题的技术方案是，海上风电机组的水冷系统在风电机组机舱内部构成冷却回路由套管式换热器、泵串联和空气冷却器、泵串联组成；风电机组的齿轮箱、发电机以及变流器都设置温度传感器，信号接入控制器，控制器输出信号驱动泵的开或关。还可以，在风电机组机舱内部构成冷却回路还包括电动闸阀和/或调节阀，电动闸阀和/或调节阀与泵串联，所述控制器输出信号驱动电动闸阀和/或调节阀的开或关。还可以，在风电机组机舱内部构成冷却回路中还包括减压阀、压力表、试剂补给器，减压阀、压力表、试剂补给器与泵串联，压力表信号接入控制器，控制器输出信号驱动减压阀或试剂补给器的开或关。还可以，在风电机组机舱内部构成冷却回路中还包括过滤器，所述的过滤器与泵串联。还可以，齿轮箱设有套管式换热器，发电机、变流器设有空气冷却器。还可以，齿轮箱上设套管式换热器，套管式换热器与泵串联组成回路式齿轮箱冷却系统；发电机上设一个空气冷却器，空气冷却器与泵串联组成回路式发电机冷却系统；变流器上设一个空气冷却器，空气冷却器与泵串联组成回路式变流器冷却系统；所述的套管式换热器与泵组成的回路预处理冷却系统；所述的齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统的管道通过预处理冷却系统的套管式换热器与预处理冷却系统进行能量交换。本发明与现有技术相比，具有如下优点
海水冷却相比其它冷却，单位制冷效率更大，同时海上风电就地取材比较容易，不会给安装运输带来困难；
针对机舱内三大需要冷却部件齿轮箱、发电机、变流器，温度传感器感应温度后通过控制器启动或分别启动控制各管路上的泵，使温度较低的水通过管道进入齿轮箱的套管式换热器和发电机、变流器的空气冷却器，并使套管式换热器、空气冷却器开始工作，实现散热，控制器还可以通过控制电动闸阀和/或调节阀开或关或开启角度，达到单个冷却和集中冷却的目的。机舱内是全封闭的，整个冷却的过程是全封闭的，海风不会通机舱外壳进入内部，从而减少海风对机舱内部机械的影响，延长了使用寿命。冷却回路上安装压力表以及试剂补给器，发生试剂泄露或其它情况导致压力表达到临界值，压力表信号传递给主控，主控判断是否开启试剂补给装置，给系统补充试剂。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1、本发明的结构示意图。图2、本发明的控制系统示意图。其中1为温度传感器；2为控制器；3为电动闸阀；4为电动调节阀；5为过滤器；6为试剂补给器；7为泵；8为套管式换热器；9为空气冷却器；10为减压阀；11为压力表。
具体实施例机舱内部的齿轮箱冷却系统包括设在齿轮箱的套管式换热器8，套管式换热器8、电动闸阀3、调节阀4、减压阀10、压力表11、剂补给器6串联；发电机冷却系统包话设在发电机的空气冷却器9，空气冷却器9与电动闸阀3、调节阀4、泵7、减压阀10、压力表11、剂补给器6串联；变流器冷却系统包括设在变流器上的空气冷却器9，空气冷却器9与电动闸阀3、调节阀4、泵7、减压阀10、压力表11、剂补给器6串联；齿轮箱、发电机、变流器上各设一个温度传感器I ;套管式换热器8a与泵7a串联组成第一级回路预处理冷却系统，套管式换热器8b与泵7b串联组成的第二级回路预处理冷却系统，泵7、套管式换热器8组成的二个预处理系统，泵7c、套管式换热器Sc、过滤器5组成的一个回路或开方预前处理系统，预前处理系统中套管式换热器8c套在其中一个预处理系统管道，预处理系统管之间通过套管式换热器8b套在另一个管道上，预处理系统的套管式换热器8a套在齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统的管道上。如图2所示，风电机组的齿轮箱、发电机以及变流器都设置温度传感器1，信号接入控制器2，控制器2输出信号驱动电动闸阀3、泵7以及调节阀4的开或关；压力表11的信号实时传递给控制器2，当发生压力不足时，控制器2发出信号启动试剂补给器6，当压力过大时，开启减压阀10 ； 本实施例中，在预前处理系统泵7入口处安装过滤器5，防止冷却试剂受到污染，导致沿程阻力过大和换热器的内部结垢；
工用原理齿轮箱、发电机以及变流器都设置温度传感器I感应齿轮箱、发电机以及变流器的温度，温渡高于设定值，控制器2输出信号驱动预前处理系统、预处理系统、齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统中的泵7开始工作，同时，预前处理系统中的泵7c把温度较低的海水抽入管道中，第一级预处理系统的泵7a、第二级预处理系统的泵7b,、齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统中的泵7使其系统中液体自循环，预前处理系统中通过其系统中的套管式换热器8c降低预处理系统中液体的温度，通过同样的原理，最后分别降低了齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统中的液体温度，齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统分别通过其系统中的套管式换热器
8、空气冷却器9冷却齿轮箱、发电机、变流器；压力表11的信号实时传递给控制器2，当发生压力不足时，控制器2发出信号启动试剂补给器6，当压力过大时，开启减压阀10，可以很好的保证齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统中的压力。使用二级预处理系统，可以克服因海上风电机组支撑杆太高，需要大功率的抽水泵，减少对泵7a,泵7b要求。上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，在不脱离本发明构思的情况下，可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为本发明所提交权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
1.一种海上风电机组的水冷系统，其特征在于在风电机组机舱内部构成冷却回路由套管式换热器(8)、泵(7)串联和空气冷却器(9)、泵(7)串联组成；风电机组的齿轮箱、发电机以及变流器都设置温度传感器(1)，信号接入控制器(2)，控制器(2)输出信号驱动泵(7)的开或关。
2.根据权利要求1所述的海上风电机组的水冷系统，其特征在于在风电机组机舱内部构成冷却回路还包括电动闸阀(3 )和/或调节阀(4 )，所述电动闸阀(3 )和/或调节阀(4 )与泵(7)串联，所述控制器(2)输出信号驱动电动闸阀(3)和/或调节阀(4)的开或关。
3.根据权利要求1所述的海上风电机组的水冷系统，其特征在于在风电机组机舱内部构成冷却回路中还包括减压阀(10)、压力表(11)、试剂补给器(6)，所述的减压阀(10)、压力表(11)、试剂补给器(6)与泵(7)串联，所述压力表(11)信号接入控制器(2)，控制器(2)输出信号驱动减压阀(10)或试剂补给器(6)的开或关。
4.根据权利要求1所述的海上风电机组的水冷系统，其特征在于在风电机组机舱内部构成冷却回路中还包括过滤器(5)，所述的过滤器(5)与泵(7)串联。
5.根据权利要求1-4之一所述的海上风电机组的水冷系统，其特征在于所述齿轮箱设有套管式换热器(8 )，所述发电机、变流器设有空气冷却器(9 )。
6.根据权利要求5所述的海上风电机组的水冷系统，其特征在于所述的齿轮箱上设套管式换热器(8)，套管式换热器(8)与泵(7)串联组成回路式齿轮箱冷却系统；所述发电机上设一个空气冷却器(9)，空气冷却器(9)与泵(7)串联组成回路式发电机冷却系统；所述变流器上设一个空气冷却器(9)，空气冷却器(9)与泵(7)串联组成回路式变流器冷却系统；所述的套管式换热器(8a，8b)与泵(7a，7b)组成的回路预处理冷却系统；所述的齿轮箱冷却系统、发电机冷却系统、变流器冷却系统的管道通过预处理冷却系统的套管式换热器(8a, 8b)与预处理冷却系统进行能量交换。
全文摘要
本发明海上风电机组的水冷系统是在风电机组机舱内部构成冷却回路的由套管式换热器、泵串联和空气冷却器、泵串联组成；风电机组的齿轮箱、发电机以及变流器都设置温度传感器，信号接入控制器，控制器输出信号驱动泵的开或关。本发明优点是一种高效冷却、延长大型化风电机组使用寿命的水冷系统。
文档编号F03D11/00GK103061996SQ20131002827
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者陈华, 郑主平, 贾式科, 张鹏, 彭玉海 申请人:中国长江三峡集团公司