本发明涉及一种风力发电水冷系统性能实验平台与其测试方法。
背景技术
风力发电机组运行过程中，其部件如发电机、变流器、齿轮箱等都会产生热量，如不及时将热量散除，将影响发电机组的正常工作。水冷系统广泛应用于风力发电机组部件冷却。为保证被冷却部件正常连续运行，要求水冷系统性能出色，可靠性高。因此，需要进行测试，确保完全满足技术要求，包括水力性能、散热性能、耐压性能及连续运行测试实验。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电水冷却系统性能实验平台与其测试方法，确保水冷系统完全满足技术要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：风力发电水冷系统性能实验平台，包括加热器单元、水箱、充液水泵、实验水冷设备、温度传感器、压力传感器和流量传感器；
加热器单元与水箱连接，水箱与实验水冷设备之间的管道上设置充液水泵；
流量传感器用于测量系统的流量；在实验水冷设备的两侧安装温度传感器，温度传感器将数据传送到控制柜数显表，记录实验水冷设备的进出水口、进风口温度；在实验水冷设备的两侧安装压力传感器，压力传感器将数据传送到控制柜数显表,记录实验水冷设备的压力值。
作为优选方式，控制柜使用触摸屏手动控制，输出系统所需的压力、温度、流量的相应曲线，从而测试风力发电水冷系统换热性能、耐压性能、水力性能及连续运行性能，还可以验证被测试风力发电水冷系统中相关零部件是否满足相应技术要求。换热性能测试方法为，将整个系统参数调节为额定技术要求参数，开启加热器模拟被冷却器件发热量，记录空冷器进出口温度及环境温度，通过空冷器当量冷却功率计算公式k＝qcρ(t2-t1)/(t2-t1)，可以得到换热性能是否满足要求。其中k表示当量冷却功率，q表示系统流量，c表示介质比热，ρ表示介质密度，t2表示空冷器进水口温度，t1表示空冷器出水口温度，t1表示环境温度。耐压性能测试方法为，将系统压力升高至规定压力，检查所有器件、管路及连接处是否有裂痕及漏水现象。水力性能测试方法为，调节系统主回路中球阀，记录实验水冷设备冷却水泵进出口压差及主回路流量值，其流量压力关系是否满足技术要求。连续运行性能测试方法为，将整个系统参数调节为额定技术要求参数，连续运行规定时长，检查整个测试过程部件参数等有无异常。
作为优选方式，实验水冷设备包括冷却水泵和空冷器；
冷却水泵连接三通阀的第一出水端，三通阀的第一出水端和第二出水端之间设置空冷器、三通阀的进水端与加热器单元相连；
空冷器所在的支路上设置两个温度传感器和两个压力传感器，两个温度传感器位于空冷器的两侧，两个压力传感器位于空冷器的两侧；
三通阀与加热器单元之间设置温度传感器和压力传感器；冷却水泵与充液水泵之间设置压力传感器和温度传感器。
作为优选方式，充液水泵和水箱之间设置常开型球阀。
作为优选方式，充液水泵与冷却水泵之间设置有常闭型气动球阀，常闭型气动球阀通过电磁阀控制开闭。气动球阀通过电磁阀控制，气路通过气源处理三联件接入压缩空气源。
作为优选方式，所述水箱安装有空气滤清器、浮球式液位开关；用于保证介质清洁度和检测水箱水位。
作为优选方式，加热器单元包括至少两个加热器，加热器通过串并联形式组合，加热器之间安装有蝶阀，加热器单元两端也安装有蝶阀；蝶阀上安装有接近开关。接近开关可以控制启动相应数量的加热器。
作为优选方式，加热器与水箱间有卸压支路和排气支路，排气支路上安装有电动角行程球阀。作为优选方式，实验平台设置了两个流量传感器，一个流量传感器安装在空冷器所在的支路上，另一个流量传感器安装在冷却水泵出口连接的管段上。
作为优选方式，实验平台设置了两个水表，一个水表安装在空冷器所在的支路上，另一个水表安装在冷却水泵出口连接的管段上。
作为优选方式，实验平台设置了两个视镜，一个视镜安装在空冷器与三通阀之间的管段上，另一个视镜安装在冷却水泵出口连接的管段上。
风力发电水冷系统性能测试方法，通过加热器单元加热，模拟风力发电系统的发热；通过流量表测量系统的流量；在实验水冷设备的进出水口、进风口装入温度传感器，并将数据接传送到控制柜数显表，可以记录空冷器的进出水口、进风口温度，从而测试风力发电水冷系统性能。
换热性能测试方法为，将整个系统参数调节为额定技术要求参数，开启加热器模拟被冷却器件发热量，记录空冷器进出口温度及环境温度，通过空冷器当量冷却功率计算公式k＝qcρ(t2-t1)/(t2-t1)，可以得到换热性能是否满足要求。其中k表示当量冷却功率，q表示系统流量，c表示介质比热，ρ表示介质密度，t2表示空冷器进水口温度，t1表示空冷器出水口温度，t1表示环境温度。耐压性能测试方法为，将系统压力升高至规定压力，检查所有器件、管路及连接处是否有裂痕及漏水现象。水力性能测试方法为，调节系统主回路中球阀，记录实验水冷设备冷却水泵进出口压差及主回路流量值，其流量压力关系是否满足技术要求。连续运行性能测试方法为，将整个系统参数调节为额定技术要求参数，连续运行规定时长，检查整个测试过程部件参数等有无异常。可以实现充液、排气、试验、泄压排液功能。充液过程如下：使充液电磁阀得电、通入对应支路气源打开气动球阀，再启动充液泵电机，对水冷系统内部管道进行充液，系统达到规定压力值后,使充液电磁阀失电，断开对应支路气源关闭气动球阀，停止充液泵。排气过程如下：调节输入电压逐渐打开电动球阀执行器至一定开合度保持不变，启动冷却水泵电机，对系统进行排气，同时启动加热器(根据试验需求启动相应数量的加热器)对系统进行初步加热，根据冷却水泵进口温度数显表显示值停止加热器。当系统中气体基本排完后(视镜中无气泡)，关闭电动球阀执行器。泄压排液过程如下：停止试验水泵，停止加热器，停止空气冷却器电机，关闭加热器单元进出口蝶阀，打开加热器单元与水箱间球阀以及加热器单元两端旁通球阀，使电磁阀得电通入压缩空气，对实验水冷设备及管路中的液体进行泄压吹扫，根据吹扫情况,持续一定时间(时间可调)，使电磁阀失电，完成泄压吹扫。也可以通过打开泄压球阀进行手动泄压。该实验平台及测试方法可以作为风力发电水冷系统配套产品，提升产品生产制造效率，产生可观经济价值。
本发明的有益效果是：通过该实验平台及测试方法，可以完成风力发电水冷系统换热性能、耐压性能、水力性能及连续运行性能，还可以验证被测试风力发电水冷系统中相关零部件是否满足相应技术要求。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种风力发电水冷系统性能实验平台,实验平台包括加热器单元(内设加热器10.1～10.9)、水箱3、充液水泵5、实验水冷设备11～12、温度传感器t8.1～t8.4、压力传感器p9.1～p9.4、流量传感器sq7.1～sq7.2、电气控制柜，各部分的连接关系如图1所示。
在一个优选实施例中，实验平台包括一个主回路(下称主循环回路)和一个支路(下称外循环支路)，主回路包括加热器单元10.1～10.9、水箱3、充液水泵5和冷却水泵11，支路为空冷器12.1～12.3所在的管路，支路的一端接三通阀第二出水端，支路的另一端接三通阀第一出水端连接的管道。
为了更好的实现本发明，充液水泵5与水箱3间有常开型球阀4.1，充液水泵5旁设置有常闭型气动球阀vlq16。常闭型气动球阀vlq16通过电磁阀dt18控制开闭。气路通过气源处理三联件20.1接入压缩空气源。系统充液时，先通过电磁阀dt18打开常闭型气动球阀vlq16,再启动充液水泵5。当充液完成后，电磁阀dt18失电关闭气动球阀vlq16，再停止充液水泵5。
为了更好的实现本发明，实验水冷设备至少包括冷却水泵11、空冷器12.1～12.3。实验水冷设备通过三通阀(或温控阀)将主循环回路分为主循环回路和外循环支路。系统处于主循环回路时，介质不经过空冷器12.1～12.3。
为了更好的实现本发明，所述水箱安装有空气滤清器2、浮球式液位开关sl1；空气滤清器2用于保证介质清洁度，浮球式液位开关sl1用于监测水箱水位。
为了更好的实现本发明，所述加热器单元的加热器10.1～10.9通过串并联形式组合，各部分间安装有蝶阀21.2～21.5，加热器单元10.1～10.9接入主循环回路两端也安装有蝶阀21.1和21.6，蝶阀21.1～21.6上安装有接近开关sk22.1～sk22.6。接近开关sk22.1～sk22.6可以控制启动相应数量的加热器。
为了更好的实现本发明，所述加热器单元10.1～10.9与水箱3间有卸压支路和排气支路，排气支路上安装有电动角行程球阀n15。
为了更好的实现本发明，主循环回路安装有流量传感器sq7.1，外循环支路安装有流量传感器sq7.2。用于监测主循环回路和外循环支路的流量。
为了更好的实现本发明，主循环回路安装有水表6.1，外循环支路安装有水表6.2。用于当流量传感器出现故障时，监测主循环回路和外循环支路的流量。
为了更好的实现本发明，主循环回路安装有视镜14.1，外循环支路安装有视镜14.2。用于观察系统内部气体是否排尽。
为了更好的实现本发明，主循环回路安装有温度传感器t8.1和t8.2，外循环支路安装有温度传感器t8.3和t8.4,空冷器进风口安装有温度传感器。用于监测冷却介质进出空冷器温度。
为了更好的实现本发明，主循环回路安装有压力传感器p9.1和p9.2，外循环支路安装有压力传感器p9.3和p9.4。用于监测主循环回路冷却介质压力及空冷器进出口压力及压差。
为了更好的实现本发明，主循环回路配备有液体吹扫口13.1，位于加热器单元(加热器10.1～10.9)出口与实验水冷设备之间，外循环支路配备有液体吹扫口13.2，位于三通阀出口与空冷器12.1～12.3之间。测试完成后，可以通过打开泄压球阀4.2进行手动泄压，然后通过控制电磁阀dt19.1和dt19.2对管路液体进行吹扫。压缩空气通过气源处理三联件20.1接入压缩空气源。
一种风力发电水冷系统性能测试方法，通过加热器单元(加热器10.1～10.9)加热，模拟风力发电系统的发热；通过装在回路上的流量传感器sq7.1～sq7.2，可以测量系统的流量；在空冷器12.1～12.3的进出水口、进风口装入温度传感器t8.1～t8.4，并将数据接传送到到控制柜数显表，可以记录空冷器12.1～12.3的进出水口、进风口温度；控制柜使用触摸屏手动控制，能输出系统所需的压力、温度、流量的相应曲线，从而测试风力发电水冷系统性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。