风力发电机组变频器的节能冷却降温系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，该节能冷却降温系统包括位于塔筒内的变频器、管道泵、冷却液管，热液分流器、冷液分流器、高位集液箱和两组散热管，管道泵通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，热液分流器一端通过第一组散热管与高位集液箱连接、另一端通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，冷液分流器一端通过冷却液管与管道泵连接、另一端通过第二组风冷散热管与高位集液箱连接，塔筒顶部的机舱顶面设有开口与风轮背向的排气天窗。本发明的冷却降温系统，利用自然风与位于塔筒内的散热管表面充分接触并带走热量，使位于散热管内带有变频器发热原件热量的冷却液迅速降温，在无需使用鼓风机的情况下，能达到很好的冷却降温效果，不仅大大节约能源，而且大大降低整个风电场的环境噪音。
【专利说明】风力发电机组变频器的节能冷却降温系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风力发电技术，尤其涉及一种风力发电技术中的冷却降温系统，更具体是涉及一种风力发电机组变频器的节能冷却降温系统。
【背景技术】
[0002]风力发电作为一种潜力巨大的新兴能源，其可再生、无污染、低成本的特点，已成为最具商业化发展前景的新兴能源产业，也已在世界各地被广泛采用，风力发电有可能成为世界未来最重要的替代能源。
[0003]大型的风力发电机组由两大部分组成:机械部分和电气部分，机械部分包括风轮、偏航系统、变桨系统和刹车系统，其功能是风驱动发电机转动，将风能转换为机械能；电气部分包括发电机、变频器、变压器和电网，其功能是将机械能转换为频率、波形与电网一致的恒定的交流电。
[0004]风力发电机组在运行过程中，其变频器会产生热量，需要对其进行冷却降温处理，目前采用的是水冷却系统。现有风力发电机组变频器的水冷却系统，通常包括管道泵、散热器和相关的水管，管道泵、散热器通过水管与变频器的发热元件串接成一个冷却回路，管道泵安装在塔筒内，散热器安装在塔筒外，散热器靠设置在其侧面的鼓风机将冷空气吹在散热器的风叶上进行散热冷却，如图1所示。一台单机容量为2000千瓦的风力发电机组，需要两台4千瓦的鼓风机24小时不停向其散热器鼓风才能达到相应的冷却降温效果，这种变频器冷却系统，不仅需要耗费大量的能源，而且产生非常响的环境噪音，另外，设置于塔筒外的散热器和鼓风机，易受环境影响和人为的破坏，需要很大的一笔维护费，这些不仅增加风力发电的成本，而且影响风力发电的效率。
【发明内容】
[0005]为克服以上存在的问题，本发明的目的是提供一种风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，该系统无需散热器和鼓风机，而是利用塔筒内外循环的空气对管道内的冷却液进行冷却降温。
[0006]为实现以上目的，本发明的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，包括位于塔筒内的变频器、管道泵和冷却液管，管道泵通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，特点是，所述节能冷却降温系统还包括位于塔筒内的热液分流器、冷液分流器、高位集液箱和两组散热管，热液分流器一端通过第一组散热管与高位集液箱连接、另一端通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，冷液分流器一端通过冷却液管与管道泵连接、另一端通过第二组散热管与高位集液箱连接，塔筒顶部的机舱顶面设有排气天窗，该排气天窗的开口背向塔筒顶部的风轮；每组散热管是由若干根相互并联、且可经冷却液通过的不锈钢管构成，各不锈钢管一端固定于高位集液箱、另一端固定于热液分流器或冷液分流器。
[0007]为了更好利用烟囱效应，以使散热管的降温效果更好，上述散热管的竖向段外围套设有一直径为500 - 700cm的不锈钢套筒，套筒的顶部正对机舱底面预设的可供工作人员进出的机舱进出孔。
[0008]为了与现有风力发电机组变频器水冷却系统的管道泵匹配，上述高位集液箱离地面的高度优选30 — 32m。
[0009]为了达到相应的降温效果，上述每组散热管优选由10 - 20根直径为12 - 18mm、壁厚为0.2 — 0.3mm、长度为25 — 30m的不锈钢管构成。
[0010]为了消除热水膨胀产生的压力对高位集液箱壁造成的影响，上述高位集液箱顶部设有开口，开口处套接有用于调节集液箱体积的膨胀袋。
[0011]为了尽量节省空间，上述热液分流器和冷液分流器为球状体，分流器的上半球面开设有与散热管各不锈钢管连接的通孔、下半球面中心开设有与冷却液管连接的通孔。
[0012]为了更好节省空间，同时又能达到相应的散热效果，上述分流器的直径优选50 -100 cm，每组散热管的不锈钢管根数优选16根，各不锈钢管沿分流器上半球面等间距排列。
[0013]为了更好增加散热管与空气的接触面积，上述不锈钢管优选不锈钢波纹管。
[0014]上述机舱顶面的排气天窗，是由机舱顶面开设的缺口和设置于缺口一侧的倒“L”形挡板构成，挡板的左右两侧面设有固定板。
[0015]为了避免风轮出故障时，空气由天窗进入机舱沿塔筒向下逆流，上述机舱顶面的缺口另一侧设有可与倒“L”形挡板及挡板两侧的固定板形成封闭的活动门扇。
[0016]本发明的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，与现有的水冷却系统相比，具有如下的优点:
1、利用塔筒的烟囱效应，让自然风与位于塔筒内的不锈钢管表面充分接触并带走热量，使位于不锈钢管内带有变频器发热元件热量的冷却液迅速降温，在无需使用鼓风机的情况下，能达到很好的冷却降温效果；由于每个风力发电机组就可省却两台鼓风机的使用，每台鼓风机的功率是4千瓦，一年就可节省大约7万度电，一个5万千瓦的风电场有25个发电机组，每年就可节省大约175万度电，不仅可大大节省能源，而且可大大降低整个风电场的环境噪音。
[0017]2、整个冷却降温系统设置于塔筒内，可减少外界影响和避免人为破坏，大大减少维护的时间和费用，在提高发电量的同时，大大节省发电的成本。
[0018]3、自然风在塔筒内对流，可带走塔筒内的湿气，更好延长塔筒内设备的使用寿命。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是现有风力发电机组变频器的水冷却系统的结构示意图。
[0020]图2是本发明风力发电机组变频器节能冷却降温系统的结构示意图。
[0021]图3是塔筒顶部机舱和风轮的结构示意图。
[0022]图4是图2沿A-A线的剖面图。
【具体实施方式】
[0023]如图2、3所示，本发明风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，包括位于塔筒I内的的变频器2、管道泵3、冷却液管4，两组散热管5、热液分流器6、冷液分流器7和高位集液箱8，塔筒顶部的机舱9顶面设有排气天窗10，该排气天窗的开口背向塔筒顶部的风轮11，机舱底面原有就设有可供工作人员进出的机舱进出孔12 ;管道泵通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，热液分流器一端通过第一组散热管与高位集液箱连接、另一端通过冷却液管与变频器中的发热元件连接，冷液分流器一端通过冷却液管与管道泵连接、另一端通过第二组散热管与高位集液箱连接；
每组散热管5是由16根相互并联、且可经冷却液通过的不锈钢波纹管51构成，第一组不锈钢波纹管一端固定于高位集液箱、另一端固定于热液分流器，第二组不锈钢波纹管冷液分流器一端固定于高位集液箱、另一端固定于冷液分流器，不锈钢波纹管的直径为12_、壁厚为0.3_、长度为30m ;每组散热管的竖向段外围套设有一直径为600cm的不锈钢套筒52，套筒的顶部正对塔筒顶部机舱底面预设的机舱进出孔12 ；
热液分流器6和冷液分流器7为球状体，其上半球面开设有可与散热管各不锈钢波纹管连接的通孔61、下半球面中心开设有与冷却液管连接的通孔62，与不锈钢波纹管连接的通孔沿分流器上半球面等间距排列，如图4所示；
高位集液箱8设置于距离地面30m的高处，该集液箱的顶面设有开口 81，开口处套接有用于调节集液箱体积的膨胀袋82，高位集液箱的侧面开设有与各不锈钢波纹管连接的通孔，与第一组不锈钢波纹管相接的通孔位于高位集液箱侧面的上部，与第二组不锈钢波纹管相接的通孔位于高位集液箱侧面的下部；
排气天窗10是由机舱顶面开设的缺口 101和设置于缺口一侧的倒“L”形挡板102构成，挡板的左右两侧固定有侧板103，缺口的另一侧设有可与倒“L”形挡板及挡板两侧的侧板形成封闭的活动门扇104。
[0024]本发明的风力发电机组变频器节能冷却降温系统的工作原理是:由于管道泵、变频器的发热元件、冷却液管、冷热液分流器、散热管和高位集液箱串接成一循环回路，发电机工作时，变频器开始发热，管道泵将冷却液输送到变频器的发热元件，发热元件的热量被冷却液带走，进入热液分流器，由于热气往上升，带有热量的冷却液从热液分流器的上部纷纷进入第一组不锈钢波纹管，此时，塔筒外的常温空气从塔筒的下部进入，与各不锈钢波纹管的管壁充分接触，迅速带走热量后从塔筒顶部的机舱进出孔和排气天窗排出，经第一次降温的冷却液从高位集液箱的上部进入高位集液箱混合后，从高位集液箱的下部流出，进入第二组不锈钢波纹管，冷却液在不锈钢波纹管内移动的过程，从塔筒下部不断进入的常温空气与不锈钢波纹管壁充分接触，继续带走热量后从塔筒顶部的机舱进出孔和排气天窗排出，冷却液再次得到降温，经过二次降温的冷却液进入冷液分流器，通过管道泵继续使用。由于机舱顶面的排气天窗开口与风轮背向，在风轮正常运转的情况下，空气总是从塔筒下部进入，沿塔筒向上顺流，再从排气天窗排出，符合热气往上升的原理；当风轮出现故障时，为了避免空气由天窗进入机舱沿塔筒向下逆流，可及时关闭天窗的活动门扇。本发明的冷却降温系统，利用塔筒内外的循环空气对冷却液进行降温冷却，不仅节约能源，而且可大大减少环境噪音，是一个改善现有风力发电机组变频器冷却系统切实可行的好方案。
[0025]以上只是本发明风力发电机组变频器节能冷却降温系统一个实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术方案的等效实施或变更，如散热管的组数、结构、在塔筒内的布置或连接方式的改变，均应包含在本发明的范围中。
【权利要求】
1.一种风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，包括位于塔筒内的变频器、管道泵和冷却液管，管道泵通过冷却液管与变频器中的发热原件连接，其特征在于:所述节能冷却降温系统还包括位于塔筒内的热液分流器、冷液分流器、高位集液箱和两组散热管，热液分流器一端通过第一组散热管与高位集液箱连接、另一端通过冷却液管与变频器中的发热原件连接，冷液分流器一端通过冷却液管与管道泵连接、另一端通过第二组散热管与高位集液箱连接，塔筒顶部的机舱顶面设有排气天窗，该排气天窗的开口背向塔筒顶部的风轮；每组散热管是由若干根相互并联、且可经冷却液通过的不锈钢管构成，各不锈钢管一端固定于高位集液箱、另一端固定于热液分流器或冷液分流器。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述散热管的竖向段外围套设有一直径为500 - 700cm的不锈钢套筒，套筒的顶部正对机舱底面预设的可供工作人员进出的机舱进出孔。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述高位集液箱离地面的高度为30 - 32m。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述每组散热管是由10 - 20根直径为12 - 18mm、壁厚为0.2 — 0.3mm、长度为25 — 30m的不锈钢管构成。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述高位集液箱顶部设有开口，开口处套接有用于调节集液箱体积的膨胀袋。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述热液分流器和冷液分流器为球状体，分流器的上半球面开设有与散热管各不锈钢管连接的通孔、下半球面中心开设有与冷却液管连接的通孔。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述分流器的直径为50 - 100 cm，每组散热管的不锈钢管根数为16根，各不锈钢管沿分流器上半球面等间距排列。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述不锈钢管为不锈钢波纹管。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述机舱顶面的天窗，是由机舱顶面开设的缺口和设置于缺口一侧的倒“L”形挡板构成，挡板的左右两侧面固定有侧板。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，其特征在于:所述机舱顶面的缺口另一侧设有可与倒“L”形挡板及挡板两侧的侧板形成封闭的活动门扇。
【文档编号】F03D11/00GK103939295SQ201410154408
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】王承辉 申请人:王承辉