[发明专利]风力发电机组密闭式冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组密闭式冷却系统。

背景技术

风能作为绿色清洁能源，近年来得到快速发展。随着陆上风资源开发日趋饱和，优质的海上风能资源逐渐成为各国开发的重点，且风力发电机组越来越向大型发展。虽然海上风电有风资源优质、不占地、并网条件好等优势，同时也面临着成本高、维护难、环境条件恶劣等挑战。

随着海上风电的发展，风力发电机组离海岸线越来越远，再加上海上环境特别恶劣，其维护难度越来越大，维护成本越来越高，因此要求设备有较高的可靠性、可维护性。

随着机组功率的增长，相应的部件发热量也增大。变流器和主变压器作为机组主要的发热部件，解决其散热是风力发电机组的关键点之一。变流器用于将发电机发出的频率和电压均在变化的交流电转换为符合电网接入规范的电压、频率恒定，波形为正弦波的交流电。主变压器又称箱变、升压变压器，用来将来自变流器的低压电升压后送往集电线路。变流器和主变压器放置在塔筒内部的不同层上，例如主变压器配置在塔筒内部的塔底基础平台，变流器配置在塔筒内部的第一层平台。变流器和主变压器之间有电缆连接。而且，变流器和主变压器分别设置在起保护作用的柜体内。

以往，在塔底基础平台和第一层平台上安装的两个重要部件主变压器和变流器，虽然两者之间的距离很短，但使用了两套独立的冷却系统，这两套冷却系统不仅在硬件上完全独立，而且在软件控制上亦是相互独立的，这样两套冷却系统不仅成本较高，且相对故障也较多，与海上机组降成本、提高可靠性的要求是相悖的。针对此，近来出现了利用一套冷却系统同时完成机组两种主要发热部件变流器和主变压器的散热的方案。

在这些方案中，从泵站流出的冷却液先进入发热部件带走其热量，然后流入设置在塔筒外部的外部热交换器，将热量释放到外部空气中，释放热量后的冷却液回流到泵站，从而完成一个循环。但是，对于这种循环可能存在的问题却缺乏认识。泵站的出口侧是整个冷却系统的压力最高点，因此上述循环导致高压冷却液直接流入到发热部件内的换热模块，换热模块所受到的冲击较大，易发生故障。特别是，当变流器、主变压器等发热部件内的换热模块使用微通道换热器时，因结构较脆弱，更容易损坏。

而且，目前风电机组厂家都是外购冷却系统，缺乏与变流器、主变压器的一体化设计。而且，冷却系统的泵站作为独立产品，设置在单独的柜体内，不仅占用塔筒内较大的空间，而且接口较多，现场吊装、接线、管路连接等工作量较大。

另外，上述的冷却系统中的稳压设备基本为传统的气囊式膨胀罐或隔膜式膨胀罐，利用预冲压气体和隔膜或气囊式的作用，来缓冲调节系统压力不会有巨大的变化，以保证冷却系统的正常工作。然而，气囊由于长期受到的扭力较大易断裂，罐体内部预冲压气体易漏气。这些问题使得密闭式系统的系统压力极不稳定。而且，气囊式膨胀罐或隔膜式膨胀罐会频繁报出系统压力低的故障，影响正常使用。同时，传统气囊式膨胀罐的使用，也使得机组的维护、更换器件的工作非常频繁。

此外，目前的风力发电机组密闭式冷却系统通常使用一台循环泵或者两台循环泵一备一用的方式，来驱动系统中冷却介质的流动。对于使用一台循环泵的冷却系统，因为循环泵的机封为薄弱点，机组经常由于机封不可预见性的损坏导致机组长时间停机。对于采用一备一用循环泵的冷却系统，虽然在一台循环泵损坏的情况下，可切入备用循环泵，以使机组继续正常工作，但是目前的一备一用的切换需要手动进行切换，而且在一台主循环泵长时间运行不损坏的情况下，备用泵就不会启动，这样就导致两台循环泵的寿命不一致。

综上所述，设计一套具有高可靠性、高集成化、高可维护性，同时可满足发热部件散热需求的冷却系统，对整个机组具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降低故障率、提高可靠性的风力发电机组密闭式冷却系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种风力发电机组密闭式冷却系统，包括泵站、外部热交换器、待冷却设备的换热模块以及连接管路，泵站包括循环泵和三通阀，循环泵的出口侧管路连接到三通阀的进口，三通阀的两个出口分别连接到外部热交换器的进口侧管路和外部热交换器的旁路管路，所外部热交换器的出口侧管路和旁路管路的汇合点连接到所述换热模块的进口，所述换热模块的出口侧管路连接到所述循环泵的进口侧管路。

所述换热模块可为变流器换热模块和/或主变压器换热模块。

所述变流器换热模块和所述主变压器换热模块可并联。

所述泵站与变流器可设置于同一柜体内。