CN202360305U - 风力发电机组内部环境控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组内部环境控制***，所述风力发电机组内部环境控制***包括设置在塔筒下部的进风口处的过滤处理器、通风管和变频风扇，过滤处理器通过通风管与变频风扇连接，所述变频风扇给机组的内部空间送风以及维持机组的内部空间的气压高于外界环境的气压。本实用新型的风力发电机组内部环境控制***能够阻止外界环境中带有沙尘或腐蚀性物质的空气通过间隙位置侵入机组内部，控制机组内部环境的温度和相对湿度维持在保证电气设备长期稳定运行的范围内。

Description

风力发电机组内部环境控制***

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组内部环境控制***。 

背景技术

众所周知，风力发电机能有效地将风能转换成电能。因此，风电场通常选择在风能资源丰富的地区，并结合地形、地质和交通、电网条件确定，既可以选择安装在陆地上，也可以选择安装在海上或者潮间带。但是，无论风力发电机组是安装在陆地上还是安装在海上或者潮间带，控制发电机组内部的环境同时防止发电机组的各个部件腐蚀都是一个必须要解决的问题。 

陆地风电场很多是建在沙尘较大且风资源丰富的地区，建立在这些地区的风力发电机组需要在间隙位置采用多种封闭间隙的方法阻止带沙尘的空气进入机组内部，但是风力发电机组存在多处转动联接处，转动联接处的空隙是不可避免的，所以目前建立在沙尘较大地区的风力发电机组无法从根本上杜绝沙尘侵入机组对机组造成的影响。 

海上有着丰富的风资源和广阔的开发面积，因此随着陆地风场资源的日趋饱和，世界范围内各主要风机制造商都开始把发展重点向海上转移。但是把风力发电机组从陆地转移到海上还有很多的特殊问题需解决。其中海面上的空气有趋于饱和的水蒸汽，有高浓度的盐颗粒或盐雾，这两者若进入风力发电机组内部环境，则会由于日积月累的腐蚀对机组内部的各种功能设备造成致命的损坏。因为海盐颗粒主要成份为氯化钠、氯化钾和氯化镁，这些氯化盐溶于液态水即以电离状态存在并形成强腐蚀介质，其中电解氯离子渗透腐蚀力强，可以渗透金属钝化膜腐蚀底材，进而腐蚀机组内部的各种功能设备。 

风力发电机组内部分布着各种功能设备，从环境控制角度分析这些设备分为三类：(1)有独立循环冷却***的设备，如变流、箱变、发电机等；(2)在柜体壁面加装排风扇散热的设备，如控制柜、变频柜等；(3)靠自然对流散热的设备，如输送电缆、受太阳辐射的塔筒壁等。其中第(1)类设备虽然 有独立的循环冷却***，但是这些设备的冷却***并不能把产生的热量全都带走，并且冷却***设备自身也会产生一定的热量，第(2)类设备把产生的热量通过排风扇排放到机组内部环境中，第(3)类设备产生的热量主要通过自然对流的方式排放到机组内部环境中，这三类设备产生的热量累积会导致机组内部环境温度的升高，当温升达到一定值时会导致机组内各部件产生各种类型的故障。 

目前各风机制造商仅关注主要发热设备的冷却，对机组内部环境参数情况未引起足够重视。但是，在机组运行过程中发生的故障很多都是环境温度过高或过低或者环境相对湿度过大造成的，也有很多故障是由于外部带有腐蚀性成分或者沙尘的空气进入到机组内部引起的机组内部电子元器件损坏。因此，风力发电机从陆地转移到海上必须要控制好机组内部环境中的盐颗粒或盐雾浓度及机组内部湿度、温度等参数变化。 

为了解决上述问题，目前有部分风力发电机组制造商通过在塔筒底部进行局部环境控制，其首选对塔筒底部摆放设备的空间进行密封，除设计的通风口无其他间隙的地方。外界环境中的风经由风力发电机组间隙进入机舱后，在机舱中经过防腐***处理后被变频风扇引入塔筒底部，用以而保证了风力发电机组内部空间的空气流通和质量。此外，还有一部分风机制造商把主要电气设备放在塔筒底部，如图1所示，整个塔筒底部除进出通风口外的空间形成了一个密闭的空间，形成的该密闭空间对顶层17密封，外界空气经过滤器14过滤后通过通风管15引入机组内部，并通过出风口风扇16将机组内部空气抽出，以保证风力发电机组内部空间的空气的流通和空气质量。 

但是，上述处理方式需要对局部空间密封，对设计和制造提出了很高的要求，增加了设计和制造成本，而且风机塔筒内部必然要走电缆，这就需要对电缆孔密封，增加了密封成本。而且，上述两种方法仅对塔筒底部空间作了控制，对塔筒底部以外的大部分空间无能为力，而且也无法控制轮毂里面的环境，使得环境控制设备工作效率不高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电机组内部环境控制***，用于控制风力发电机组内部环境温度和相对湿度在一定数值范围内，而且该环境控制***可以有效阻止外界环境中带有腐蚀性成分的空气或者沙尘进入风力 发电机组内部，为发电机组内各设备长期稳定运行提供前提条件。 

本实用新型提供了一种风力发电机组内部环境控制***，所述内部环境控制***包括设置在塔筒下部的进风口处的过滤处理器、通风管和变频风扇，过滤处理器通过通风管与变频风扇连接，所述变频风扇给机组的内部空间送风以及维持机组的内部空间的气压高于外界环境的气压。 

所述过滤处理器可包括沿着进风方向顺次设置气流路径上的气液分离器、中效过滤器、亚高效过滤器和加热器。 

所述过滤处理器还可包括设置在气液分离器下部的排水管。 

所述过滤处理器还可包括设置在加热器出风侧的相对湿度传感器。 

所述过滤处理器还可包括感测中效过滤器的通风阻力的第一压差传感器。 

所述过滤处理器还可包括感测亚高效过滤器的通风阻力的第二压差传感器。 

所述内部环境控制***还可包括设置在机组的内部空间与外界通风的间隙处的压差传感器。 

所述压差传感器可包括设置在机组的叶片的根部与机组的导流罩之间的间隙处的压差传感器、设置在机组导流罩和发电机之间的间隙处的压差传感器、设置在机组发电机和机舱罩之间的间隙处的压差传感器和设置在机组的机舱偏航位置的间隙处的压差传感器。 

本实用新型的风力发电机组内部环境控制***能够阻止外界环境中带有沙尘或腐蚀性物质的空气通过间隙位置侵入机组内部，控制机组内部环境的温度和相对湿度维持在保证风力发电机组内部各功能设备长期稳定运行的范围内。 

附图说明

通过下面结合附图对本实用新型的实施例的描述，本实用新型的上述特点和发明目的将会变得更加清楚，其中： 

图1是现有技术中的风力发电机组内部环境控制***的示图； 

图2是根据本实用新型的风力发电机组内部环境控制***的示图； 

图3是图2中的过滤处理器的示意图。 

具体实施方式

下面，将参照附图描述本实用新型的示例性实施例的风力发电机组内部环境控制***。 

如图2所示，根据本实用新型的示例性实施例的风力发电机组内部环境控制***其包括设置在机组塔筒下部的进风口处的过滤处理器1、通风管2，变频风扇3。过滤处理器1通过通风管2与变频风扇3连接。 

过滤处理器1具有除液态水、除盐雾、除沙尘以及降低相对湿度的功能，其具体结构如图3所示。过滤处理器1主要包含以下几个部分：外框102、气液分离器101、中效过滤器103、亚高效过滤器104、加热器105、相对湿度传感器106、排水管107、第一压差传感器108和第二压差传感器109。气液分离器101布置在外框102的前端，中效过滤器103、亚高效过滤器104、加热器105布置在外框102中，并顺次布置在气液分离器101的后侧，即，气液分离器101、中效过滤器103、亚高效过滤器104、加热器105沿着气流方向顺序布置。 

相对湿度传感器106布置在加热器105的出风侧，用于感测进入发电机组的内部空间的空气的相对湿度。 

排水管107布置在气液分离器101的下侧，用于将由气液分离器101过滤掉的液态水汽或盐雾排出***。 

第一压差传感器108布置在中效过滤器103的进风侧和出风侧，用于检测中效过滤器103的通风阻力。 

第二压差传感器109布置在亚高效过滤器104的进风侧和出风侧，用于检测亚高效过滤器104的通风阻力。 

当变频风扇3运行后，外界环境中的带有沙尘和盐雾的空气被吸入过滤处理器1，首先进入气液分离器101(例如，气液分离器可以是叶片式气液分离器也可以是网状气液分离器，本实用新型不限于此)，在气液分离器101的作用下空气中含有的液态水汽或者盐雾会被过滤掉最终通过排水管107排出***。 

除去液态水后的空气首先进入中效过滤器103。例如，可以采用过滤等级为F6左右的中效过滤器，但是，本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据风力发电机的安装地区进行相应选择。 

经过中效过滤器103后空气会进入亚高效过滤器104。例如，可以选择 过滤等级为H10左右的亚高效过滤器，同样，本领域技术人员可以根据风场地址选择合适过滤等级的亚高效过滤器。 

经过亚高效过滤器104过滤后的空气经加热器105被加热，相对湿度降低。机组内部的控制台通过监控相对湿度传感器106的实时值调节加热器105的加热功率，保证环境控制处理器出风空气的相对湿度低于预定值，例如，60％。 

外界空气经过过滤处理器1的处理后满足风力发电机组内部各设备长期稳定运行的要求。变频风扇3运行过程中，控制台会监控中效过滤器103的压差传感器108和亚高效过滤器104的压差传感器109的实时值。随着运行时间的累积，过滤器内吸附的尘颗粒会逐渐增多，通风阻力会逐渐增大，压差传感器测量的值也会逐渐增大，通过使得变频风扇的频率与压差传感器的值建立关系式，压差传感器的值变大时增大通风机的工作频率以保证变频风扇的送风压力和送风量，当压差传感器的值达到设定值时发出更换相应的过滤器滤芯的提醒。 

根据本实用新型的风力发电机组内部的环境控制***的整体工作过程为：把外界环境空气经过滤处理器1处理后经过通风管2由变频风扇3送入机组内部，使得送入机组的空气以一定的风速和压力进入，在塔筒4底部吸收热量(不仅仅是加热器105处的热量，更主要的是布置在塔筒底部的电气设备所发热量)后在送风压力及烟囱效应的双重作用下沿塔筒向上流动，流经塔筒顶部平台空间10通过发电机9进入轮毂8，最后通过叶片7根部与导流罩的间隙和机舱11偏航处的间隙排放到外部环境中，阻止了外界环境中带有沙尘或腐蚀性物质的空气进入机组，保证了机组内部的空气都是经过过滤处理器处理的，为风力发电机组长期稳定运行提供了基础条件。 

变频风扇3能够根据机组的实时运行情况给机组内部空间送风以及维持机组内部各局部空间的正压值。在机舱偏航位置间隙处配置压差传感器5，在叶片与导流罩根部配置压差传感器6。除了压差传感器6之外，还可在机组导流罩和发电机之间的间隙处、机组发电机和机舱罩之间的间隙处等设置压差传感器。由于外界风速处于实时变化状态，需要根据实际情况实时调整变频风扇的工作频率，当其中任一压差传感器的监测值低于设定值即增大变频风扇的频率，确保在间隙位置处机组的内部压力高于外界环境压力，从而确保了外界环境中带有沙尘或腐蚀性特质的空气不会侵入机组内部。机组内 部环境的温度变化也会改变变频风扇的工作频率，当机组内部环境温度升高时风扇工作频率增大送风量增大，从而使机组内部环境温度维持在理想状态。 

本实用新型技术方案能够带来至少如下有益效果： 

(1)利用变频通风机通过风力发电机组间隙位置的压差传感器的监测实时调整通风机的工作频率，使整个风力发电机内部压力时刻保持在高于外界环境压力的状态，阻止了外界环境中带有沙尘或腐蚀性物质的空气侵入机组内部。 

(2)通过建立温湿度控制***，使机组内部环境的温度和相对湿度维持在一个适合设备长期稳定运行的范围内。 

(3)机组内部的空气都是用通风机主动送入的，经过环境控制处理器严格处理过的，能够保证机组内部各设备的长期稳定运行。 

(4)在机组间隙位置处采取主动向外界漏风的方式一方面阻止了外界带有沙尘或腐蚀性物质的空气侵入机组内部，另一方面可以起到保护安装在机组的间隙位置附近(包括安装在机组内部和处于外界环境中的)的设备的作用。由于微正压的作用，间隙位置附近的空气流动以从机组内部间隙出来的经过处理的空气为主，保护了机组间隙位置附近的设备，而风力发电机组的间隙位置主要在转动联接部位，转动联接部位附近会安装比较重要的设备或零件，本实用新型对保护这些部位的设备或零件也起到了重要作用。 

因此，本实用新型的风力发电机组内部的环境控制***能够实现对整个塔筒空间、塔筒顶部平台空间、轮毂空间和机舱空间的防腐蚀控制、温度控制、湿度控制。 

Claims (8)

1.一种用于风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述内部环境控制***包括设置在塔筒下部的进风口处的过滤处理器、通风管和变频风扇，过滤处理器通过通风管与变频风扇连接，所述变频风扇给风力发电机组的内部空间送风以及维持风力发电机组的内部空间的气压高于外界环境的气压。

2.如权利要求1所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述过滤处理器包括沿着进风方向顺次设置气流路径上的气液分离器、中效过滤器、亚高效过滤器和加热器。

3.如权利要求2所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述过滤处理器还包括设置在气液分离器下部的排水管。

4.如权利要求2所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述过滤处理器还包括设置在加热器出风侧的相对湿度传感器。

5.如权利要求2所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述过滤处理器还包括感测中效过滤器的通风阻力的第一压差传感器。

6.如权利要求2所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述过滤处理器还包括感测亚高效过滤器的通风阻力的第二压差传感器。

7.如权利要求1所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述内部环境控制***还包括设置在机组的内部空间与外界通风的间隙处的压差传感器。

8.如权利要求7所述的风力发电机组内部环境控制***，其特征在于，所述压差传感器包括设置在机组的叶片的根部与机组的导流罩之间的间隙处的压差传感器、设置在机组导流罩和发电机之间的间隙处的压差传感器、设置在机组发电机和机舱罩之间的间隙处的压差传感器和设置在机组的机舱偏航位置的间隙处的压差传感器。

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