摘要：隨著全球氣候的變化，中國大部分地區(qū)的氣溫屢屢創(chuàng)下新高，這給當初以耐寒設計為初衷的風電機組在面對夏季高溫襲擾時，變得很脆弱，只能以風電機組限功率運行作為應對措施。而夏季正是用電高峰，讓風電機組限功率運行，影響了客戶的發(fā)電量，同時客戶對公司產(chǎn)品也存在質(zhì)疑。本文通過分析風機水冷系統(tǒng)的散熱原理，從最經(jīng)濟的角度提出了問題的改善方案。
1.引言
對于建立在北方的風場，公司提供的風電機組產(chǎn)品，在設計初期重點考慮是風電機組的耐寒性能，但是由于全球氣候變化，導致北方的氣溫在夏季最高時達到40多攝氏度。這種環(huán)境溫度加上當?shù)氐母邚姸茸贤饩€的直射，直接導致風電機組機艙內(nèi)部溫度可以達到將近50攝氏度。在這種溫度下，機艙控制柜內(nèi)部熱量無法通過機艙往外散熱，直接導致機艙控制柜內(nèi)部溫度過高，機艙柜內(nèi)的相關電子元器件無法正常工作，報出很多故障。
2.水冷系統(tǒng)的結構
水冷系統(tǒng)的主要由以下幾個部分組成：1,管路系統(tǒng)；2、水泵增壓系統(tǒng)：3、水冷散熱系統(tǒng)；4、傳感器和電磁閥等器件。具體部件組成見圖1所示，表1為各部件的具體名稱。
圖1：水冷系統(tǒng)結構圖
表1：部件名稱
3.水冷系統(tǒng)的工作原理
整個風電機組的水冷系統(tǒng)〔幻主要是為發(fā)電機、變流器和控制柜進行散熱的，具體分布圖見圖2。
圖2:水冷系統(tǒng)分布圖
水冷系統(tǒng)的具體工作原理為：從發(fā)電機和控制柜中流出的水，在流經(jīng)加壓容器旁的溫度傳感器時，如果溫度過高（超過25。C），則流向空氣散熱器降溫；如果溫度較低則直接流向需要冷卻的裝置（控制柜，變頻器等）。對于流向水泵的水，在流經(jīng)壓力傳感器時，如果壓力過低，加壓容器就會工作補充壓力：如果壓力足夠則直接流向水泵。本文重點關注的是圖2中的3個控制柜的水冷系統(tǒng)，發(fā)電機水冷系統(tǒng)在發(fā)電機內(nèi)部是一套很復雜的散熱回路，不在本文的討論范圍內(nèi)。
圖3：水冷回路圖
水冷卻系統(tǒng)由水泵裝置、壓力罐、壓力繼電器、加熱器、冷卻板、銅熱電阻、溫控閥等組成。水泵工作后，冷卻水經(jīng)變頻器、發(fā)電機、冷卻板組成冷卻水循環(huán)回路。泵入口處的3/2溫控換向閥通過檢測冷卻介質(zhì)的溫度轉換冷卻介質(zhì)的流向，使冷卻介質(zhì)通過冷卻板或不通過冷卻板，水溫低于25℃時冷卻介質(zhì)不通過冷卻板，水溫超過30℃時冷卻介質(zhì)通過冷卻板。
水泵出口設有壓力罐，預充氮氣壓力為1. 5bar，作用相當于隔膜式蓄能器，正常情況下通過壓力罐把液壓能轉化成彈性勢能儲存起來并維持泵出口壓力的穩(wěn)定，當系統(tǒng)瞬時需要大流量或泵出口壓力出現(xiàn)波動時候，此時壓力罐釋放之前所儲存的能量參與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。
