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(shè)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(shè)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(guān)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(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)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(guān)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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)。
