[0001] 本发明涉及一种水冷却系统，特别涉及一种海上风力发电机组塔底开式冷却系统。

[0002] 风力发电作为新能源近年来颇受关注，在我国能源结构中占据的分量逐年加重。尤其是海上风电由于风资源丰富的特点受到越来越多有识之士的青睐，但海上风机所应用的闭式塔底水冷系统，存在调试运维复杂、排气困难、消耗时间长等问题。海上风机能否实现水冷系统有效排气，对维持整个水冷系统长期正常运行尤为重要。

[0003] 目前，海上风场处理水冷系统排气问题，首先用手动排气阀排出大部分气体，其余积聚在转角低位等不容易排出的气体，常采取让系统运行一段时间，通过自动排气阀缓慢排出的办法。传统操作方式排气时间长、手动操作困难、排气速度慢。

[0004] 本发明是针对海上风场处理水冷系统排气的问题，提出了一种海上风力发电机组塔底开式冷却系统，既实现系统自动排气，替换掉现有的膨胀罐，又保证了系统运行稳定，对降低海上风机调试与运维成本具有重要意义。

[0005] 本发明的技术方案为：一种海上风力发电机组塔底开式冷却系统，包括水冷循环系统和稳压装置，水冷循环系统包括泵站、塔外散热器，数个塔内功耗部件，塔内散热器和管路；泵站依次包括过滤器、循环水泵、泄压阀和三通阀，塔外散热器位于塔筒外部，通过水管路与塔筒内部相连，其余元件全部安装于塔筒内部；稳压装置由高位水箱、呼吸阀、盐雾过滤器、液位计集成；

[0006] 循环水泵为开式水冷系统提供循环动力；水冷液自塔底泵站流出后流经泵站三通阀，泵站三通阀全关时，水冷液不经过塔外散热器，直接通过管路流入塔内，通过分流进入各个塔内功耗部件，内部水冷液循环结构复杂的塔内功耗部件输出水冷液流入稳压装置中高位水箱排气和稳压后，从高位水箱流出的水冷液进入塔内散热器，内部水冷液循环结构简单的塔内功耗部件水冷液输出直接进入塔内散热器，塔内散热器的汇流水冷液回入循环水泵；

[0007] 泵站三通阀全开时，水冷液流入塔外散热器，从塔外散热器冷却后的水冷液回入塔内，通过分流进入各个塔内功耗部件。

[0008] 所述稳压装置，当压力高于限定上值时，呼吸阀向外打开，高位水箱的空气与水箱外环境连通，水箱中的气体可以排出水箱外，实现向外排气；当压力低于限定下值时，呼吸阀会向内打开，外环境的气体通过盐雾过滤器被吸入水箱，从外界吸气；当压力处于限定值之间时，呼吸阀关闭，高位水箱的空气与水箱外环境隔绝，系统压力稳定。

[0009] 所述进入内部水冷液循环结构复杂的塔内功耗部件的入口管道上安置一段透明管路，观察水冷系统排气，以此判断呼吸阀正常工作。

[0010] 本发明的有益效果在于：本发明海上风力发电机组塔底开式冷却系统，配置稳压装置，可明显提高系统排气效率，同时替代膨胀罐，实现系统压力稳定；管路中加入透明管路可清楚看到水冷系统排气状态。由于海上高盐、高湿的环境，在高位水箱串联盐雾过滤器，降低海上空气杂质对水冷液影响。该开式水冷系统可实现自动排气，维护系统安全稳定运行，极大降低海上人工运维成本。附图说明

[0011] 图1为本发明海上风力发电机组开式冷却系统原理图；

[0012] 图2为本发明海上风力发电机组开式冷却系统示意图。

[0013] 海上风力发电机组开式冷却系统主要由水冷循环系统、稳压装置组成。

[0014] 如图1所示为本发明海上风力发电机组塔底开式冷却系统原理图，水冷循环系统包括泵站、塔外散热器4，塔内功耗部件5、6，塔内散热器8、9和管路；泵站依次包括过滤器10、循环水泵1、泄压阀2和三通阀3，其中泄压阀2、过滤器10、循环水泵1集成一体在泵站，塔外散热器4位于塔筒外部，与贯穿塔筒的进水管路12、13相连，其余元件全部安装于塔筒内部；稳压装置由高位水箱7、呼吸阀20、盐雾过滤器21、液位计22集成。循环水泵1为开式水冷系统提供循环动力；泵入口管路连接过滤器10过滤水冷液中杂质；泵出口管路上连接有泄压阀2，避免水冷系统压力超过设定值。水冷液自塔底泵站1流出后流经泵站三通阀3，泵站三通阀3全关时，管路13与泵站三通阀3连通，管路12与泵站三通阀3连接关闭，水冷液不经过塔外散热器，直接通过管路13流入塔内；泵站三通阀3全开时，管路12与泵站三通阀3连接相通，管路13与泵站三通阀3连通关闭，水冷液通过管路12流入塔外散热器4，从塔外散热器
4冷却后的水冷液通过出水管路14输出后分两路进入塔内，一路沿透明管路15流入上部水冷功耗部件5，从功耗部件5出口流出后，水冷液经管路17流入高位水箱7，排气后从水箱一侧出口沿管路18流入下层塔内散热器8；另一路水冷液沿管路16进入下部功耗部件6，从出口管路流出后经管路19进入塔内散热器9，水冷液从两个散热器8、9流出后汇流经过滤器10进入循环水泵1。

[0015] 如图2为本发明海上风力发电机组开式冷却系统示意图；塔内从塔顶A到塔底E中间有三层踏板，从上到下为B、C、D，稳压装置位于塔内最高平台B，水冷功耗部件5、6分别放置在踏板C、E上，泵站1位于踏板D上，塔内散热器8、9吊挂在踏板D下方；塔外散热器4位于塔筒外部，通过管路与塔筒内连接，将系统热量带出塔外；进入塔外散热器4流量通过泵站三通阀3调节控制，泵站三通阀3全开时，水冷液全部流入塔外散热器4，此时系统散热能力最强，相反，泵站三通阀3全关时，水冷液不经过塔外散热器4，系统散热能力最差。

[0016] 稳压装置中高位水箱7容纳水冷液，水冷液从上部功耗部件5出口流出沿管路17进入高位水箱7内，系统中携带气体在水箱中随之溢出，水冷液从高位水箱7出水口流出进入管路18；高位水箱7顶部配呼吸阀20及盐雾过滤器21，通过控制呼吸阀20开启或关闭阀门，控制系统中压力稳定；塔内空气与水冷液经过呼吸阀20直接接触，特别在呼吸阀和塔内空气连通管道安装盐雾过滤器21，过滤塔内空气中杂质避免进入水冷液中；高位水箱7底部安装液位计22，时刻监测高位水箱7中液位变化。

[0017] 高位水箱上部有管道与呼吸阀连接，当呼吸阀压力高于限定上值时，呼吸阀向外打开，高位水箱的空气通过呼吸阀与水箱外环境连通，水箱中的气体可以排出水箱外，实现向外呼气(即排气)；当压力低于限定下值时，呼吸阀会向内打开，外环境的气体通过盐雾过滤器被吸入水箱，从外界吸气；当压力处于限定值之间时，呼吸阀会关闭，既不吸气也不呼气，高位水箱的空气与水箱外环境隔绝，实现整个提供的压力稳定。传统的水冷系统稳压大多数做法是在泵站回水口处加装膨胀罐，本开式水冷系统可以替代膨胀罐。

[0018] 所述大功率海上风力发电机组开式冷却系统，包括水冷循环系统、稳压装置。

[0019] 水冷循环系统：

[0020] 1)水冷液从塔底水泵流出，经过塔底泵站三通阀进入塔外散热器,冷却后分两路流入塔内功耗部件，一路流入下部功耗部件，一路流入上部功耗部件。当塔外散热器的出水温度低于下限值时，三通阀会处于全关状态；当塔外散热器的出水温度高于上限值时，三通阀会重新开启，具体的开度值会根据塔外散热器出水温度来进行阶梯性调节。若电动三通阀处于全关状态，则水冷液直接流入塔内部件，不经过塔外散热器；

[0021] 2)水冷液从上部功耗部件5出口流出后，进入高位水箱7排出系统气体，从高位水箱7一侧出口流出沿管路进入塔内散热器8进行热交换；水冷液从下部功耗部件6出口流出后经塔内散热器9与另一散热器8出流汇合进入塔底循环水泵。

[0022] 3)上部功耗部件5入口的一段透明管路15，可有效观察水冷系统排气效果。当透明管中能看到很多气体时，可以说明呼吸阀有失效的可能性，需要去人工维护排查；当透明管中没有气体时，说明系统排气良好，正常运行。

[0023] 本实施例中功耗部件5内部流路复杂且细小曲折，容易产生气体聚集现象，在功耗部件5的进口处安装一透明管路，可以实时监测进入部件的水冷液中的排气情况。功耗部件6内部结构清晰则可直接连接冷却水循环，不通过稳压装置进入水循环，也可通过稳压装置后进入水循环，具体功耗部件如何连接入水冷却系统可根据功耗部件内部冷却循环考虑来定，图1仅仅作为实施例来说明开式冷却系统的工作原理。

[0024] 稳压装置：

[0025] 1)稳压装置中配置高位水箱、呼吸阀、盐雾过滤器、液位计。

[0026] 2)高位水箱通过一进一出两根管路与塔内上部功耗部件相连，水冷液从管路流入高位水箱。

[0027] 3)高位水箱顶端安装呼吸阀，通过控制呼吸阀阀门维持系统压力稳定，呼吸阀与盐雾过滤器串联，当呼吸阀开启时，高位水箱与塔内空气连通，盐雾过滤器可过滤塔内空气中杂质，避免进入水冷液。