塔底散热装置在1.5MW风电机组的应用实例

塔底散热装置在1.5MW风电机组的应用实例

郭徐东

江苏国信东凌风力发电有限公司江苏省如东县226400

【摘要】

介绍了一种新型微改动方法，不改变风机塔基整体格局，利用风扇强制推动风机塔筒内空气对流循环，利用烟囱效应降低风机塔基内温度，从而降低风机塔基设备故障发生率。

【关键词】

烟囱效应；风道；改造；导风管；轴流风机

1、引言

随着时代发展，运行多年后人们经常早期风力发电机机组由于设计及辅助设备老旧等原因会出现各种缺陷。例如我风场某型号1.5MW风电机组在夏季高温时塔底变频柜频繁报警高温故障，导致风机发电率和利用率较低。

2、解决办法

为有效解决此问题，我风场经过调研、了解、研究，在不改变原先风机塔底设备布局情况下，对风机原先设备进行改造优化，利用塔筒内自身空气循环即烟囱效应，达到通风散热效果。

众所周知塔筒的烟囱效应及在散热方面的应用烟囱效应是基于“对流通风”原理，塔筒内外热压和风压共同作用的结果，空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强对流的现象。通常情况下，烟囱效应以热压为主，热压值与室内外温差产生的空气密度差和近排风口的高度差成正比。塔筒底部因变频器和电控柜散发热量，其空气温度较高，密度较小，空气便沿着塔筒自然上升，塔筒外的空气渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应的强度与烟囱的高度、烟囱内外温度差距、空气流通的程度有关。

因风机塔筒底部变频器柜、控制柜及供电变压器等设备发热量大，塔筒底部空间小，大量热气堆积在底部。在塔筒门关闭的情况下，外界空气进入塔筒底部量较小，空气流通质量差，无法形成有效烟囱效应。为了改变这一状况，我们需要强制空气形成对流，所以我们设计出一风道，利用这一风道底部热气被抽升外界空气被吸入塔底，强制对流效果形成，有效降低塔底存留热气，保护塔底设备安全稳定运行。

3、风道设计理念

A、助爬器平台加轴流风机，吸取附着在塔基柜及塔底空间内热空气。

B、安装导风筒，塔筒底部空气有效吸收上去，排放至塔筒二层或更高空间，扩大排放空间，促进空气对流效果。

C、塔筒门上加两轴流风机及塔底柜加轴流风机的控制设备，以加强塔筒门处的空气流通。

4、塔筒散热装置安装方法

4.1导风管及支架安装

1、在爬梯竖梁上标记支撑架安装孔位置：

首先用卷尺在钢梯上在定出打孔的位置（从平台往上，每隔2m的距离打孔，可以根据现场实际进行孔位的上下调整），使用部件连接板（图一）对钢梯上打孔的位置进行定位，使用记号笔在钢梯上定出孔位置点，然后使用手电转进行打孔。

（图一）

2、安装支架

在钢梯上从下至上打完4组安装孔后，可以进行支架（图二）的安装。

安装支架时，先安装钢梯最上面支架，支架和导风管（图三）应在平台上组装好。导风管的周边用扎带和支架的四个吊孔相连，连接完成后可进行下步工作。

3、导风管及剩余支架的安装

安装人员1至2人进行配合把导气管安装到距平台8m高孔处，进行支架的安装。把支架有凹槽的一面扣在钢梯上，在钢梯背面加上安装板，使用螺栓贯穿钢梯进行安装，按从上往下的顺序再将剩余3个支架安装完成。完成效果（图四）

图四

4.2塔筒门改造

1、拆除百叶窗

塔筒门在改造时，首先要拆掉门上的百叶窗装置。

2、塔筒门上安装2台轴流风机

拆掉百叶窗后，在门上进行划线，确定打孔的大小和位置。然后用等离子进行切割，用手电转进行打孔。完成以上工序后，按从外到内的顺序安装百叶窗-防砂过滤网-（门）-轴流风机#1及#2-（挡盖）。（图五）

图五

4.3改造风机平台，安装#3轴流风机

使用垂下来的导风管道确定轴流风机安装在平台上的位置。然后划线，准备切割。切割时要做好防护工装，防止切割时产生的铁屑乱发。孔切割完成后，安装进风导风管路，连接孔可进行配打。安装轴流风机电线，螺栓孔打好后，依次放下进风管、然后在进风管法兰面上安装轴流风机，轴流风机电线沿进风管垂下，最后安装螺栓固定。接线测试轴流风机工作正常，最后把出风管底端与轴流风机进行固定。

图六

5、应用实际效果

根据经我风场连续3年统计数据观察，改造后效果较明显。可以明显看出改造前风机塔基内温度远远高于改造后风机塔基内温度（改造前我风场某风机塔基平均温度为41.4℃，而改造后第一年平均温度为33.5℃），据统计改造后塔基温度同比下降18.94%，塔基温度环境得到较大幅度改善。通过比较改造后头一年平均温度和改造后第二年平均温度仅相差1.2℃，数据保持稳定，说明冷却系统可以保持可靠的工作。

只增加部分设备，不改变风电机组塔基结构，就能维持风机塔基较低温度，对保持风机设备安全稳定运行起到重要作用。

参考文献：

[1]陈效国、刘衍选、蔡晓峰，《关于风电机组塔底部分散热方案的探讨》，《风能》2014

[2]王汉青编，《通风工程》，机械工业出版社

[3]王家华、刘豪、刘敏，《1.5MW风电机组变流柜温升问题解决方案》，全国风电后市场专题研讨会2014

[4]冯博，《风力发电机组塔筒结构分析研究》，《重庆大学》2010

作者简介：

郭徐东（1985年12月），男，江苏省国信东凌风力发电有限公司，从事风电场生产运维工作。地址：江苏省南通市如东县青园北路40-1226400