运达风电高温型风电机组设计-北极星风力发电网

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在10月23日北京国际风能大会会上，浙江运达风电股份有限公司技术中心的罗永水先生分享了运达风电高温型风电机组设计，北极星电力网整理了文字实录部分，以下为全文：

许多风场在高温条件下，机组可能会限功率，甚至是停机，那么高温型机组在设计中需要注意以下这三个方面的问题。第一、高温地区风电场风能资源的特点。第二、既然分析了高温地区风电场的特点，首先我们要知道机组温度的分布情况，哪些部件是所需的主要元件，需求量是多少，随着环境温度的增加，本身温度会增加多少。第三、在机组温度分布情况的基础上做专项设计分析。

在我国地图板块年平均风功的密度分布图上可以看出，数值最高的是200瓦平方米，如果以10米高度年平均风速换算，100到200之间是5-6米，在10米高度处时可以换算成轮毂高。陕北地带，包括青海、西藏，这是一类风区，二类是沿海地带10公里处，包括内陆的一些湖泊，比如江西的鄱阳湖地区。这些地区，根据中央气象局发布的6、7、8月3个月数据气温分布图，最红色大于40摄氏度，在新疆、内蒙古、河北、东北、甚至在武汉跟重庆之间的区域，最大温度都大于40度。根据我们国家发布的标准，我们国家发布的标准包括现行风电行业的每一个设计理念，标准型机组的温度范围是零下20摄氏度到正40摄氏度，低温型机组是零下30摄氏度到正40摄氏度。

那么有这样一个问题，大于40度机组会停止运行吗?这时如果风资源还在，这些资源是不是就白白浪费掉了。高温地区具备温度高的特点，同时它的平均风速非常高，说明它具有优质的风资源的条件。另外，持续的时间很长，陕北地带风沙比较大，在防尘方面也非常重要，所以高温型机组的范围即零下20摄氏度到正45摄氏度，可以提高5摄氏度。

既然整个环境温度这么高，我们要了解机组哪些部分，哪些部件，哪些系统散热比较大，以及环境温度是怎样的情况。风电机组热传导分析，分为三个部分，第一部分是轮毂，第二部分是机舱，第三部分是塔桶，这三方面，相对来讲轮毂里面发热量的元器件比较少，第一个主要是变桨电机，其次是变桨轴柜，其他几乎可以忽略掉，因为它是非常微量的。做假设的时候，除了这些主要元器件，另外就是一个空气，空气在轮毂里面相对来说是比较稳定的一个场。

那么，我们可以总结出这样几种情况。第一、环境温度在40摄氏度左右，额定功率分别为40%、70%、100%。此外，在45摄氏度时，额定功率为40%，70%和100%。从这里分析得出，最主要的是变桨电机，变桨电机的温度是偏高的，当环境温度在40摄氏度的时候，变桨电机跟变桨轴柜的表面温度大概是环境温度的高8度左右。第二个是机舱的环境下，主要结果是齿轮箱的表面和发电机的表面，这两个温度跟环境温度差14摄氏度到16摄氏度。即环境温度在40摄氏度时，里面已经达到54、55摄氏度，如果环境温度再往上，它已经达到60了，很多现场由于轴承报警，油温报警导致停机，这时候该怎么考虑呢?同时，相对机舱里面来说，它不是完全密闭的，它里面的空气流场不像轮毂是密闭的，在发电机这一块区域，这块它的风的流速会比较大，压差也会比较大，但是在其他的地方的流速并不大。

第三个是塔筒环境。在变流器里面的模块，这个温度跟环境温度已经差了20摄氏度以上了，模块的温度比如75度报警，或者多少度报警，可能各家有差异性。但是，当环境温度如果是45度，里面可能就已经快70度了，这时候就很危险了。而且还有一个问题，现在很多塔桶的设计，整个塔桶里面内部的设计，因为有煤层平台，这时候它的流畅性非常差，整个方向的流向性非常差，这时候怎么做这方面的考虑和设计呢?前面第二部分提到，在流场分析的时候，各个部件的一个散热，包括它跟外界温度的一个温度差，包括它随外界温度的变化情况做一个曲线拟合便可以得出结果。

高温型机组的设计原则。设计流程主要包括这样几个部分，第一部分是环境输入，各个环境，这个环境下的一些参数，最高气温是多少，包括空气密度，各方面的条件，风沙，各方面的条件作为环境输入，再进行温度场分析，各个部件机组的分析，第三步做一个改善，改善环境，改善内部流通环境，第三是改善部件的性能，部件的发热量那么高，如何把它的发热量降低。第三，做适应性测试，主要包括两个方面，第三个是场内测试，场内营造这么一个环境。

在轮毂的专项设计中，第一点就是增加了流柜的通风，同时对电池里面的材料进行半导体的制冷，通直流电的时候，一端是吸热，另外一端是散热，达到平衡状态，里面热量可以作为自我控制的环节。对它的空间进行一个改良。第二点是机舱内部，特别是在发电机尾部这一端，这端的流速非常小，如果发电机采用一个空冷的设计，在尾端必须假装一个着力风扇，着力风扇可以根据发热量做一个选型。在传动系统中，第一块是齿轮箱的散热，风场实际运行中，除了齿轮箱的散热问题，还有柳絮多的问题，柳絮进入机舱里面之后，会堵塞冷却风扇，冷却风扇功率设计的很高，但是因为堵塞它的散热能力大幅下降，下降程度可能达到40%，如何做这个设计呢?那么，我们需要加强发电机非驱动端，就是上文提到的在后端增加一个风扇。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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