吴生凯
国投哈密风电有限公司 新疆 哈密 839000
摘要：水冷的优点是水的比热系数大，同样体积的水和空气，在同样的温升下，水吸收的热量大，同时柜体采用散热管道铺设方式散热，有利于集中把热量排出塔架，也解决了塔架内部噪声的问题。1.5MW机组变流器采用水循环冷却方式，这种冷却方式能更好的把变流器内的热量吸收并把它释放出去，使机组的性能大大的提升。
关键词：变流器，循环泵，压力，热量，三通阀。
引言
水冷系统用于大功率元器件的散热，其工作的可靠性非常重要。一旦出现故障停止运行，需散热的大功率元器件将很快烧毁，对生产影响极大，所以水冷系统的选择非常重要的。1.5MW机组的水冷系统多采用高澜水冷和贺德克水冷，此两种水冷都有它独有的特点。
一、水冷系统功能
1、给变流系统散热
冷却控制柜由冷却循环系统和测量控制系统两部分组成。冷却循环系统以高压循环泵为动力源。循环泵通过管路把冷却液送入变流控制柜中，再把冷却液通过管路抽出，把冷却液送入风机外的空气散热器进行冷热交换，散热后的冷却液再由循环泵送入变流柜中。这样完成一次冷却循环。在冷却系统室内管路和室外管路之间设置了一个电动三通阀。冷却控制柜的测量控制系统根据当前冷却液的温度值自动的调节电动三通阀的阀位，从而有比例的调节循环冷却液进入空气散热器进行热交换的流量，实现精确的温度调节功能。
2、给变流系统强制温度补偿
当变流系统的温度低于正常工作温度时，电动三通阀关闭，安装在管路上的电加热器根据控制要求对冷却液进行加热，循环系统通过冷却液的循环流动对变流系统进行强制温度补偿。
二、水冷系统控制介绍
1、水冷系统控制点
1）、3个风扇电机通过水温进行启停控制。
2）、1个循环泵的启动和停止控制。
3）、1个加热器的启停控制。
4）、1个电动三通阀根据水温自动调节它的开度。
2、水冷系统信息检测点
进阀水温，出阀水温，进阀压力，岀阀压力，电动三通阀开限位，电动三通阀关限位。
3、水冷系统工作流程
1）、根据变流器以及风机要求，启动或者停止水冷系统。
2）、水冷系统运行后，根据水温调节三通阀的开度，来保证变流器的散热。
3）、水冷系统运行后，根据水温启动和停止换热器风扇，来保证变流器的散热。
4）、水冷系统运行后，检测各检测点，如果水冷系统有故障，将故障报送主程序。
5）、水冷系统运行后，根据两个压力传感器的值计算水冷系统流量。
4、水冷系统三通阀控制
1）、进阀水温如果大于25℃，而且进阀水温有上升趋势，三通阀开始打开；当进阀水温35℃的时候，三通阀必须全开。具体的说就是6s前后检测进阀温度差值（6s后值减去6s前检测的值，以下同），如果温差大于0.1℃，三通阀打开一次，然后在持续检测6s前后检测进阀温度差值，如果温差大于0.1℃，三通阀打开一次，直到三通阀全开。
2）、进阀水温小于23℃，而且水温有下降趋势，三通阀开始关闭；当进阀温水18℃的时候，三通阀必须全关。也就是说6s前后检测进阀温度差值，如果温差小于-0.1℃，三通阀关闭一次，然后在持续检测6s前后检测进阀温度差值，如果温差小于-0.1℃，三通阀关闭一次，直到三通阀全关。
要注意的是打开一次或关闭一次，给出的高电平脉冲持续时间为2S。当三通阀全关的时候，三通阀将以开关量的形式反馈，三通阀处于全关状态；当三通阀全开的时候，三通阀将以开关量的形式反馈，三通阀处于全开状态。
5、水冷系统风扇控制
水冷系统风扇的控制是根据进阀水温度的设定值来控制启停的，下面介绍具体温度值。
1）、当进阀水温大于29℃，1号风扇启动。
2）、当进阀水温大于32℃，2号风扇启动。
3）、当进阀水温大于35℃，3号风扇启动。
4）、当进阀水温小于27℃，1号风扇停止。
5）、当进阀水温小于30℃，2号风扇停止。
6）、当进阀水温小于33℃，3号风扇停止。
需要注意的是当变流器不调制的时候，1#、2#、3#风扇的启动温度分别为37℃、40℃、43℃。停止温度分别为21℃、24℃、27℃。程序控制中，需要使3个风扇总体工作时间趋于一致，从而保证3个风扇寿命趋于一致。
6、水冷系统加热器控制
水冷系统加热器控制是根据变流器的需求来控制的，如果变流器有加热请求，且水冷处于运行状态，就可以启动加热器，如果泵处于停止状态，则需要先启动泵，再启动加热器。加热器与风扇互锁（启动加热器的时候，风扇不允许启动，启动风扇的时候，加热器不允许启动，而且泵运行是加热器启动的必要条件），如果进阀水温小于15℃，需要启动加热器，如果进阀水温大于17℃，停止加热，但是，泵必须处于运行状态下，才能启动加热器。
?7、水冷系统程序自动排气功能
水冷系统加水完成后：记录泵停止后的进阀压力值记为P1，启动循环泵，运行1min后停止循环泵，停止循环泵2min后，记录进阀压力值记为P2，如果P1-P2>0.05bar，重复第1和第2步，如果P1-P2<0.05bar，排气操作完成。（0.05bar的值将根据样机测试实际情况进行调整）
8、补气泵的控制：
补气泵是根据进阀水温度和岀阀压力来控制启停的，当进阀水温大于30℃，出阀压力小于0.4bar的时候，启动补气泵，当出阀压力大于0.6bar的时候，停止补气泵。补气和排气构成互锁，两者不能同时启动，补气时不能排气，排气时，不能补气。
三、主要元器件功能介绍
1、电动三通阀
功能：三通阀是一个分流装置，三通阀是一个分流装置，高澜水冷系统 的三通阀是电动三通阀，，主控程序根据设定好的温度来脉冲式控制三通阀电机动作，使得电动三通阀缓慢的打开或关闭外循环流量，从而精确的控制水冷系统温度。三通阀的开度由控制系统根据开度算法决定。
2、电磁排气阀
功能：水冷系统内混合液存在热胀冷缩的现象，当混合液温度升高时候系统压力会迅速升高，当压力平衡罐的稳压能力无法满足平衡系统压力的时候，主控程序就会根据设定好的压力来控制电磁排气阀动作，从而降低水冷系统的压力。当系统压力降低到合适的数值时，程序会自动控制电磁排气阀停止排气，从而保证整个系统工作在一个相对稳定的压力范围内。
3、补气泵
功能：补气泵的作用正好是和电磁排气阀相对应，当系统混合液温度急剧降低的时候或因为其他原因导致水冷系统压力下降的时候，并且压力平衡罐无法满足平衡系统压力的时候，主控程序就会根据压力值来控制补气泵动作，从而提升水冷系统的压力，当系统压力提升到合适的数值时，程序会自动控制补气泵停止补齐，从而保证整个系统工作在一个相对稳定的压力范围内。但是如果补气泵连续多次补齐后仍然无法满足系统的压力要求，就可以判定水冷系统确实缺少混合液，需要给水冷系统补液。
4、空气散热器
功能：当水冷系统混合液已经走外循环的时候，水冷系统仍然无法降低变流器温度在一个合适的范围内工作，这个时候散热器上的散热风扇就会逐个开始运行，从而更好的保证水冷系统冷却的功效。
结束语
水冷系统是水冷机组中很重要的一部分，变流系统的热量全部靠它交互出去，不管是冷却还是加热都可以实现机组的自动化控制。效率很高，且相当稳定。对提高机组的性能起到了关键作用。
参考文献
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【3】金风1500kW风力发电机组风机故障解释说明手册.