吸入式空氣冷卻器及過濾裝置的除塵方法、系統與流程
2023-05-27 11:42:21
本發明涉及吸入式空氣冷卻器及過濾裝置的除塵方法、系統，屬於風力發電技術領域。
背景技術：
目前，野外工作的風力發電機組要求使用壽命為20年，其中使用的空氣冷卻器經常因為野外的柳絮、粉塵、雜物或風沙等造成堵塞，影響冷卻效果，需要不定期的維護。由於空氣冷卻器的翅片通孔較深且較小，長時間的風沙和柳絮等雜物堵塞翅片通孔後，堵塞物難以清理，進而影響整個空氣冷卻器的正常工作。
在現有技術中，公布號為cn103521483的中國專利文獻「強油循環電力變壓器用冷卻器自動除塵裝置及其除塵方法」就公開了一種冷卻器自動除塵裝置和方法，可定時自動清除附著在強油循環電力變壓器用冷卻器翅片管上的灰塵及雜物，其具體的除塵過程為：風扇電機運行3小時→斷開風扇電機電源60s→控制風扇反向運行5分鐘→斷開風扇電機電源60s→風扇電機啟動，此過程為一個完整的循環周期。為了避免風扇突然變換旋轉方向導致風扇的電機瞬時功率過大而燒毀，其設置了減速時間(即斷開風扇電機電源60s)，提高了風扇電機的工作壽命。
此外，公布號為cn104534072的中國專利文獻「一種齒輪箱潤滑冷卻系統的冷卻及除塵方法」也公開了一種除塵方法，風扇葉片在正-反轉的作用下，藉助於風扇葉片自身的風力，使得灰塵脫離風扇葉片。其除塵過程中具體採用了兩次反吹的方法，在反吹階段逐級提高風扇電機的運行頻率，使得冷卻器風扇的風力在反吹階段瞬時增強，使得灰塵在慣性的作用下被清理出風扇葉片，進而解決了冷卻器風扇葉片易附著灰塵和雜物的問題。
雖然上述兩個專利文獻都提供了一種除塵方法，但是它們的除塵對象分別是冷卻器翅片管和風扇，並沒有提供一種除塵對象為空氣冷卻器進風口處過濾裝置的除塵方法。且由於過濾裝置本身通孔較小和網格較密的原因，雜物大多會阻塞在過濾裝置上，直接採用上述除塵方法並不能得到很好的除塵效果，除塵效果較差。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法，用於解決現有技術中不能有效地清除吸入式空氣冷卻器進風口過濾裝置上雜物的問題。本發明的目的還在於提供吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵系統，以及專用於實施所述除塵方法的吸入式空氣冷卻器。
為了實現上述目的，本發明的吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法的技術方案，吸入式空氣冷卻器包括殼體、設置在殼體一側的冷卻風扇以及驅動冷卻風扇轉動的電機，所述殼體的進風口處設有過濾裝置，過濾裝置與冷卻風扇之間設有冷卻器翅片，靠過濾裝置側的冷卻器翅片孔口與過濾裝置邊框的平均垂直距離不大於翅片孔口水力直徑的3倍，驅動冷卻風扇轉動的電機上連接有過濾裝置的除塵系統，當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵，所述諧振是通過使冷卻風扇的電機以反轉運行方式運行或反轉與正轉結合的運行方式運行來實現。
所述反轉與正轉結合的運行方式為下述順序循環運行方式：1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，60s≤t1≤600s，所述高速值n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1；3)正轉：以設定的正轉值n3正向轉動第三設定時長t3，10s≤t3≤30s，n2≤n3≤n1；4)反轉低速：以設定的第二低速值n4反向轉動第四設定時長t4，60s≤t4≤180s，所述第二低速值n4大於等於風機的啟動運行轉速值，且n4＜n1。
所述反轉運行方式為下述順序循環運行方式：1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，60s≤t1≤600s，所述高速值n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1。
本發明的一種吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵系統的技術方案，吸入式空氣冷卻器包括殼體、設置在殼體一側的冷卻風扇以及驅動冷卻風扇轉動的電機，所述殼體的進風口處設有過濾裝置，過濾裝置與冷卻風扇之間設有冷卻器翅片，靠過濾裝置側的冷卻器翅片孔口與過濾裝置邊框的平均垂直距離不大於翅片孔口水力直徑的3倍，驅動冷卻風扇轉動的電機上連接有過濾裝置的除塵系統，所述除塵系統包括除塵指令系統，所述除塵指令系統用於檢測是否有啟動除塵控制器的指令，所述除塵指令系統包括機艙外風速檢測器、機艙內的plc系統和/或風電場中控室遠程控制系統，所述除塵指令系統連接有除塵控制器，所述除塵控制器用於控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵，所述諧振是通過使冷卻風扇的電機以反轉運行方式運行或反轉與正轉結合的運行方式運行來實現。
所述反轉與正轉結合的運行方式為下述順序循環運行方式：1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，60s≤t1≤600s，所述高速值n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1；3)正轉：以設定的正轉值n3正向轉動第三設定時長t3，10s≤t3≤30s，n2≤n3≤n1；4)反轉低速：以設定的第二低速值n4反向轉動第四設定時長t4，60s≤t4≤180s，所述第二低速值n4大於等於風機的啟動運行轉速值，且n4＜n1。
所述反轉運行方式為下述順序循環運行方式：1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，60s≤t1≤600s，所述高速值n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1。
本發明的一種吸入式空氣冷卻器，包括殼體、設置在殼體一側的冷卻風扇以及驅動冷卻風扇轉動的電機，所述殼體的進風口處設有過濾裝置，過濾裝置與冷卻風扇之間設有冷卻器翅片，靠過濾裝置側的冷卻器翅片孔口與過濾裝置邊框的平均垂直距離不大於翅片孔口水力直徑的3倍，驅動冷卻風扇轉動的電機上連接有過濾裝置的除塵系統，當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵，所述諧振是通過使冷卻風扇的電機以反轉運行方式運行或反轉與正轉結合的運行方式運行來實現。
所述過濾裝置為耐腐蝕的金屬濾網。
所述過濾裝置採用插裝結構。
所述電機為雙向變頻電機。
本發明的有益效果是：採用本發明的方案，控制冷卻風扇以諧振的方式對空氣冷卻器的過濾裝置進行除塵，可以有效地清除空氣冷卻器進風口過濾裝置上的雜物，防止過濾裝置堵塞，延長空氣冷卻器的維護間隔，提高空氣冷卻器的有效工作時長，創造效益。
附圖說明
圖1為吸入式空氣冷卻器結構的俯視圖；
圖2為圖1中散熱水道的俯視圖；
圖3為圖1中散熱水道的主視圖；
圖4為除塵控制系統工作原理的示意圖；
圖5為除塵控制器的控制流程圖。
具體實施方式
吸入式空氣冷卻器實施例
如圖1所示，本發明的吸入式空氣冷卻器1包括殼體2、設置在殼體一側的冷卻風扇3以及驅動冷卻風扇轉動的電機4(如雙向變頻電機)，所述殼體的進風口處設有過濾裝置5，過濾裝置為耐腐蝕的金屬過濾網或其它網狀結構，主要用來過濾風沙和柳絮，可根據風場情況，一般選擇濾網平均孔徑為2-3mm的濾網，對應篩網目數為7、8目；過濾裝置採用插裝結構，易於拆卸更換。過濾裝置與冷卻風扇之間設有冷卻器翅片6，靠過濾裝置側的冷卻器翅片孔口與過濾裝置邊框的平均垂直距離不大於翅片孔口水力直徑的3倍(水力直徑為過流斷面面積的四倍與溼周之比)。如圖2所示，本實施例中吸入式空氣冷卻器採用三層散熱水道10，水從進水口7流進三層散熱水道10，並通過交匯通道9從出水口8處流出。每層散熱水道包括多條散熱水管，散熱水管的側壁焊接有翅片6，本實施例中翅片採用螺旋連接，翅片孔口近似長方形，長寬比例約為3:1，如圖3所示。為了對過濾裝置進行除塵，空氣冷卻器的驅動冷卻風扇轉動的電機上連接有過濾裝置的除塵系統。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵，所述諧振是通過使冷卻風扇的電機以反轉運行方式運行或反轉與正轉結合的運行方式運行來實現。
因過濾網質量較輕，共振頻率較低，在通過空氣冷卻器的空氣紊流作用下可產生諧振,其原理如下：在吸入式空氣冷卻器的電機反轉時，冷卻風扇與冷卻器的翅片之間可形成一定的風壓(大於翅片濾網端的空氣壓力)，空氣將沿翅片內的通道向翅片濾網端的方向流動，在翅片的出口端，因氣流通道的突然加大，將產生能量損耗，在出口邊緣距離冷卻器翅片孔口不大於翅片孔口水力直徑的3倍的距離內出現紊流現象(見圖1)，又因每個翅片間的距離較近，氣流間的相互幹涉，也會進一步加強紊流的作用，從而導致空氣的紊流造成濾網或堵塞物的局部諧振，使得堵塞物在氣流作用下更有利於脫離濾網。
本實施例中，當檢測到對過濾裝置除塵的指令時，控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵，可以有效地清除空氣冷卻器進風口過濾裝置上的雜物，防止過濾裝置堵塞，延長空氣冷卻器的維護間隔，提高了空氣冷卻器的有效工作時長，創造了效益。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵系統實施例
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。除塵系統包括除塵指令系統和除塵控制器，當除塵檢測器檢測到除塵指令時，啟動除塵控制器來對過濾裝置上的雜物進行清除。上述除塵指令系統用於檢測是否有啟動除塵控制器的指令，包括機艙外風速檢測器、機艙內的plc系統、風電場中控室遠程控制系統(對當地的柳絮、雜物、風沙等綜合信息進行判斷的遠程人為調控系統)，所述機艙內的plc系統用於判斷外部環境風速是否小於3m/s和風機運行間歇時長是否大於了10分鐘(一般情況下，當風機自身攜帶的風速風向儀測量到的風速小於3m/s時，風機是不運行的；這時外界的環境風沙量是較小的概率估計約80％以上，有利於冷卻器電機反轉對濾網的清潔；plc系統對風機運行與不運行的時間一般以10min為單元進行記錄)，當然也可以根據實際情況對設定風速和間歇時長進行調整。此外，除塵指令系統也可以設置為包括其它檢測器，比如過載檢測器，只要能夠用於檢測除塵需求即可，也可以設置為包括一個啟動除塵命令的開關或按鈕。除塵指令系統的目的是在有除塵需求時傳遞信號給除塵控制器，以便除塵控制器能在合適的時機啟動工作。所述除塵控制器用於控制冷卻風扇使過濾裝置以諧振的方式進行除塵。除了用除塵指令系統判斷是否有除塵需求外，也可以定期選擇天氣晴好、風沙少的枯風季節來對過濾裝置進行除塵。
如圖4所示，對過濾裝置的除塵過程主要是通過plc編程來實現的，可以通過plc控制面板來下達除塵指令，進而通過控制冷卻風扇高低速正反轉電氣迴路使過濾裝置以諧振的方式進行除塵。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例1
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝600s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝300s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝30s；
3)正轉：以設定的正轉值n3正向轉動第三設定時長t3，所述正轉值n3為風機的啟動運行轉速值，t3＝20s；
4)反轉低速：以設定的第二低速值n4反向轉動第四設定時長t4，所述第二低速值n4為風機的啟動運行轉速值，t4＝120s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例2
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝360s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵，見圖5：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝60s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝10s；
3)正轉：以設定的正轉值n3正向轉動第三設定時長t3，所述正轉值n3為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t3＝10s；
4)反轉低速：以設定的第二低速值n4反向轉動第四設定時長t4，所述第二低速值n4為風機的啟動運行轉速值，t4＝60s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例3
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝960s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝600s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝60s；
3)正轉：以設定的正轉值n3正向轉動第三設定時長t3，所述正轉值n3為風機的啟動運行轉速值，t3＝30s；
4)反轉低速：以設定的第二低速值n4反向轉動第四設定時長t4，所述第二低速值n4為風機的啟動運行轉速值，t4＝180s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
控制電機採用吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例1-3的運行方式運行，不但使濾網產生了諧振，還使濾網產生了大面積晃動，加大了對濾網整體的擾動，使濾網上盤結的大片雜物脫離了濾網，有效地清除空氣冷卻器進風口過濾裝置上的雜物。吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例1-3中n1、n2、n3、n4根據實際情況可調，但應滿足：n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1；n2≤n3≤n1；第二低速值n4大於等於風機的啟動運行轉速值。此外，吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例1-3中t0、t1、t2、t3、t4根據實際情況可調，但應滿足：360s≤t0≤960s；60s≤t1≤600s；10s≤t2≤60s；10s≤t3≤30s；60s≤t4≤180s。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例4
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝600s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝300s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，10s≤t2≤60s，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝30s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例5
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝360s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝60s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝10s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例6
本實施例是在吸入式空氣冷卻器實施例的基礎上進一步闡述的。當除塵系統收到除塵指令時，控制冷卻風扇的電機在設定時間t0＝960s內以如下運行方式運行來實現過濾裝置的諧振除塵：
1)反轉高速：以設定的高速值n1反向轉動第一設定時長t1，所述高速值n1為滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值，t1＝600s；
2)反轉低速：以設定的第一低速值n2反向轉動第二設定時長t2，所述第一低速值n2為風機的啟動運行轉速值，t2＝60s。
一個循環結束後，之後進入下一個循環，直至設定時長t0到達，除塵模式結束。
控制電機採用吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例4-6的運行方式運行，使濾網產生了諧振，有效地清除空氣冷卻器進風口過濾裝置上的雜物。吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例4-6中n1、n2根據實際情況可調，但應滿足：n1大於等於滿足冷卻器散熱要求下的風機轉速下限值；第一低速值n2大於等於風機的啟動運行轉速值，且n2＜n1。此外，吸入式空氣冷卻器過濾裝置的除塵方法實施例4-6中t0、t1、t2根據實際情況可調，但應滿足：360s≤t0≤960s；60s≤t1≤600s；10s≤t2≤60s。