防腐蚀系统及风力发电机组的制作方法

专利名称：防腐蚀系统及风力发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机组防腐技术，尤其涉及一种防腐蚀系统及风力发电机组。
背景技术：
空气的相对湿度是影响钢铁腐蚀速度的主要因素，在临界相对湿度以下，钢铁几乎不发生腐蚀现象。钢铁在普通空气中发生腐蚀现象的临界相对湿度约为65%，但是，若空气中掺杂有盐分，那么钢铁产生腐蚀现象的临界相对湿度值会降低。目前，陆上风电场趋于饱和，风电机组单机功率也不断增大，风电机组的开发与应用逐步转向海上风电场。由于海洋性大气富含盐分且相对湿度很高，海洋性大气对海上风力发电机组的腐蚀非常严重。风电机组的示意图如图I所示。风电机组包括塔筒1，机舱(图中未示)以及罩设在机舱外部的机舱罩2，轮毂(图中未示)、叶片3以及罩设在轮毂外·侧的轮毂罩4。塔筒I支撑机舱，机舱和轮毂之间通过主轴固定连接。轮毂与叶片3固定连接。现有的海上风力发电机组防腐蚀的措施主要有对风电机组进行密封、对风电机组上的机械部件喷涂防腐涂层、对风电机组上含有大量电子元器件的电气柜单独密封等。现有技术至少存在以下问题现有技术采用毛刷对风电机组进行密封，毛刷间隙大，盐分和湿空气仍能通过密封毛刷进入机舱；对机械部件喷涂的防腐层易被刮擦脱落，从而使得机械部件被腐蚀；对电气柜单独密封实现方式复杂、成本高昂且效果不佳，电气柜外部的电气接头很容易出现白斑等腐蚀特征。

发明内容
本发明提供一种防腐蚀系统及风力发电机组，用以有效实现部件的防腐蚀。本发明提供一种防腐蚀系统，其中包括微正压装置和风道；所述微正压装置用于与封闭空间连通，对进入所述微正压装置的空气进行除湿处理，并将处理后的干净空气输出至所述封闭空间，以使所述封闭空间内的大气压强大于外部大气压强；所述风道包括通过通槽相互贯通的舱外进风口和出风口，所述出风口与所述微正压装置连接，所述舱外进风口用于将外部空气导弓I至所述微正压装置。如上所述的防腐蚀系统，优选的是所述微正压装置包括冷冻式除湿机和轴流风机；所述冷冻式除湿机的输入口与所述风道的出风口密封连接，以对进入所述冷冻式除湿机的空气进行除湿处理，所述冷冻式除湿机的输出口用于向所述封闭空间输入除湿后的干净空气；所述轴流风机固定设置在所述通槽的内部，以导引所述通槽内空气沿着所述通槽轴向方向的流向所述冷冻式除湿机；所述风道的舱外进风口处安装有舱外进气阀。
如上所述的防腐蚀系统，优选的是所述通槽上开设有舱内进风口，所述舱内进风口位于所述舱外进风口和所述轴流风机之间，所述舱内进风口与所述封闭空间连通；
所述舱内进风口上设置有舱内进气阀。如上所述的防腐蚀系统，优选的是还包括粗效过滤网，所述粗效过滤网遮盖在所述舱外进风口上，以对进入所述风道的空气进行粗过滤。如上所述的防腐蚀系统，优选的是还包括高效过滤网，所述高效过滤网遮盖在所述冷冻式除湿机的输出口上，以对所述冷冻式除湿机输出的干净空气进行细过滤。如上所述的防腐蚀系统，优选的是还包括湿度传感器，所述湿度传感器与所述冷冻式除湿机电性连接，以根据探测到的湿度参数启动或停止所述冷冻式除湿机。如上任一所述的防腐蚀系统，优选的是还包括压差传感器，所述压差传感器与所述冷冻式除湿机电性连接，以根据探测到的压力参数启动或停止所述冷冻式除湿机。如上任一所述的防腐蚀系统，优选的是还包括后备电源，所述后备电源分别与所述冷冻式除湿机和轴流风机电性连接。本发明提供的防腐蚀系统，利用微正压装置，在封闭空间内形成微正压环境，以使封闭空间内的大气压强大于外部空气中的大气压强，以避免了外部空气进入封闭空间，从而实现防腐蚀的目的。本发明还提供一种风力发电机组，包括塔筒，机舱以及罩设在所述机舱外部的机舱罩，所述塔筒支撑所述机舱，其特征在于还包括本发明任一所述的防腐蚀系统；所述防腐系统与所述机舱罩的内部连通；所述机舱罩上开设有用于向所述机舱罩内部输入经所述防腐蚀系统处理后的空气的通孔。如上所述的风力发电机组，优选的是所述塔筒距离所述机舱罩底部2m_4m处设置有密封板，所述密封板卡设在所述塔筒内壁上，以将所述塔筒分为相互隔离的两部分。本发明提供的风力发电机组，具有防腐蚀系统，能在机舱罩、轮毂罩和塔筒围设的空间内，有效形成微正压环境，从而有效避免了外部空气进入，从而起到了很好的防腐蚀效
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图I为现有技术中风电机组的局部结构示意图。图2为本发明实施例一提供的防腐蚀系统的结构示意图。图3为本发明实施例二提供的防腐蚀系统的结构示意图。图4A为本发明实施例三提供的风力发电机组的局部结构示意图。图4B为风力发电机组上设置密封板后处于微正压环境的区域。图4C为冷冻式除湿机对舱外空气进行除湿的空气流向示意图。图4D为冷冻式除湿机对舱内空气进行除湿的空气流向示意图。附图标记I-塔筒；2-机舱罩；3-叶片；
4-轮毂罩；5-微正压装置；6-风道；7-粗效过滤网；8-高效过滤网；9-舱内进风口；10-舱内进气阀；11-湿度传感器；12-压差传感器；13-后备电源；14-盐水排放管；15-舱外进气阀；16-密封板；21-通孔；51-冷冻式除湿机；52-轴流风机；53-输出口； 61-通槽；62-舱外进风口；63-出风口。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图2为本发明实施例一提供的防腐蚀系统的结构示意图，下面结合图2详细说明防腐蚀系统的结构。本发明实施例一提供一种防腐蚀系统，其中包括微正压装置5和风道6;微正压装置5用于与封闭空间连通，对进入微正压装置5的空气进行除湿处理，并将处理后的干净空气输出至封闭空间，以使封闭空间内的大气压强大于外部大气压强；风道6包括通过通槽61相互贯通的舱外进风口 62和出风口 63，出风口 63与微正压装置5连接，舱外进风口 62用于将外部空气导引至微正压装置5。本发明实施例提供一种防腐蚀系统，其原理是利用微正压装置，在封闭空间内形成微正压环境，以使封闭空间内的大气压强大于外部空气中的大气压强，以避免了外部空气进入封闭空间，从而实现防腐蚀的目的。本发明实施例提供的防腐蚀系统，是以将防腐蚀系统设置在封闭空间内部为例，但在实际应用中，还可以将防腐蚀系统设置在封闭空间外部，微正压装置与封闭空间连通，微正压装置处理完的气体经由两者的连通处进入封闭空间。另外，可能出现需要对封闭空间内的空气进行湿度控制的情况，此时可以设置管路将封闭空间内的湿空气抽送至风道的进风口，以输送至微正压装置，进而对空气进行处理，以起到加强防腐蚀效果的目的，具体参见下文。所谓微正压环境，是指封闭空间内的大气压强比封闭空间外的大气压强大50-2500Pa。外界空气经由舱外进风口，进入风道，随后经由出风口到达微正压装置，微正压装置对空气进行除湿处理，然后将处理后的干净空气输出至封闭空间，封闭空间内的空气增多，压强增加，使得封闭空间内部的大气压强大于外部的大气压强。微正压装置的优选实现方式为微正压装置5包括冷冻式除湿机51和轴流风机52 ;冷冻式除湿机51的输入口与风道6的出风口 63密封连接，以对进入冷冻式除湿机51的空气进行除湿处理，冷冻式除湿机51的输出口 53用于向封闭空间输入除湿后的干净空气；轴流风机52固定设置在通槽61的内部，以导引通槽61内空气沿着通槽61轴向方向的流向冷冻式除湿机51 ;风道6的舱外进风口 62处安装有舱外进气阀15。本实施例中，除湿产生的水经由盐水排放管14排出。下面详细介绍冷冻式除湿机的结构和工作原理。冷冻式除湿机包含压缩机、蒸发器、冷凝器和工作介质。风道的出风口具体地与压缩机的输入口相连，由风道输入的湿空气经过压缩机压缩后变成高温高压气体，经过蒸发器时液态的工作介质吸收热量汽化，空气受到冷却后大量水分冷凝出来从而起到除湿作用。在水分冷凝的过程中，空气中的盐分溶解在水中，以同时实现除盐的作用。在随后的冷凝器中，除湿后的空气对冷凝器中的气态工作介质进行冷却，使其恢复为液态，从而形成一个循环。为了抵抗含盐湿空气的腐蚀作用，冷冻式除湿机内部，特别是压缩机和蒸发器必须采用特殊措施来保证抗腐蚀能力，比如镀防腐层。在本发明各实施例中，是以轴流风机和冷冻式除湿机独立设置进行的阐述，实际应用中，也可以将轴流风机集成到除湿机中。冷冻式除湿机去除的水分中，溶解有大量的盐分，盐水经由盐水排放管排除。微正压装置的上述实现形式可以有效去除空气中的盐分和水分，且整个结构简单，除湿除盐的效果好。选择冷冻式除湿机时，由于冷冻式除湿机位于封闭空间内部，结合待形成正压环境的空间总体积，主要考虑的参数是通风量，以及冷冻式除湿机的体积。实际应用中，进入风道的空气可能掺杂有大颗粒灰尘和水滴，为防止大颗粒杂质进入风道，进一步地，防腐蚀系统还包括粗效过滤网7，粗效过滤网7遮盖在舱外进风口 62 上，以对进入风道6的空气进行粗过滤。另外，粗效过滤网的网眼尺寸在不影响风道进风速度的前提下可以尽量小。在一些特殊环境下，比如海上高湿高盐环境，空气中的盐分含量很高，经过冷冻式除湿机的除湿除盐处理后，空气中仍有可能带有小颗粒的盐，即干盐粒子，所以，更进一步地，防腐蚀系统还包括高效过滤网8，高效过滤网8遮盖在冷冻式除湿机51的输出口 53上，以对冷冻式除湿机51输出的干净空气进行细过滤。高效过滤网可以有效去除空气中掺杂的干盐粒子，以进一步提升冷冻式除湿机输出空气的质量。本发明实施例一提供的防腐蚀系统，结构紧凑，功能可靠，防腐蚀效果好，且尤其适用于海上风电机组等需要对空气进行除湿除盐处理的场合。图3为本发明实施例二提供的防腐蚀系统的结构示意图，下面结合图3详细说明防腐蚀系统的结构。本发明实施例二在实施例一的技术方案基础之上，优选的是，通槽61上开设有舱内进风口 9，舱内进风口 9位于舱外进风口 62和轴流风机52之间，舱内进风口 9与封闭空间连通；舱内进风口 9上设置有舱内进气阀10。承上述，以防腐蚀系统处在封闭空间内部为例，开设舱内进风口后，舱内进风口与封闭空间直接连通，需要说明的是，若防腐蚀系统处在封闭空间外部，舱内进风口与封闭空间可以通过管路连通。进一步地，防腐蚀系统在对外部空气进行除湿除盐处理的基础之上，还可以对封闭空间内部的湿度进行控制，以在封闭空间内部的湿度超过设置值时，对封闭空间内部的空气进行处理，以降低封闭空间内的空气湿度，从而起到加强防腐蚀效果的目的。设置舱内进风口，并舱内进风口上设置舱内进气阀，可以在需要的情况下，允许封闭空间内部的空气经由舱内进气阀进入风道，以对封闭空间内的空气进行除湿。防腐蚀系统还可以包括湿度传感器11，湿度传感器11与冷冻式除湿机51电性连接，以根据探测到的湿度参数启动或停止冷冻式除湿机51。湿度传感器用于感测封闭空间内的湿度，若探测到的湿度参数大于设置值，冷冻式除湿机工作，此时，舱内进风口上的舱内进气阀打开，封闭空间内的空气进入风道，经过冷冻式除湿机的除湿，空气被再次输入到封闭空间内，以保证封闭空间内空气的相对湿度在设定的范围内。进一步地，防腐蚀系统还包括压差传感器12，压差传感器12与冷冻式除湿机51电性连接，以根据探测到的压力参数启动或停止冷冻式除湿机51。当压差传感器测得封闭空间内外压力差低于设定值时，轴流风机、除湿机启动，舱外进气阀开启。具体地，防腐蚀系统还包括后备电源13，后备电源13分别与冷冻式除湿机51和轴流风机52电性连接。防腐蚀系统的微正压装置的用电可以由电网提供电力，也可以在防腐蚀系统中集 成后备电源，以在需要时，向微正压装置提供电力。图4A为本发明实施例三提供的风力发电机组的局部结构示意图，图4B为风力发电机组上设置密封板后处于微正压环境的区域，图4C为冷冻式除湿机对舱外空气进行除湿的空气流向示意图，图4D为冷冻式除湿机对舱内空气进行除湿的空气流向示意图。本发明实施例三提供一种风力发电机组，包括塔筒1，机舱(未示出)以及罩设在机舱外部的机舱罩2，塔筒I支撑机舱，其中还包括本发明任意实施例所述的防腐蚀系统；防腐蚀系统与机舱罩2的内部连通；机舱罩2上开设有用于向机舱罩2内部输入经防腐蚀系统处理后的空气的通孔21。具体地，在本实施例中，防腐蚀系统设置在机舱罩2内部，通孔21与防腐蚀系统的舱外进风口 62相匹配，且舱外进风口 62和通孔21相互贯通，舱外进风口 62用于允许机舱外部空气进入风道6，进入风道6的空气经过微正压装置的处理后输出至机舱罩2内部。若将防腐蚀系统设置在机舱罩的外部，机舱罩的通孔可以直接与微正压装置的输出口连通，在这种情况下，舱内进风口与机舱罩内部可以通过管路连通。风力发电机组的结构示意图如图4A所示，I处为轮毂罩和叶片的密封处、II处为轮毂罩和机舱罩的密封处、III处为机舱罩和塔筒的密封处。I处、II处、III处的密封都采用接触式旋转密封。在上述技术方案基础之上，优选的是，塔筒I距离所述机舱罩2底部2m_4m处设置有密封板16，密封板16卡设在塔筒I内壁上，以将塔筒I分为相互隔离的两部分。塔筒的高度为80m-100m，不在塔筒上设置密封板时，微正压装置需要在塔筒、机舱罩和轮毂罩围设的封闭空间内形成微正压环境，这个空间很大，微正压装置需要较长时间的工作才能达到设定的微正压环境。为了减小除湿机和过滤器等设备的工作负荷，且更易于形成机舱微正压环境，从而保证良好的防腐蚀效果，本发明实施例提供的风力发电机组在I、II、III、IV四个位置作密封处理，以保证机舱的密闭性能。塔筒内部IV处与塔筒顶部距离可根据需要选择合适的高度h，本实施例选为2. 5m，IV处设置一个密封板，密封板与塔筒内壁之间不存在相互运动，故该密封板与塔筒内壁作静密封处理。这样，需要形成微正压环境仅为塔筒内IV上部、机舱内部、叶片内部,这三部分之间相互连通,总体空间体积较小，形成微正压所需补气量小，因而微正压的实现更为简单和有效。图4B中阴影部分表示为设置密封板后，风电机组内需要存在微正压的区域。下面描述防腐蚀系统的工作原理。初次形成微正压环境时，舱内进气阀10处于关闭状态，空气流向如图4C所示，具体如下当海上风力发电机组处于正常并网运行状态时，位于机舱罩2内部的设备，即冷冻式除湿机51和轴流风机52，从海上风力发电机组的电网取电。空气经过粗效过滤网7的粗过滤后进入风道6，到达冷冻式除湿机51。送至冷冻式除湿机51内后，水分在冷冻式除湿机51中冷凝出来，由于盐分在水中的溶解度很高，大部分盐分将溶于冷凝水中形成盐水，盐水从盐水排放管14排出机舱外。经除冷冻式湿机51处理后的空气很干燥，但仍还含有少量的干盐粒子，这部分干燥空气再经过高效过滤网8除去干盐粒子，成为干燥且不含盐分的清洁空气，排入机舱罩2内以提高机舱罩2内部压力值，从而使机舱罩2内部压力高于外界大气压。机舱罩内部微正压环境的保持过程如下当压差传感器12测得机舱罩2内外压力差低于设定值时，舱外进气阀15开启，轴流风机52、冷冻式除湿机51启动，以向机舱罩2内部补给空气，以保证机舱罩2内部的微正压环境。当压差传感器12测得机舱罩2内压力与外部压力差高于设定值时，轴流风机52、冷冻式除湿机51停止工作，舱外进气阀15关闭。通常，在机组正常发电情况下，机舱内部温度高于外部环境，因此机舱罩内空气的 相对湿度能保持在较低值。在这样的循环下，机舱内始终保持微正压，外界腐蚀大气和污染物无法进入机舱内部，并且内部空气相对湿度始终保持在很低水平，从多个方面保证在全气候条件下机舱内部不发生因凝露与盐分导致的腐蚀与电气绝缘问题，确保内部机械部件与电气部件运行于良好的环境下。这样，在保证海上风电机组设计生命内可靠运行的同时，对机械部件和电气部件的设计防腐等级可以相应降低，从而降低了对单个部件进行高等级防腐处理的难度与成本。实际应用中，还可能存在这样一种情况海上风力发电机组遭遇长时间脱离电网的状况，即风力发电机组出现故障。此时，后备电源启动。为了降低除湿机的工作负载，减少对后备电源的消耗，压差传感器也不再控制除湿机的开启/关闭。此时，舱外进气阀处于关闭状态。在这种脱离电网的状态下，如果机舱外部环境温度骤降，将会引发机舱内部空气温度短时间内骤降时，机舱内部可能产生凝露，从而带来部件腐蚀与电气绝缘问题。为了避免出现凝露现象，防腐蚀系统此时重点控制机舱内部空气的相对湿度。对机舱内部空气进行除湿的示意图如图4D所示，此时舱外进气阀15处于关闭状态。当湿度传感器11检测到空气相对湿度高于某一设定值时，则判定机舱罩2内空气过于湿润，轴流风机52与冷冻式除湿机51开启，舱内进气阀10将打开，机舱罩2内较湿润空气从舱内进风口 9进入风道6，在轴流风机52的引导下送入冷冻式除湿机51，转化为干燥空气后送回机舱罩2内部，从而降低舱内空气的相对湿度。除湿产生凝结水从盐水排放口排至机舱外。当舱内空气湿度降低到某一安全值时，轴流风机52和冷冻式除湿机51停止工作，舱内进气阀10关闭。这样，就能确保脱网期间机舱内部不发生凝露以避免腐蚀与电气绝缘问题，直至风力风力发电机组恢复到正常运行状态。本发明实施例三提供的风力发电机组，采用微正压装置在机舱内部形成微正压环境，且还通过在塔筒内部设置密封板以保证微正压的形成效果。本发明实施例提供的海上风力发电机组，能避免各机械与电气部件腐蚀、且能长期可靠运行，另外，防腐蚀效果好、维护简单、安全可靠、能有效降低机组内零部件防腐设计的难度和成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。·
权利要求
1.一种防腐蚀系统，其特征在于 包括微正压装置和风道； 所述微正压装置用于与封闭空间连通，对进入所述微正压装置的空气进行除湿处理，并将处理后的干净空气输出至所述封闭空间，以使所述封闭空间内的大气压强大于外部大气压强； 所述风道包括通过通槽相互贯通的舱外进风口和出风口，所述出风口与所述微正压装置连接，所述舱外进风口用于将外部空气导弓I至所述微正压装置。
2.根据权利要求I所述的防腐蚀系统，其特征在于 所述微正压装置包括冷冻式除湿机和轴流风机； 所述冷冻式除湿机的输入口与所述风道的出风口密封连接，以对进入所述冷冻式除湿机的空气进行除湿处理，所述冷冻式除湿机的输出口用于向所述封闭空间输入除湿后的干净空气； 所述轴流风机固定设置在所述通槽的内部，以导引所述通槽内空气沿着所述通槽轴向方向的流向所述冷冻式除湿机； 所述风道的舱外进风口处安装有舱外进气阀。
3.根据权利要求2所述的防腐蚀系统，其特征在于 所述通槽上开设有舱内进风口，所述舱内进风口位于所述舱外进风口和所述轴流风机之间，所述舱内进风口与所述封闭空间连通； 所述舱内进风口上设置有舱内进气阀。
4.根据权利要求I或2所述的防腐蚀系统，其特征在于还包括粗效过滤网，所述粗效过滤网遮盖在所述舱外进风口上，以对进入所述风道的空气进行粗过滤。
5.根据权利要求I或2所述的防腐蚀系统，其特征在于还包括高效过滤网，所述高效过滤网遮盖在所述冷冻式除湿机的输出口上，以对所述冷冻式除湿机输出的干净空气进行细过滤。
6.根据权利要求I或2或3所述的防腐蚀系统，其特征在于还包括湿度传感器，所述湿度传感器与所述冷冻式除湿机电性连接，以根据探测到的湿度参数启动或停止所述冷冻式除湿机。
7.根据权利要求I或2或3所述的防腐蚀系统，其特征在于还包括压差传感器，所述压差传感器与所述冷冻式除湿机电性连接，以根据探测到的压力参数启动或停止所述冷冻式除湿机。
8.根据权利要求I或2或3所述的防腐蚀系统，其特征在于还包括后备电源，所述后备电源分别与所述冷冻式除湿机和轴流风机电性连接。
9.一种风力发电机组，包括塔筒，机舱以及罩设在所述机舱外部的机舱罩，所述塔筒支撑所述机舱，其特征在于 还包括权利要求1-8任一所述的防腐蚀系统；所述防腐系统与所述机舱罩的内部连通； 所述机舱罩上开设有用于向所述机舱罩内部输入经所述防腐蚀系统处理后的空气的通孔。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于所述塔筒距离所述机舱罩底部2m-4m处设置有密封板，所述密封板卡设在所述塔筒内 壁上，以将所述塔筒分为相互隔离的两部分。
全文摘要
本发明公开了一种防腐蚀系统及风力发电机组，其中防腐蚀系统包括相互连接的微正压装置和风道；所述微正压装置用于与封闭空间连通，对进入所述微正压装置的空气进行除湿处理，并将处理后的干净空气输出至所述封闭空间，以使所述封闭空间内的大气压强大于外部大气压强；所述风道包括通过通槽相互贯通的舱外进风口和出风口，所述出风口与所述微正压装置连接，所述舱外进风口用于将外部空气导引至所述微正压装置。本发明提供的防腐蚀系统及风力发电机组，可有效实现部件的防腐蚀。
文档编号B01D50/00GK102953938SQ201110240459
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者黄强, 黎焱, 路计庄 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司