• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Pagsisimula ng disenyo para sa pag-optimize ng thermal para sa mga kontrol na kabinet ng pad-mounted transformers sa offshore wind turbines

Dyson
Dyson
Larangan: Pamantayan sa Elektrisidad
China

Ang global na transition ng enerhiya ay nagpapataas ng offshore na wind power, subalit ang komplikadong marine environment ay nagpapahirap sa reliability ng mga turbine. Ang pagdissipate ng init ng pad-mounted transformer control cabinets (PMTCCs) ay kritikal—ang hindi napapawalang init ay nagdudulot ng pinsala sa mga component. Ang pag-optimize ng dissipasyon ng init ng PMTCC ay nagpapabuti ng efficiency ng turbine, subalit ang research ay pangunahing nakatuon sa onshore na wind farms, at iniiwanan ang mga offshore. Kaya, disenyo ang PMTCCs para sa kondisyon ng offshore upang mapataas ang seguridad.

1 Pag-optimize ng Dissipasyon ng Init ng PMTCC
1.1 Magdagdag ng Mga Device para sa Dissipasyon ng Init

Para sa offshore na PMTCCs, magdagdag o i-optimize ang fully-sealed na mga device para sa dissipasyon ng init upang matiyak ang resistensya laban sa salt spray at moisture. I-install sila sa tabi ng mga transformer, konektado sa pamamagitan ng espesyal na interface, at bumubuo ng efficient na cooling loops. Ang airflow sa loob ng mga device: tingnan ang Fig. 1.

Dahil sa partikularidad ng maritime climate sa offshore na wind farms, tulad ng malaking fluctuation ng temperatura, mataas na humidity, at corrosion ng salt spray, mas mahigpit na requirements ang inilalapat sa performance ng dissipasyon ng init ng mga transformer control cabinets. Upang makamit ang precise na optimization ng disenyo ng heat sink, ang pag-aaral na ito ay inovatibong nagsasama ng ANSYS at MATLAB, gumagamit ng genetic algorithms upang i-optimize ang width parameters ng heat sinks.

Dahil sa limitasyon ng built-in parametric programming language ng ANSYS sa direct integration ng mga optimization algorithm, ang MATLAB ang ginamit bilang intermediary. Sa pamamagitan ng pagdevelop ng secondary development interface ng ANSYS, isinasakatuparan ang seamless na koneksyon sa pagitan ng ANSYS at MATLAB. Ina-assume na ang kabuuang area ng heat sink ay 0.36 m², at ang relasyon sa pagitan ng back width az at ang side edge width ac ng heat sink ay inilalarawan bilang:

Sa pamamagitan ng detalyadong calculasyon at simulation, itinukoy na ang optimal na back width ng heat sink ay 0.235 m, at ang width ng dalawang side heat sink ay ayusin nang 1.532 m. Ang optimization na ito hindi lamang nagpapanatili ng kabuuang area ng heat sink kundi nagpapabuti rin ng performance nito sa dissipasyon ng init.

1.2 Teknolohiya ng Forced Air Cooling

Ang forced air cooling ay gumagamit ng mga fan upang mapabilis ang circulation ng hangin, pinalalawig ang temperature difference sa pamamagitan ng convection ng hangin upang mapabuti ang dissipasyon ng init. Ito ay kontrolado ang temperatura ng cabinet nang ligtas ngunit nakakaharap sa frictional at local losses sa ducts. Ang mga optimization ay kinabibilangan ng pag-expand ng duct width mula 100 hanggang 120 mm at pagbawas ng hydraulic diameter, minumungkahi ang energy loss at pagpapabuti ng efficiency. Ang cooled oil ay bumabalik sa tank sa pamamagitan ng bottom pipes, bumubuo ng closed-loop para sa dual cooling. Tingnan ang Figure 2 para sa circulation.

Upang i-optimize ang dissipasyon ng init, pinili ang Oil Natural Air Forced (ONAF) cooling mode. Ang mga fan ay nagpapatakbo ng airflow upang gawing cooling ang hangin mula sa ilalim patungo sa itaas, efektibong nakakalampas sa buong surface ng radiator.

1.3 Optimization ng Inlet at Outlet sa Main Transformer Chamber

Batay sa power loss ng transformer control cabinet at inaasahan na temperature difference sa pagitan ng inlet at outlet, ina-compute ang required na airflow gamit ang thermodynamics. Ang formula para sa airflow V ay:

Sa formula:

  • Q ay ang heat dissipation per unit time;

  • ρ ay ang air density;

  • b ay ang specific heat capacity;

  • ΔT ay ang temperature difference sa pagitan ng inlet at outlet.

Dahil sa potensyal na pagbaba ng ventilation efficiency, itinakda ang measured na airflow rate sa 1.6V. Ang formula para sa pag-compute ng effective na inlet area A ay:

Kung saan v ay kumakatawan sa air velocity sa parehong inlet at outlet. Matapos ma-clarify ang power loss ng transformer control cabinet at matukoy ang inaasahang temperature difference sa pagitan ng inlet at outlet, ina-compute ang required na airflow V gamit ang principles ng thermodynamics. Sa huli, ang specific dimensions ng inlet at outlet ay disenyo batay sa airflow V:

  • Inlet: lapad ng 0.200 m at taas ng 0.330 m;

  • Outlet: lapad ng 0.250 m at taas ng 0.264 m.

Ang analisis ng correlation sa pagitan ng inlet pressure loss at opening area ay nagpapakita na ang pagtaas ng opening area ay maaaring mabawasan ang gas pressure loss, kaya't nagpapabuti ng efficiency ng dissipasyon ng init. Sa paniniwala na matitiyak ang structural strength ng control cabinet, itinakda ang inlet opening area sa 0.066 m². Upang mapabuti ang effective ventilation area, isinasama ang method na kombinasyon ng grilles at louver covers upang mapalawig ang ventilation passages habang ina-prevent ang pagpasok ng dust at ulan. Sa lower part ng main transformer chamber, idinagdag ang isang additional na air inlet window na humigit-kumulang 40 cm sa itaas ng lupa upang pa-laki ang inlet area.

Batay sa principle ng bottom air intake at top air exhaust, ino-optimize ang layout ng inlet at outlet. Ang inlet ay itinakda sa lower part ng main transformer chamber, at ang outlet ay nasa upper part, bumubuo ng natural convection. Ito ay nagpapahintulot sa mainit na hangin na tumaas nang smooth at ma-discharge mula sa outlet, habang ang malamig na hangin ay pumapasok mula sa inlet, bumubuo ng effective na air circulation upang mapabuti ang efficiency ng dissipasyon ng init.

1.4 Optimization ng Structure ng Control Cabinet

Upang tugunan ang unique challenges ng asin, humidity, at corrosive substances sa offshore na wind farms, ginagamit ang high-performance anti-corrosion materials at advanced sealing technologies upang mapabuti ang overall protection ng control cabinet.

Enhanced Heat Dissipation Design:

  • Optimized Ventilation Windows: Upang tugunan ang inadequate na dissipasyon ng init dahil sa insufficient na exhaust windows, idinagdag ang additional vents sa itaas at gilid. Ang mga calculation ay nagtutukoy ng optimal na size at quantity upang makamit ang maximum na airflow habang ina-maintain ang structural integrity:

    • 80 top-mounted vents (1.0 m × 0.2 m bawat isa);

    • 20 side-mounted vents (2.0 m × 0.15 m bawat isa).

Cable Entry at Airflow Optimization:

  • Rectangular Inlets: Ginawa ang rectangular na cable entry ports sa channel steel ng frame base, streamlining ang cable installation at pagpapabuti ng airflow paths.

  • Sliding Base Plate: Ang sliding bottom plate ay nagpapadali ng cable routing sa terminals habang ina-maintain ang effective sealing, tiyakin ang proteksyon ng internal components.

Ang mga optimization na ito ay nagresulta sa structured, well-segregated na cable layout na nagpapabuti ng thermal management at system reliability.

2 Experimental Verification
2.1 Experimental Setup

Upang i-validate ang feasibility ng disenyo ng dissipasyon ng init, binuo ang isang experimental platform upang komprehensibong simulan ang offshore na wind farm environment. Ginamit ang dalawang fans upang imitate ang offshore na wind speeds at directions. Ang experimental equipment ay nakalista sa Table 1.

Upang simulan ang offshore na wind farm environment, kapag ginagamit ang fans upang imitate ang wind speed at direction, dapat bigyan ng pansin ang uniformity ng wind speed at diversity ng direction. Ang uniform na wind speed ay mahalaga para sa accurate na evaluation ng performance ng dissipasyon ng init ng control cabinet, at ang diverse na wind directions ay mas komprehensibong magsisimula ng changes sa offshore na wind direction. Kaya, sa panahon ng eksperimento, kailangan ng precise na control ang mga fans upang matiyak ang wind speed at direction ay tumutugon sa actual na characteristics ng offshore na wind farm.

2.2 Experimental Results and Analysis

Matapos i-optimize ang dissipasyon ng init ng offshore na wind farm wind turbine box-type transformer control cabinet, inirecord ang dissipasyon ng init ng iba't ibang bahagi ng control cabinet bago at pagkatapos ng optimization, tulad ng ipinapakita sa Table 2.

2.3 Results and Discussion

Batay sa experimental data sa Table 2, ang efficiency ng dissipasyon ng init ng offshore na wind turbine pad-mounted transformer control cabinet ay nagpakita ng significant na improvements pagkatapos ng optimization:

  • Key Region Enhancements:

    • Top ventilation window: Efficiency na tumaas mula 772 W·℃⁻¹ hanggang 1,498 W·℃⁻¹;

    • Side ventilation window: Efficiency na tumaas mula 735 W·℃⁻¹ hanggang 1,346 W·℃⁻¹;

    • Cable inlet area: Efficiency na tumaas mula 892 W·℃⁻¹ hanggang 1,683 W·℃⁻¹.
      Ang mga resulta na ito ay nagpapatunay ng effectiveness ng forced cold air system at optimized na inlet/outlet design.

  • Maximal Improvement in Radiator:
    Internal radiator efficiency na tumaas nang most significantly—mula 980 W·℃⁻¹ hanggang 1,975 W·℃⁻¹—nagpapakita ng critical role ng optimized fin parameters at cabinet structure sa pagpapabuti ng thermal performance.

3 Conclusion

Ang pag-aaral na ito ay inanalisa ang impact ng harsh na environment ng offshore na wind farm sa dissipasyon ng init ng control cabinet. Batay sa principles ng heat transfer, inihanda ang isang targeted na optimization scheme at in-validate nang experimental. Ang optimized na disenyo hindi lamang nagpapabuti ng efficiency ng dissipasyon ng init at nagbabawas ng internal temperatures kundi nagpapabuti rin ng corrosion resistance at nagpapahaba ng service life. Ang mga measures na ito ay nagbibigay ng robust na technical support para sa sustainable na operasyon ng offshore na wind farms.

Magbigay ng tip at hikayatin ang may-akda!
Inirerekomenda
Minimum na Operating Voltage para sa Vacuum Circuit Breakers
Minimum na Operating Voltage para sa Vacuum Circuit Breakers
Minimum Operating Voltage para sa Trip at Close Operations sa Vacuum Circuit Breakers1. IntroductionKapag narinig mo ang termino "vacuum circuit breaker," maaaring hindi ito kasing-kilala. Ngunit kung sasabihin natin "circuit breaker" o "power switch," alam ng karamihan kung ano ito. Sa katunayan, ang mga vacuum circuit breakers ay mahalagang komponente sa modernong power systems, na may tungkulin na protektahan ang mga circuit mula sa pinsala. Ngayon, ipaglaban natin ang isang mahalagang konsep
Dyson
10/18/2025
Epektibong Pagsasama-sama ng Sistemang Hybrid na Wind-PV na may Storage
Epektibong Pagsasama-sama ng Sistemang Hybrid na Wind-PV na may Storage
1. Pag-aanalisa ng mga Katangian ng Paggawa ng Kapangyarihan mula sa Hangin at Solar PhotovoltaicAng pag-aanalisa ng mga katangian ng paggawa ng kapangyarihan mula sa hangin at solar photovoltaic (PV) ay mahalagang bahagi sa disenyo ng isang komplementaryong hybrid na sistema. Ang estadistikal na analisa ng taunang datos ng bilis ng hangin at solar irradiance para sa isang tiyak na rehiyon ay nagpapakita na ang mga mapagkukunan ng hangin ay nagpapakita ng seasonal variation, may mas mataas na bi
Dyson
10/15/2025
Sistema ng IoT na Pinapagana ng Hybrid na Pwersa ng Hangin at Solar para sa Real-Time na Pagmomonito ng Tubig Pipeline
Sistema ng IoT na Pinapagana ng Hybrid na Pwersa ng Hangin at Solar para sa Real-Time na Pagmomonito ng Tubig Pipeline
I. Kasalukuyang Kalagayan at Umiiral na mga ProblemaSa kasalukuyan, ang mga kompanya ng pagbibigay ng tubig ay may malawak na mga network ng pipeline na inilapat sa ilalim ng lupa sa urban at rural na lugar. Ang real-time monitoring ng data ng operasyon ng pipeline ay mahalaga para sa epektibong pamamahala at kontrol ng produksyon at distribusyon ng tubig. Dahil dito, kailangan ng maraming estasyon ng pag-monitor ng data sa buong pipeline. Gayunpaman, ang matatag at maasahang pinagmulan ng kurye
Dyson
10/14/2025
Paano Gumawa ng Isang AGV-Based na Intelligent Warehouse System
Paano Gumawa ng Isang AGV-Based na Intelligent Warehouse System
Intelligent Warehouse Logistics System Based on AGVSa mabilis na pag-unlad ng industriya ng logistics, lumalaking kakulangan sa lupa, at tumataas na mga gastos sa pagsasanay, ang mga warehouse—bilang pangunahing hub ng logistics—ay nakaharap sa malaking mga hamon. Habang ang mga warehouse ay naging mas malaki, ang frekwensiya ng operasyon ay tumataas, ang komplikadong impormasyon ay lumalago, at ang mga gawain sa pagkuha ng order ay naging mas mahirap, ang pagkamit ng mababang rate ng pagkakamal
Dyson
10/08/2025
Inquiry
I-download
Kuha ang IEE Business Application
Gumamit ng IEE-Business app para makahanap ng kagamitan makakuha ng solusyon makipag-ugnayan sa mga eksperto at sumama sa industriyal na pakikipagtulungan kahit kailan at saanman buong suporta sa pag-unlad ng iyong mga proyekto at negosyo sa enerhiya