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


Termisk optimalisering av kontrollkabinetter for pladebaserte transformatorer i havvindturbiner

Dyson
Dyson
Felt: Elektriske standarder
China

Den globale energiovergang fremmer havvindkraft, men de komplekse marine miljøene utfordrer turbinens pålitelighet. Avkjøling av kabinettsmonterte transformatorer (PMTCCs) er kritisk – uavkjølt varme forårsaker komponentskade. Optimalisering av PMTCC-varmeavgienging forbedrer turbinens effektivitet, men forskningen fokuserer hovedsakelig på landbaserte vindparker, og overser havbaserte. Derfor bør PMTCC-er designes for havbaserte forhold for å forbedre sikkerheten.

1 Optimalisering av PMTCC-varmeavgienging
1.1 Legg til varmeavgiengingsenheter

For havbaserte PMTCC-er, legg til/optimiser fullt tette varmeavgiengingsenheter for å motstå saltmist/fukt. Installert ved siden av transformatorer, koblet via spesielle grensesnitt, danner de effektive kjøleløkker. Luftstrøm i enhetene: se figur 1.

På grunn av de spesielle forholdene i havvindparkers maritime klima, som store temperatursvingninger, høy fuktighet og saltkorrosjon, stilles strengere krav til varmeavgiengingen av transformatorstyringskabinetter. For å oppnå nøyaktig optimalisering av kjølerdesignet, kombinerer denne studien innovativt ANSYS med MATLAB, ved hjelp av genetiske algoritmer for å optimalisere bredden på kjølerparametrene.

På grunn av begrensningene i ANSYS' innebygde parametriske programmeringsspråk for direkte integrasjon av optimaliseringsalgoritmer, blir MATLAB valgt som en mellommann. Gjennom utviklingen av et sekundært ANSYS-utviklingsgrensesnitt, realiseres en nahtløs forbindelse mellom ANSYS og MATLAB. Det antas at den totale arealet av kjøleren er 0,36 m2, og forholdet mellom bakbrettets bredde az og sidekanterens bredde ac av kjøleren defineres som:

Gjennom detaljerte beregninger og simuleringer, er den optimale bakbreddet på kjøleren bestemt til å være 0,235 m, med bredden på de to sidekjølerne justert til 1,532 m i overensstemmelse. Denne optimaliseringen beholder ikke bare det totale arealet av kjøleren, men forbedrer også dens varmeavgiengingsegenskaper.

1.2 Tvangsavkjølingsteknologi

Tvangsavkjøling bruker ventilatorer for å akselerere luftirkulasjon, utvider temperaturforskjeller gjennom luftkonveksjon for å forbedre varmeavgienging. Den kontrollerer kabinettemperaturen sikkert, men møter friksjonell/lokal tap i rør. Optimaliseringer inkluderer utvidelse av rørbredde fra 100 til 120 mm og redusere hydraulisk diameter, minimerer energitap og forbedrer effektiviteten. Kjølet olje returneres til tanken gjennom bunnrør, daner en lukket løkke for dobbelt avkjøling. Se figur 2 for sirkulasjon.

For å optimalisere varmeavgienging, velges en naturlig olje/luft tvangskjøling (ONAF) modus. Ventilatorer driver luftstrøm for å lage avkjølingsluftstrøm fra bunn til topp, dekker effektivt hele radiators overflaten.

1.3 Optimalisering av inn- og uttak i hovedtransformatorrommet

Basert på strømtapet i transformatorstyringskabinetten og den forventede temperaturforskjellen mellom inn- og uttaket, beregnes den nødvendige luftstrømmen ved hjelp av termodynamikk. Formelen for luftstrøm V er:

I formelen:

  • Q er varmeavgienging per tidsenhet;

  • ρ er lufttettheten;

  • b er spesifikk varmekapasitet;

  • ΔT er temperaturforskjellen mellom inn- og uttaket.

Ettersom det potensielt kan forekomme en nedgang i ventilasjonseffektiviteten, settes den målte luftstrømmen til 1,6V. Formelen for beregning av effektiv inntaksoverflate A er:

Hvor v representerer luftfarten både ved inntak og uttak. Etter å ha klart strømtapet i transformatorstyringskabinetten og fastsatt den forventede temperaturforskjellen mellom inntak og uttak, beregnes den nødvendige luftstrømmen V ved hjelp av termodynamiske prinsipper. Til slutt, designes de spesifikke dimensjonene for inntak og uttak basert på luftstrømmen V:

  • Inntak: bredde 0,200 m og høyde 0,330 m;

  • Uttak: bredde 0,250 m og høyde 0,264 m.

Analyse av sammenhengen mellom trykktap ved inntak og åpningsareal viser at økning av åpningsarealet kan effektivt redusere gasspressurtap, dermed forbedre varmeavgiengingseffektiviteten. På forutsetning av at konstruksjonstyrken til styringskabinetten er sikret, settes inntaksoverflatet til 0,066 m2. For å forbedre den effektive ventilasjonsarealet, anvendes en metode som kombinerer gitter og persiennes for å øke ventilasjonspassasjer samtidig som det forhindres intråd av støv og regn. I den nedre delen av hovedtransformatorrommet installeres et ekstra inntaksvindu ca. 40 cm over bakken for å videre utvide inntaksarealet.

Basert på prinsippet om bunninntak og topputslipp, optimaliseres plasseringen av inntak og uttak. Inntaket er satt i den nedre delen av hovedtransformatorrommet, og uttaket er plassert i den øvre delen, danner naturlig konveksjon. Dette tillater at varm luft stiger jevnt og slipper ut gjennom uttaket, mens kald luft kommer inn gjennom inntaket, skaper en effektiv luftsirkulasjon for å forbedre varmeavgiengingseffektiviteten.

1.4 Optimalisering av styringskabinettsstruktur

For å håndtere de unike utfordringene med salt, fuktighet og korrosive stoffer i havvindpark, brukes høytydige korrosjonsbestandige materialer og avanserte tettingsteknologier for å forbedre det totale beskyttelsesnivået av styringskabinetten.

Forbedret varmeavgiengingsdesign:

  • Optimaliserte ventilasjonsvinduer: For å løse utilstrekkelig varmeavgienging som skyldes utilstrekkelige uttaksvinduer, plasseres ekstra ventiler strategisk på toppen og sidene. Beregninger bestemmer optimal størrelse og mengde for å maksimere luftstrøm mens strukturell integritet beholdes:

    • 80 toppmonterte ventiler (1,0 m × 0,2 m hver);

    • 20 sideventiler (2,0 m × 0,15 m hver).

Kabelinnføring og luftstrømsoptimalisering:

  • Rektangulære innganger: Rektangulære kabelinnføringporter maskeres i kanalstålrammen, strømliner kabelinstallasjon og forbedrer luftstrømsbaner.

  • Glydende bunnpplate: En glydende bunnpplate forenkler kabelføring til terminaler mens den beholder effektiv tetting, sikrer at interne komponenter forblir beskyttet.

Disse optimaliseringene resulterer i en strukturert, godt segret kabeloppsett som forbedrer både termisk forvaltning og systemets pålitelighet.

2 Eksperimentell verifisering
2.1 Eksperimentell oppsett

For å bekrefte gjennomførligheten av varmeavgiengingsdesignet, ble en eksperimentell plattform bygd for å fullstendig simulere havvindparkmiljøet. To ventilatorer ble benyttet for å replikere havvindhastigheter og -retninger. Eksperimentell utstyr listen i tabell 1.

For å simulere havvindparkmiljøet, når ventilatorer brukes for å etterligne vindhastighet og -retning, må man merke seg vindens uniformitet og retningers mangfold. Uniform vindhastighet er avgjørende for nøyaktig evaluering av styringskabinetts varmeavgiengingsegenskaper, og mangfoldige vindretninger kan mer komprehensivt simulere endringer i havvindretninger. Så under forsøket, må ventilatorene presist kontrolleres for å sikre at vindhastighet og -retning samsvarer med de faktiske havvindparkens karakteristika.

2.2 Eksperimentelle resultater og analyse

Etter optimalisering av varmeavgienging av havvindparkens vindturbin-boks-transformator-styringskabinet, ble varmeavgiengingseffektiviteten av ulike deler av styringskabinetten før og etter optimalisering registrert, som vist i tabell 2.

2.3 Resultater og diskusjon

Basert på eksperimentelle data i tabell 2, viser varmeavgiengingseffektiviteten av havvindturbin-boks-transformator-styringskabinet betydelige forbedringer etter optimalisering:

  • Nøkkelregionforbedringer:

    • Toppeventilasjonsvindu: Effektivitet økt fra 772 W·℃⁻¹ til 1 498 W·℃⁻¹;

    • Sideventilasjonsvindu: Effektivitet forbedret fra 735 W·℃⁻¹ til 1 346 W·℃⁻¹;

    • Kabelinngangsområde: Effektivitet økt fra 892 W·℃⁻¹ til 1 683 W·℃⁻¹.
      Disse resultatene bekrefter effektiviteten av tvunget kaldelufts-systemet og optimalisert inntak/uttak-design.

  • Maksimal forbedring i radiator:
    Intern radiator-effektivitet økte mest signifikant – fra 980 W·℃⁻¹ til 1 975 W·℃⁻¹ – demonstrerer den kritiske rollen av optimaliserte finn-parametre og kabinetts-struktur for å forbedre termisk ytelse.

3 Konklusjon

Denne studien analyserte påvirkningen av havvindparkens hardhetsmiljø på styringskabinetts varmeavgienging. Veiledet av varmeforoverføringsprinsipper, ble en målrettet optimaliseringsplan foreslått og eksperimentelt verifisert. Det optimaliserte designet forbedrer ikke bare varmeavgiengingseffektiviteten og reduserer interne temperaturer, men forbedrer også korrosjonsbestandigheten og forlenget levetiden. Disse tiltakene gir robust teknisk støtte for bærekraftig drift av havvindparker.

Gi en tips og oppmuntre forfatteren
Anbefalt
Minimum driftspenning for vakuumkretsbruddere
Minimum driftspenning for vakuumkretsbruddere
Minimum Operating Voltage for Trip and Close Operations in Vacuum Circuit Breakers1. InnledningNår du hører frasen "vakuum strømbryter," kan det kanskje høres ukjent ut. Men hvis vi sier "strømbryter" eller "strømskru," vil de fleste vite hva det betyr. Faktisk er vakuum strømbrytere nøkkelkomponenter i moderne strømsystemer, ansvarlige for å beskytte kretser mot skader. I dag skal vi utforske et viktig konsept — minimum operativ spenning for trip- og close-operasjoner.Selv om det høres teknisk,
Dyson
10/18/2025
Effektiv optimering av vind-solcellehybrid-system med lagring
Effektiv optimering av vind-solcellehybrid-system med lagring
1. Analyse av vind- og solcellebasert kraftproduksjonAnalyse av karakteristikkene ved vind- og solcellebasert (PV) kraftproduksjon er grunnleggende for å designe et komplementært hybrid system. Statistisk analyse av årlig vindhastighet og solstråling for en spesifikk region viser at vindressursene viser sesongvariasjon, med høyere vindhastigheter i vinter og vår, og lavere hastigheter i sommer og høst. Vindkraftproduksjonen er proporsjonal med tredje potens av vindhastighet, noe som fører til be
Dyson
10/15/2025
Vind-Sol Hybrid Drevet IoT System for Sanntid Overvåking av Vannledninger
Vind-Sol Hybrid Drevet IoT System for Sanntid Overvåking av Vannledninger
I. Nåværende situasjon og eksisterende problemerNår forsyningsselskapene for drikkevann har omfattende nettverk av vannrør lagt under bakken i både byer og landlige områder, er sanntidsovervåking av røroperasjonsdata nødvendig for effektiv kommando og kontroll av vannproduksjon og -distribusjon. Derfor må det etableres mange dataovervåkningsstasjoner langs rørene. Imidlertid er stabile og pålitelige strømkilder nær disse rørene sjeldne. Selv når strøm er tilgjengelig, er det kostbart å legge ded
Dyson
10/14/2025
Hvordan bygge et AGV-basert intelligent lager system
Hvordan bygge et AGV-basert intelligent lager system
AGV-basert intelligent lagerlogistikksystemMed rask utvikling av logistikksektoren, økende mangel på land og stigende arbeidskostnader, står lager, som er sentrale logistikkknutepunkter, overfor betydelige utfordringer. Når lager blir større, øker driftshytter, informasjonens kompleksitet vokser, og bestillingsplukking blir mer krevende, har det blitt et hovedmål for lagersektoren å oppnå lav feilrate, redusere arbeidskostnader og forbedre total lagringseffektivitet, noe som driver bedrifter mot
Dyson
10/08/2025
Send forespørsel
Last ned
Hent IEE Business-applikasjonen
Bruk IEE-Business-appen for å finne utstyr få løsninger koble til eksperter og delta i bransjesamarbeid hvor som helst når som helst fullt støttende utviklingen av dine energiprojekter og forretning