华能湖南苏宝顶风电场变频器水冷系统高位水箱稳压系统改造技术规范书

华能湖南苏宝顶风电场

变频器水冷系统高位水箱稳压系统改造

技术规范书

批准：_____________

审核：_____________

编制：_____________

二。二二年十月

L项目概况

L1项目简介

苏宝顶风电场使用哈电风能2MW直驱机组，配备水冷全功率变流器，水冷

系统可靠性影响变流器运行，变流潜水冷部分采用膨胀罐进行系统压力缓冲和补

充，经常报水冷压力高、水冷压力低故障，运维成本高，耗费人力，影响机组发

电量与可利用率。

水冷系统的缓冲稳压装置由膨胀罐、自动排气阀、手动排气阀等组成。膨胀

维内预充稳定压力的压缩空气，当系统压力损失时，压缩空气扩张，把冷却水压

入循环管路系统，以保持管路的压力恒定和冷却水的充满；当压力较高时，介质

进入膨胀罐气囊内，通过膨胀罐内气体来进行缓冲。气囊式膨胀罐稳压装置属于

闭式系统，受自身原理的限制，其缓冲稳压能力有限，当系统压力过高或过低时，

膨胀罐容易失效。

2.适用规范和标准

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注口期的引用文件，仅所注

日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的

修改单）适用于本文件。

DL/T796-2012《风力发电场安全规程》

DL/T5383-2007《风力发电场设计技术协议》

GB/T25385-2010《风力发电机组运行及维护要求》

GB/T20319-2006《风力发电机组验收规范》

DL/T666-2012《风力发电场运行规程》

GB/T19568-2017《风力发电机组装配和安装规范》

Q/XNY-217.11-17-2018《风机控制监督实施细则》

3.研究目标及内容

本项目为中国华能集团批复的科技研发项目，项目按照《中国华能集团有限

公司科技项目管理办法》开展全过程管理；投标人应根据苏宝顶风电场现状开展

以下方面的技术课题研究，通过课题研究投标人投入相关的设备和仪器达到课题

目标，研究所取得的成果和要求按照《中国华能集团布•限公司科技项目管理办法》

执行。课题研究所需配置的仪器、设备及课题验收等一切工作均由投标人负责。

3.1研究目标

研究一种装置，能够满足水冷系统自动补水的应用，降低水冷系统因为缺水

的故障时间与故障率，从而保障机组高效连续运行，同时降低机组运维成木。

3.2研究内容

水冷系统中，冷却介质由主循环泵升压后流经空气散热器，得到冷却后进入

被冷却器件将热量带出，再回到主循环泵，形成密闭式往复循环。循环管路设置

有缓冲稳压装置，为系统保持合理压力并能吸收系统中冷却介质的热胀冷缩体积

变化，从而保证整个系统的稳定运行。缓冲稳压装置主要由高位水箱、呼吸阀和

盐雾过滤器等组成，高位水箱与水冷系统的连接口位于主循环水泵进水口附近。

现提出一种半开式的缓冲稳压装置，主要由高位水箱、呼吸阀、盐雾过滤器

等组成，通过高位水箱缓冲系统介质热胀冷缩体积变化，通过呼吸阀和高位水箱

自身安装高度自动调节并稳定系统压力，盐雾过渡器用于过滤空气中的盐雾颗粒,

防止呼吸网在吸气过程中外界环境中的盐雾对系统造成腐蚀或对介质造成污染。

由半开式稳压系统原理可知，其压力调节范围没有上、下限，只需使高位水箱容

积满足系统介质热胀冷缩体积变化这一条件即可。

缓冲系统介质热胀冷缩体积变化。当温度降低介质体积缩小时，高位水箱里

的液体补充到系统中保持系统管路介质的充满；当温度升高介质体积膨胀时，高

位水箱用以容纳介质体积膨胀量。同时，高位水箱自身的安装高度还可用来调节

系统压力变化。

4.项目技术关键

高位水箱在实现缓冲稳压功能时，需同时满足压力条件和容积条件。所谓压

力条件，即系统运行过程中压力不能过高或过低。所谓容积条件，是指在低温时，

高位水箱里的预充水足以补充系统介质体积缩小量；而在高温时，高位水箱容积

足以容纳系统介质体积膨胀量。以下分别对压力条件和容积条件进行计算说明。

当系统压力降低到一定程度时，呼吸阀通过吸气补充系统压力，使其不至于

过低；当系统压力升高到一定程度时，呼吸阀通过呼气释放系统压力，使其不至

于过高；由此保证系统运行时的压力稳定性。

采用微孔滤膜对外界空气中的盐雾颗粒进行过滤，防止呼吸阀在吸气时将外

界环境中的盐雾带入系统，对系统造成腐蚀或对介质造成污染。

采用液位开关监控高位水箱液位情况，当液位过低时主控程序报出高位水箱

液位低报警，提前预警。

高位水箱安装在塔筒平台，为避免因高位水箱漏液造成的故障，故在高位水

箱底部安装接水盘，防止漏出液体溢出。

高位水箱在实现缓冲稳压功能时，需同时满足压力条件和容积条件。所谓压

力条件，即系统运行过程中压力不能过高或过低。所谓容积条件，是指在低温时，

高位水箱里的预充水足以补充系统介质体积缩小量；而在高温时，高位水箱容积

足以容纳系统介质体积膨胀量。以下分别对压力条件和容积条件进行计算说明。

由高位水箱自身安装高度产生的压力为：P=pgh^l.5bar,而呼吸阀的呼气

压力和吸气压力分别为0.4bar和-0.1bar,故系统静压的变化范围为1.4bar-1.9bar,

处于一个较合理的压力范围内。

5.项目实施的研究方法和技术路线

5.1研究方法

半开式的缓冲稳压装置的理论设备外观见下图。

缓冲系统介质热胀冷缩体积变化。当温度降低介质体积缩小时，高位水箱里

的液体补充到系统中保持系统管路介质的充满；当温度升高介质体积膨胀时，高

位水箱用以容纳介质体积膨胀量。同时，高位水箱自身的安装高度还可用来调节

系统压力变化。

高位水箱罐体拟采用材质：不锈钢304。

当系统压力降低到一定程度时，呼吸阀通过吸气补充系统压力，使其不至于

过低；当系统压力升高到一定程度时，呼吸阀通过呼气释放系统压力，使其不至

于过高。由此保证系统运行时的压力稳定性。

采用微孔滤膜对外界空气中的盐雾颗粒进行过滤，防止呼吸阀在吸气时将外

界环境中的盐雾带入系统，对系统造成腐蚀或对介质造成污染。

监控高位水箱液位情况，当液位过低时主控程序报出高位水箱液位低报警,

提前预警。

高位水箱安装在塔筒平台，为避免因高位水箱漏液造成的故障，故在高位水

箱底部安装接水盘，防止漏出液体溢出。

5.2技术路线

高位水箱在实现缓冲稳压功能时，需同时满足压力条件和容积条件。由高位

水箱自身安装高度产生的压力为：P=pgh^1.5har,而呼吸阀的呼气压力和吸气

压力分别为0m@「和-0.版「，故系统静压的变化范围为1.4bar〜1.9bar,处于一个

较合理的压力范围内。首先计算水箱容积、安装位置、运行参数。

进行样机加工后，按照下述步骤进行样机安装。

1、妥善记录系统原运行参数（变流器进出口运行压力、机械压力表的运行

压力及系统停运时的静态压力），以便恢复，将水冷系统设备调节至维修状态,

并检查确认；

2、在水冷柜背板上开一个650mm的通孔；

水冷柜背

板开孔处

时注意保护门

板背后电缆

3、高位水箱供水管道从该通孔穿过后进入水冷柜内（在通孔处安装封孔板,

做好柜内防护，如下图所示）；

4、将原膨胀罐连接软管从站体接口处拆下，并将高位水箱供水管道一端装

到该接口上；

将原膨胀

罐连接软管从

此处拆下，并将

高位水箱供水

管道装到此接

（口上。

5、高位水箱供水管道另一端向上穿过第二层平台（提前打孔，并做好防护），

再沿着塔筒内部的电缆桥架向上敷设（如下示意图所示），并用扎带固定到桥架

上（安装前需先在扎带固定处的管道外部缠上若干层绝缘胶带）。水冷柜后的管

道也需牢固绑扎在平台上；

6、将高位水箱、安装材料和施工工具吊至上一层平台，在靠近爬梯附近放

置水箱（水箱位置不得妨碍排气盲板的开合），按照水箱底脚安装孔位置在平台

上钻612mm的通孔（需保证最远处的孔在离爬梯一手臂的距离范围内），用螺

栓固定好水箱：

7、在平台上开出645mm的通孔（尽量靠近塔筒内壁上的电缆孔位置），

将连接软管带90°弯头的一端从045mm的通孔中穿过，并做好防护（如下图所

示）；

8、将高位水箱供水管道末端连接在高位水箱底部的锥管外丝上；

9、完成全部安装工作后，开始对系统进行补水，要求补到高位水箱上所标

刻度时才能停止，一段时间后，确认水箱中水位不再低于要求刻度位置后，整改

完成。

5.3预期成果

1）授权实用新型专利（1）项。

2）通过开发、安装高位水箱系统，可达到以下预期成果：半开式的缓冲稳

压装置能够满足水冷系统自动补水的应用，降低水冷系统因为缺水的故障时间与

故障率，从而保障机组高效连续运行。

5.4工程量清单

投标方所提供所有图纸、技术方案应是全新的、标准的、完整的、技术上是

先进的，性能上是成熟的。招标方根据投标方所提供的方案、图纸自行采购相关

设备。具体需求详见服务需求表（注：至少包括以下内容，其内容视现场勘查设

计方案进行优化调整，在中期评审过程中进行具体明确）：

服务需求表:

序号服务内容工程量

现场踏勘、测量用于后续改造物料定制（成

13天

果、提供图纸、技术方案）

2研发定制开发、专利申请/授权15天

3现场施工（20台）20天

备注：1.工程量（尤其是现场施工）为预估天数，根据实际施工进度有所改

变；2.施工所需物料由招标方提供。

5.5技术参数要求

基本设计参数罗列如下:

名称参数备注

系统总水容量约300L不含高位水箱部分

运行环境温度-40℃>40℃

系统冷却介质温度-40℃"+50℃

不含高位水箱内液位

高位水箱自身安装高度约15m

高度

冷却介质体积分数56%乙二醇溶液冰点-40℃

冷却介质膨胀系数0.0006

呼气压力0.4bar；吸

呼吸阀563-DN8

气压力-0.Ibar

微孔滤膜孔径0.5um0.2~L2urn可选

防腐等级C3-H

安装环境陆地型

M30X224°锥管-内丝

连接软管接口

M22X1.524°锥管-内丝

（1）高位水箱方案应包括：水箱、管接件、塑料管、固定用磁吸、胶管、

软件参数系统、等零部件及水冷系统冷却液组成。

（2）高位水箱通过安装于塔筒底部的变流柜上方，封闭式循环系统改为开

放式，利用大气压力进行压力调节。

（3）高位水箱可满足水冷系统压力调节，满足变流器正常运行散热需要，

且在设计工况下正常使用寿命大于等于20年，且金属部件表面涂层防腐要求不

低于20年。

（4）高位水箱应具有良好的耐候性和环境适应性，能够在环境温度

-40℃—50℃＞工作环境温度-3（）℃-5（）℃、相对湿度W95%、海拔W2200米等条件

下正常使用。

（5）高位水箱设计液位开关对系统进行保护，当水冷箱内液位降低到液位

开关下方时，液位开关发出反馈信号，报出高位水箱液位低故障。

（6）高位水箱由水箱罐体，呼吸阀，液位传感器，盐雾过滤器等主要器件

组成，将原系统由密闭式改造为开放式，通过大气压力（大气压力相对系统运行

压力波动范围可视为绝对稳定的压力环境）进行系统压力调节。在塔筒内部或水

冷控制柜上部安装一个水箱，根据实际情况计算出波纹水箱安装高度和水箱容积

即可实现稳压效果。

（7）高位水箱的所有功能，确认全部状态完好，并经相关部门确认后方可

交付使用。

（8）高位水箱设备安装完成后，需对现场人员进行安全、技术培训，交代

使用中的注意事项，确保每个运维人员都熟悉设备的使用和维护保养。

（9）高位水箱的标识要粘贴齐全、完整，符合清洁能源标示管理办法。

（10）高位水箱：出厂试验报告、产品合格证（绝缘等级不低于F级，防护

等级不低于IP54）、维修及操作手册。

（11）手阀：出厂试验报告、产品合格证、操作手册。

（12）胶管及卡夹元件：卡夹元件应能提供3c证书、控制系统的关键部件

应能提供相应的质量证明文件，电控柜的防护等级证书（防护等级不低于IP54）。

6.招标方方提供的技术条件

6.1研发工作基地

在华能苏宝顶风电场作为试点进行本研究课题的研究技术开发和应用实施,

风电场根据实际情况提供办公场所及力所能及的生活帮助，如发生费用，投标人

需自行承担C

6.2主要仪器与设备。

无。

7.资料与验收

7.1验收要求

（1）合同签订后，投标人应根据采购人需要，将施工组织设计（主要包括

组织机构、质量措施、安全措施、进度计划、材料计划等）相关文件报采购人审

批。

（2）投标人项目实施过程中的各项技术记录、验收记录、检查试验报告、

图纸等必须齐全准确、符合归档要求。

（3）项目结束后，投标人应按采购人要求的份数和质量提供完整验收文件。

验收文件应做到数据准确，文件收集完整、齐全，签字手续齐备，符合档案管理

要求。

（4）在项目完工后，投标人应配合做好项目验收评审工作，根据《中国华

能集团有限公司科技项目管理办法》要求，提供科技项目验收申请书、科技项目

验收报告、工作总结报告、技术报告等资料，并聘请相关专家开展验收评审，相

关组织费用均由投标方负责。

（5）项目结题验收时，知识产权目标的完成情况是通过验收的必备条件之

（6）设备出厂资料，包括设备技术参数、说明书、合格证、交接检验报告

等。

（7）施工安装过程资料，竣工资料。

7.2成果验收方式

双方专业人员组成小组，采用会议审查与现场检查相结合的方式进行验收,

评审所有会务、人员费用均由投标方负责。

7.3成果验收标准

（1）严格按照甲方《项目管理办法》、《科技项目管理办法》等制度执行；

（2）编制技术报告1份；

（4）实现实用新型发明专利（1）项授权。

（5）根据变频器水冷系统参数设计一套高位水箱稳压系统，优化后布置到

20台风机，确保施工后，风电机组变频器水冷系统无异常现象，并最终达到将

变频器水冷系统故障率降低70%的目标。

8.知识产权及科技相关管理要求

8.1知识产权相关规定

技术发明达到专利申请要求时，要及时申请专利保护，专利申请须在项目验

收、鉴定及论文发表前完成。研发所产生的知识产权由招标方作为第一权益人。

8.2项目执行管理要求

8.2.1项目执行中，凡出现以下情况时应当终止合同：

（1）执行过程中发现合同规定的技术指标已落后，成果无实用价值的；

（2）针对特定工程进行的项目，工程建设发生重大变化，项目研究内容无

法实施或目标无法实现的；

（3）由于项目承退单位原因致使合同无法执行的。

8.2.2科技项目合同中发生合同终止时的处理方式：

（1）原则上由于招标方原因终止合同，合同终止前科技项目所发生的费用

由招标方承担；由于投标方原因终止合同，招标方有权要求全部或部分返还已支

付费用，必要时可依据合同要求项目承担单位承里违约责任或作出损害赔偿。

（2）需耍终止科技项目执行时，投标方应及时对已完成的工作进行总结，

提出总结报告，做出经费决算，连同固定资产购置情况和项目阶段性研究成果一

并送达招标方审批。

8.2.3项目执行过程管理

（1）投标方负责项目实施过程中每个月向招标方报送科技项目进展情况报

表，并按照招标方的相关要求提供年度进展报告。

（2）投标方在完成工程方案设计和执行计划设计后，应提交招标方审查，

并组织开展中期评审工作，中期评审的相关费用由投标方负责。

（3）投标方应在合同规定完成日期后1个月内提出项目验收申请，验收申

请报招标方，逾期视为项目延期；不能按期完成目标任务的项目，需提前提出延

期申请，说明延期的理由和延期时间，项目延期一般不得超过一年。

（4）为保证项目有效及顺利的实施，招投标双方应定期召开课题联络会。

有关联络会的时间、地点、会议次数、参加人数由双方协商进行。

（5）每次联络会均由投标人作出书面纪要，由招投标双方代表人签字确认

后生效，该会议纪要将成为合同的正式组成部分，双方必须遵守。在会议中如对

本合同内容做重大修改时，须经双方授权代表签字。

（6）评审会、联络会的一切费用包含在合同价内，会议场地费用由投标人

负责。

（7）除了规定的联络会议外，如果有重要的问题需要研究与讨论，经双方

同意可以举行计划外联络会议。

（8）投标人须对一切与本合同有关的供货设备及技术接口、技术服务等问

题负全部责任。

（8）凡与本项目设备相连的其他设备装置，投标人有提供接口和技术配合

的义务，并不由此而发生合同价格之外的任何费用。

（10）在合同实施期间，招标人提出的任何建议或意见，不