浅谈塔筒门密封性对机组运行的影响

【摘要】本文介绍了风电机组塔筒门密封不良，沙尘进入塔基，对塔基各电气柜的器件散热和电气运行产生不良影响，甚至频繁损坏的问题。进一步说明塔筒门的密封性对沙尘环境下风机稳定运行的重要性，并提出了一种简单经济的提高塔筒门密封性的方法。

【关键词】沙尘散热塔筒门密封

1.引言

风力发电作为一种重要的可再生能源形式在我国获得广泛推广，随着风电设备制造技术的日益成熟，近些年来，我国风力发电场的装机规模也越来越大。我国的三北(东北、华北、西北)地区风能功率密度和可利用的小时数都相对较高，为此建立了大量的风电场，且规模较大。但是，因为三北地区多数地方风沙较为严重，春季多见沙尘暴天气，所以安装于这些地区的机组在设计时应全面考虑到风沙的影响，进而对机组进行防沙尘的密封和防侵蚀设计，保证风机在沙尘工况下也可健康运行。

塔筒门作为外界进入机组的通道，其阻隔无关人员或动物进入风机的功能容易受到重视，但其密封性虽在设计时会考虑但实际使用中，出现密封不严的现象很普遍，由于此问题对机组运行的影响很难直接体现，所以很少受到重视。如果风电场坐落于风沙大且容易出现沙尘暴天气的地区，塔筒门密封不严会使沙尘进入塔基，长期积累会对采用风冷散热的塔基控制柜产生影响，沙尘会被散热风扇吸入柜内，当集聚到一定程度会影响柜内电气元件的正常工作。所以对于风沙严重的风场，塔筒门的密封性问题有必要提高重视程度并进行完善。

2.塔筒门密封不良对内蒙某风场风机运行产生的影响

以我国内蒙古某风场为例，该风场常年频现沙尘甚至沙尘暴天气，大部分机组的塔筒门在关闭后会出现或大或小的缝隙，导致了沙尘很容易进入到塔基内部。机组在塔基安装有变频柜、塔基控制柜和辅助变压器柜，变频柜和塔基控制柜均采用风冷方式进行散热。安装于柜门底部的散热风扇从柜外吸入冷却空气，再通过柜门上方的通风窗口将热空气排出，从而达到冷却散热的目的。这也导致大量沙尘随冷却空气进入到柜体内部。

此风场运维人员全年需频繁到机组内部对沙尘进行清理，多数机组的变频柜和塔基控制柜打开后里面的电气元件和功率电缆上会有一层薄土层，由于变频柜的功率柜采用大功率的轴流风扇进行散热，所以沙尘对变频柜的影响尤为明显，经常会出现接触器被沙尘影响无法正常吸合的现象。并且，如果不及时清理风扇窗口中的过滤棉，过滤网，机组在运行时会报变频器过热故障，严重的会烧毁IGBT，对于有上百台机组的现场，维护工作量非常大，严重影响风场的发电效率，维护成本增加较大。

图1：风扇窗口中的过滤棉，过滤网沙尘堵塞情况示例

此外，如不及时清理塔基控制柜的风扇窗口过滤棉，灰尘长期聚集后会造成柜内电气元件也附着上灰尘。由于塔机控制柜散热风扇的功率远小于变频柜散热风扇，柜内灰尘要少于变频柜。但如果柜体的密封在安装和运行后受到破坏或老化，那么影响更为明显。灰尘中含有可导电的成分对柜内电气间隙、爬电距离和电气绝缘将产生严重影响，造成更严重的事故隐患。

图2：柜内沙尘示例

3.塔筒门产生缝隙的原因

塔筒门一般都有密封方面的设计，在塔筒门上下百叶窗上会装有空气过滤棉防止沙尘进入，在门沿安装有一圈5厘米宽的密封橡胶条，当塔筒门关上后橡胶条与塔筒侧门框凸起紧密结合，从而达到密封效果。

在实际使用过程中塔筒门合页侧密封性较好，门栓侧容易产生缝隙，主要因为门栓为一个可活动的短横铸铁块结构，门本身为铸铁结构且很重，长时间使用后门如果出现变形，下垂，门栓活动，很容易造成门缝的产生，又很难校正。门边框所用密封橡胶为硬橡胶，如果为使门栓侧门缝消失而将密封橡胶整体加厚，会造成门合页侧橡胶与塔筒门框干涉无法或很难关上门，而且不同机组门的缝隙的大小也不同，无法统一密封橡胶实际所需加厚的厚度。正常密封橡胶在塔筒门框上不同的位置所需厚度不同，根据现场每台风机塔筒门缝隙定制橡胶条厚度不太现实，但根据现场实际需要，在不同位置有门缝处，使用密封附件辅助增加密封胶条厚度达到密封的效果。

4.解决方法

为了解决风机塔筒门关闭后存在缝隙容易进入沙尘问题，经过在现场使用几种密封材料后做效果对比，最终确定在塔筒门原有的密封胶条基础上上安装定制阻燃海绵单面胶带，施工最为简单，通用性强且经济。

密封软海绵类材料具有很好的压缩性，选用较高厚度也不会影响塔筒关门，能提供良好的密封防尘效果，只要选用质地优良的背胶可以牢靠粘到门密封橡胶条上，且长久使用不易脱落。这样同一门不同位置、不同门之间不同缝隙不同大小，可使用同一厚度密封软棉，方便购买辅材和施工。此风场在进行塔筒门密封技改后，经过一年运行观察，沙尘进入到塔基情况明显改善，塔基变频器柜内、塔基控制柜内、辅助变压器柜内基本已无沙尘进入的现象。一年内没有再出现沙尘使接触器无法正常吸合的问题，塔基各柜体运行的稳定性有了很大的提高，柜体上散热风扇窗口的过滤棉使用寿命也得到明显的延长，柜体散热效率比之前有了很大的提升，尤其变频器柜的经常报过热的问题也得到大幅度降低。

5.结束语

塔筒门密封的问题在实际中很少得到重视，处于风沙较严重的区域，沙尘会很容易通过密封不严的塔筒门进入塔基，日积月累后逐步影响有风冷散热需求的控制柜散热，更严重的进入到控制柜内对电气元件运行产生干扰，尤其对装有大功率散热风扇的空冷型变频柜更容易产生影响且后果严重，所以在风机的设计和运维中有必要对塔筒门的密封加以重视。

参考文献：

[1]杨校生等.风力发电技术与风电场工程[M].北京：化学工业出版社.2011.