一種風力發電機組用冷卻液及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種風力發電機組水冷系統冷卻液，包括以下質量百分比的組分：聚醚胺0.20

【技術實現步驟摘要】
一種風力發電機組用冷卻液及其制備方法


[0001]本專利技術涉及冷卻液
，具體提供了一種風力發電機組用冷卻液及其制備方法。

技術介紹

[0002]防凍性能是冷卻液的共性，但是具體運行系統環境不同則對冷卻液的技術要求相應有所不同。風電變流器屬于風力發電機組大型核心部件之一。在風機運轉過程中，風力發電機組內的變流器會產生大量熱量。風電專用冷卻液是一種在風力發電運行系統中進行全天候工作的熱交換介質，電導率低、傳熱效率高、在低溫下不結冰，具有良好的流動性、在高溫下蒸發小、防結垢、且具有長效防腐蝕使用性等特點，適應于風機運轉的工作環境。
[0003]由于當前無相應國家標準對風力發電機組冷卻液做出相應技術要求規定，人們普遍使用GB 29743《機動車發動機冷卻液》作為風力發電機組冷卻液質量評價標準。專利CN102250592A公布了一種長效環保型風電設備抗凍冷卻介質及專利CN109762642A公布一種低電導冷卻液及其制備方法，均是參照SH/T0085《發動機冷卻液腐蝕測定方法(玻璃器皿法)》對冷卻液的金屬防腐蝕性能進行測試，采用試驗材質為傳統金屬紫銅、黃銅、焊料、碳鋼、鑄鐵、鑄鋁等金屬。
[0004]風力發電機組水冷系統中所涉及的各類金屬材質，主要材質為各種不同類型的鋁合金。在這個密閉的循環系統中涉及到多種類型的材質，變流器內循環的換熱器隔板采用AI4043材質；翅片、換熱器封頭采用AI3003、5052材質；模塊散熱器采用AI6061材質；焊料使用4004鋁硅合金焊料、ER5354焊條、4104真空釬焊焊料。變流器外循環的加熱器、過濾器、壓力表、管路采用304不銹鋼材質；膨脹罐采用碳鋼制作。各類閥門的材質主要是銅材質。GB29743《機動車發動機冷卻液》選用常規金屬如：紫銅、黃銅、焊料、鑄鐵、碳鋼、鑄鋁等六種材質，作為金屬防腐蝕評價使用的試驗材質，標準中沒有涉及3003、4043、4104、5052、6061等不同種類的鋁合金防腐蝕效果評價。目前應用于風力發電機組冷卻液，在金屬防腐蝕性能評價中試驗金屬材質選擇為常規金屬如：紫銅、黃銅、焊料、鑄鐵、碳鋼、鑄鋁等六種材質，偏離風力發電機組循環系統實際金屬材質，存在評價結果不能正確指導冷卻液實際運行情況的問題。
[0005]風力發電機組冷卻液的運行環境是高壓帶電系統，從電路運行系統穩定性和安全性方面考慮，循環系統中運行的冷卻液必須具有低電導率。由于機動車發動機冷卻液對電導率不做技術要求，冷卻液選用添加劑大多數為容易電離物質，從而造成冷卻液的電導率過高在3000μs/cm左右，因此機動車發動機冷卻液不適用于風電機組冷卻運行系統。
[0006]此外，雖然機動車發動機冷卻液與風力發電機組冷卻液的工作原理相似，但是各自運行環境有明顯的差異，其所使用冷卻液的技術性能要求也相應有所不同。深入調研風力發電機組冷卻循環系統實際運行工況，分析得出風力發電機組冷卻液的特殊性，申請人在2019年發布了T/CEC 222
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2019《風力發電機組水冷卻系統冷卻液技術規范》標準，此標準與GB29743《機動車發動機冷卻液》相比較最突出的差異，在玻璃器皿腐蝕試驗評價方法上
具有明顯的差異，T/CEC 222在防腐蝕性能評價中金屬材質選用上更接近風力發電機組冷卻循環系統的金屬材質。其次對冷卻液的電導率也做出相應地技術要求。
[0007]應用于風力發電機組冷卻液需要解決3個主要的技術問題：其一，為保證風力機組電路運行系統穩定性和安全性，冷卻液應具有低電導率；其二，解決冷卻循環系統各類金屬材質的防腐蝕問題；其三，為延長冷卻液的更換周期，冷卻液應具有長效使用性能。
[0008]由于傳統冷卻液中加入無機鹽金屬緩蝕劑在水溶液中水解電離產生大量陰陽離子，導致溶液電導率增大。無機鹽緩蝕劑在風力發電機組冷卻液中無法使用。應用于冷卻液中有機物緩蝕劑，主要為有機酸類、含氮類、唑類等含有N、O、S、P的有機化合物。有機酸類化合物溶解性差，一般需要轉化為有機酸鹽用于冷卻液中，有機酸鹽在溶液中以離子狀態存在，從而增加了溶液的電導率，不適合用于低電導率冷卻液中。含有S、P元素的有機緩蝕劑，其在金屬表面反應后形成保護膜，提升了抗腐防銹效果，但同時也會產生有毒物質，造成環境的污染和對人體的危害。尤其是考慮到引起的排放及降解問題，如今的環保法規對添加劑中S、P等都進行了日趨嚴格的限制。
[0009]現有在低電導率冷卻液研制中，多選用含氮類、有機硅類及唑類等有機化合物等。有機胺及生物堿等含氮化合物分子中含有N可以提供孤電子對，容易與銅離子形成離子絡合物，加速金屬銅及合金的腐蝕。通常以提高唑類有機物的添加量來解決含氮化合物對金屬銅的腐蝕問題。專利CN 102174313A公開了一種低電導率、超長效、有機堿型防凍冷卻液及專利CN102250592A公開了一種長效環保型風電設備抗凍冷卻介質，唑類有機物添加量過大，導致成本過高，不經濟，使用性差。CN109837071A公開了一種用于風力發電機組的冷卻液，其使用了脂肪族一元羧酸，和烷氧基化炔醇和咪唑啉的復配作為緩蝕劑；脂肪族一元羧酸吸附在金屬表面，使金屬表面能量趨于穩定，抑制金屬腐蝕。唑類化合物在銅表面形成致密膜，抑制銅的腐蝕，電導率相比于常規冷卻液的電導率有較大下降，但是由于有機羧酸仍會成鹽，長期使用會導致電導率升高；此外，有機羧酸溶解性不好，使用和貯存過程中容易析出沉淀導致冷卻效果下降。CN109762642A公開了一種低點導冷卻液，包括30
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80二元醇，0.01
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2.0％含氮化合物，0
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1.0％唑類化合物，去離子水余量。但是首先，該專利是利用有機硅在高溫下水解產生聚硅醇化合物，在金屬表面形成保護層，達到抑制金屬腐蝕的目的。為了使有機硅穩定，加入的是含氮化合物做穩定劑，抑制有機硅在低溫下水解。但是如果有機硅水解不完全，會出現有機硅不穩定析出硅膠的問題。而且聲稱做到了低電導率的冷卻液，其優選實施例中電導率在0.09
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2μs/cm附近，其中最低的實施例4，電導率僅為0.09μs/cm，但是本領域公知，冷卻液的電導率不可能達到這么低。因為超純水的最低電導率為0.055μs/cm(這是純水能夠達到的理論最低值)，而一般工業上用的去離子水分為一級和二級，通過陽陰離子交換樹脂得到的去離子水，二級去離子水電導率在5
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10μs/cm，繼續通過混床處理可以達到0.5
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2μs/cm，為一級去離子水。一般工業上使用的也就是二級去離子水，因為電導率在0.5
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2μs/cm的成本極高。
[0010]申請人在前的專利CN112111252A公開了一種風力發電機組水冷系統冷卻液，包括1
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3％的胺類有機化合物，0.15
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0.3％的唑類有機化合物。其組分在水溶液中不會電離，具有較低的電導率。胺類有機化合物和唑類有機化合物的共同作用下，解決了對風力發電水冷系統中鋁合金的腐蝕問題，但是效果還有待提升。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種風力發電機組水冷系統冷卻液，其特征在于，包括以下質量百分比的組分：聚醚胺0.20
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2.00％，唑類有機化合物0.01
?
0.05％，有機硅0.01
?
0.20％，穩定劑0.01
?
0.10％，防凍劑30
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60％，余量為去離子水；所述的聚醚胺結構如下式(I)或式(II)所示:R為任選取代的C6
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10的芳基、C4
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10的烷基；n＝0
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20，m＝0
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20，并且n+m在2
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20范圍內。C6
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10表示碳原子數為6
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10，C4
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10表示碳原子數為4
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10。2.根據權利要求1所述的風力發電機組水冷系統冷卻液，其特征在于，所述聚醚胺通過包括以下步驟的制備方法得到：將R
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NH2加入反應釜，在惰性氣氛下，攪拌升溫至100
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150℃，按照順序加入環氧乙烷(或者環氧丙烷)，反應結束后，再緩慢加入環氧丙烷(或者環氧乙烷)，繼續反應1
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3h，降溫出料即得。3.根據權利要求1所述的風力發電機組水冷系統冷卻液，其特征在于，所述風力發電機組水冷系統冷卻液，包括以下質量百分比的組分：聚醚胺0.50
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1.50％，唑類有機化合物0.01
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0.02％，有機硅0.05
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0.10％，穩定劑0.03
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0.05％，防凍劑40
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50％，余量為水。4.根據權利要求1所述的風力發電機組水冷系統冷卻液，其特征在于，n＝0
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8，m＝0
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8，并且n+m在2
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【專利技術屬性】
技術研發人員：邵暉，曹軍凱，陳華，王林，蔡旻君，
申請(專利權)人：蘭州藍星清洗有限公司，
類型：發明
國別省市：