CN101311529A - 用于风轮机的气候适应*** - Google Patents

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Abstract

用于风轮机的气候适应***包括：机舱(1)内的用于与温度需要控制的机舱元件进行热交换的第一热交换器(10)；机舱(1)外的用于与一个第一交换装置(21)进行热交换的第二热交换器(20)；一个气候适应环路的第一部分(12)，用于：连接第一热交换器(10)与第二热交换器(20)，在第一热交换器(10)与第二热交换器(20)之间循环液体冷却剂；用于在气候适应环路的第一部分上(12)循环液体冷却剂的驱动装置(100)；截流阀(200)；膨胀箱(400)；位于第一热交换器(10)与第二热交换器之间的安全阀(300)。

Description

用于风轮机的气候适应***
技术领域
本发明涉及一种用于控制风轮机机舱元件的温度的气候适应***。
背景技术
在本领域存在已知的各种不同的用于风轮机的制冷***。下述的文件是这些***的一些例子：
文献WO 00/68570公开了一种海上风轮机，该风轮机通过在塔中循环的液体冷却机舱，将热量转移至海水中。
文献WO 01/06121和WO 2004/016945公开了用于冷却机舱的空气环路的使用。该环路可以是开放的或闭合的，具有作为塔壁或传统通风***的热交换器。
发明内容
本发明公开一种用于机舱的气候适应***(制冷或加热，如果循环反向)。该***特别适于非常恶劣的环境：腐蚀环境或多沙的地方，在这些情况要求机舱空气密封。这种***也可用在工作温度达到很高的风轮机上。
本发明所涉及的***不从外部获取空气来冷却容纳在机舱内的元件；实际上，在本发明中，机舱是气密的。使用外部空气的制冷***不适宜安装在这些风轮机上，这些风轮机所处的位置环境温度高，如此冷却源的温度不是足够低。
另一方面，除了位于海中的风轮机的明显需要，使用海水作为冷却源还要求一种完全适宜于工作条件的安装，换言之，所有与海水接触的安装部件由恰当的材料制成，以保证安装的合格运行和使用寿命。正如我们所知，这些材料将增加了使用它们的部件的价格。如果海水用作一种液体冷却剂，倘若受到水中所含盐的腐蚀性效果影响的安装部件不只是交换器和冷源的辅助设备，还有液体冷却剂循环流通过的所有安装部件：环路、交换器和其它部件，这个问题将变得特别严重。
在本发明中，热交换器用于制冷过程。***可以冷却整个机舱或仅仅一个元件，例如变速箱。该***为气密***，意思是受控的空气保持在机舱内部，通过将机舱内部的压力保持高于外部压力以保证没有来自外部的污染，至多，机舱内部的保护空气可能泄漏到外部。
该气候适应***可以包括，或不包括，经历相变的液体冷却剂。液体冷却剂可以是水。
本发明包括一个储能***，在此储能***中热能与一底座或者甚至与风轮机自身的底座或者与交换器流体的箱进行交换，所述流体可以是水。为了提供高级别的储能容量，所述储能元件可以是高质量(high-mass)元件。
通过上述储能***，即使在白天温度较高的场所，热量储存在低于环境温度并且明显低于将要冷却的元件的温度的冷却源中，所述将要冷却的元件构成热源并且可能达到45-50℃的温度。因此，在白天热量储存在储能元件中，该储能元件可以是一个10×10米且2米高的混凝土底座，位于1m深处，此处平均温度稳定，混凝土底座中的热量在夜间排放到外部。
本发明的一个方面涉及一种用于风轮机的气候适应***，其包括：
机舱；
底座；
连接机舱和底座的塔；
其特征在于：
机舱是气密的；获取气密机舱的一种方法是在机舱内部保持受控的空气，通过将机舱内部的压力保持高于外部压力以保证没有来自外部的污染，至多，机舱内部的保护空气可能泄漏到外部。
所述气候适应***包括：
机舱内的用于与至少一个温度需要控制的机舱元件进行热交换的第一热交换器；
机舱外的用于与一个第一交换装置进行热交换的第二热交换器；
一个气候适应环路的第一部分，用于：
连接第一热交换器与第二热交换器；
在第一热交换器与第二热交换器之间循环液体冷却剂；
用于在气候适应环路的第一部分上循环液体冷却剂的驱动装置；
允许液体冷却剂的受控膨胀并防止环路内过压的膨胀箱；
储存箱，具有储存充足液体冷却剂的容量，以保证驱动装置具有液体冷却剂在环路的第一部分上循环；
至少一个截流阀，其调整成用于防止水锤，由于水锤可能是具有相当长的导管的安装件上的一个严重问题；
安全阀，位于驱动装置与第一热交换器之间以将任何过多的液体返回到储存箱中。
附图说明
为了更好的理解本发明，下面提供图解的简要说明。图解将本发明的具体实施方式清楚地列举出来，并且以说明性且非限制性的方式陈述该具体实施方式的例子。
图1为根据本发明的风轮机布局的侧视图。
具体实施方式
本发明的一种构造涉及一种用于风轮机的气候适应***，其包括：
机舱(1)；
底座(2)；
连接机舱(1)和底座(2)的塔(3)；
其特征在于：
机舱(1)是气密的，得到气密机舱的一种方法是在机舱(1)内部维持受控的空气，通过将机舱(1)内部的压力保持高于外部的压力，确保没有来自于外部的污染物，而且，至多容纳在机舱内的保护气体可能泄漏到外部。
所述气候适应***包括：
机舱(1)内的用于与至少一个温度需要控制的机舱元件(11)进行热交换的第一热交换器(10)；
机舱(1)外的用于与一个第一交换装置(21)进行热交换的第二热交换器(20)；
一个气候适应环路的第一部分(12)，装配有弯管连接(120)以吸收构成环路的导管内的任何膨胀，用于：
连接第一热交换器(10)与第二热交换器(20)；
在第一热交换器(10)与第二热交换器(20)之间循环液体冷却剂；
用于在气候适应环路的第一部分上(12)循环液体冷却剂的驱动装置(100)；
允许液体冷却剂的受控膨胀并防止环路内过压的膨胀箱(400)；
储存箱(410)，具有储存充足液体冷却剂的容量，为了保证驱动装置(100)具有液体冷却剂在环路的第一部分(12)循环；
至少一个截流阀(200)，其调整成用于防止水锤；
安全阀(300)，位于驱动装置(100)与第一热交换器(10)之间以将任何过多的液体返回到储存箱(410)中。
气候适应***中还可以包括止回阀(310)。
所述气候适应***还可以包括：
第三热交换器(30)，位于机舱(1)的外部，用于与一个第二交换装置(31)进行热交换；
气候适应环路的第二部分(23)，装配有弯管连接(120)以吸收构成环路的导管内的任何膨胀，用于：
连接第二热交换器(20)与第三热交换器(30)；
在第二热交换器(20)与第三热交换器(30)之间循环液体冷却剂：
开关装置(1223)，用于在第一部分(12)和第二部分(23)之间转换开关环路。
在本气候适应***中，第一交换装置(21)可以包括一种交换液体，以有利于第二热交换器(20)与交换装置(21)之间的热交换。另外，为了改善第二热交换器(20)与第一交换装置(21)之间的热交换，气候适应***还可以包括搅拌器(22)来移动交换液体并增加对流系数。
第一交换装置(21)可以是底座(2)。在该实例中，第二热交换器(20)可以是埋置在底座(2)中的线圈。
本发明气候适应***的第二热交换装置(31)可以是风轮机处的外部空气。
而且，气候适应***的第三热交换器(30)可以位于塔(3)的外部区域。
关于使用的液体冷却剂，可以是经历相变的流体。使用具有相变的液体提高了到液体在其上经历相变的热交换装置的热传递。
作为其它的选择，气候适应环路可以包括至少一个具有双层壁管的部分。所述双层壁管对于热交换器埋置在风轮机的部件中的实例来说特别有意义，在此处不允许液体冷却剂在交换器破损的情况下影响风轮机的所述部件。所述气候适应***还可以包括探测装置来探测双层壁管的内层壁的任何破损。

Claims (9)

1.一种用于风轮机的气候适应***，其包括：
机舱(1)；
底座(2)；
连接机舱(1)和底座(2)的塔(3)；
其特征在于：
机舱(1)是气密的；
所述气候适应***包括：
机舱(1)内的用于与至少一个温度需要控制的机舱元件(11)进行热交换的第一热交换器(10)；
机舱(1)外的用于与一第一交换装置(21)进行热交换的第二热交换器(20)；
一气候适应环路的第一部分(12)，用于：
连接第一热交换器(10)与第二热交换器(20)；
在第一热交换器(10)与第二热交换器(20)之间循环液体冷却剂；
用于在气候适应环路的第一部分上(12)循环液体冷却剂的驱动装置(100)；
允许液体冷却剂的受控膨胀并防止环路内过压的膨胀箱(400)；
储存箱(410)，具有储存充足液体冷却剂的容量，为了保证驱动装置(100)具有液体冷却剂在环路的第一部分(12)上循环；
至少一个截流阀(200)，其调整成用于防止水锤；
安全阀(300)，位于驱动装置(100)与第一热交换器(10)之间以将任何过多的液体返回到储存箱(410)中。
2.根据权利要求1所述的气候适应***，其特征在于，所述气候适应***还包括：
第三热交换器(30)，位于机舱(1)的外部，用于与一个第二交换装置(31)进行热交换；
气候适应环路的第二部分(23)，用于：
连接第二热交换器(20)与第三热交换器(30)；
在第二热交换器(20)与第三热交换器(30)之间循环液体冷却剂：
开关装置(1223)，用于在第一部分(12)和第二部分(23)之间转换开关环路。
3.根据权利要求1或2所述的气候适应***，其特征在于，第一交换装置(21)是底座(2)。
4.根据权利要求3所述的气候适应***，其特征在于，第二热交换器(20)是埋置在底座(2)中的线圈。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的气候适应***，其特征在于，第二交换装置(31)为风轮机处的外部空气。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的气候适应***，其特征在于，第三热交换器(30)位于塔(3)的外部区域。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的气候适应***，其特征在于，所述液体冷却剂是经历相变的液体。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的气候适应***，其特征在于，气候适应环路包括至少一个具有双层壁管的部分。
9.根据权利要求8所述的气候适应***，其特征在于，所述气候适应***还包括探测装置来探测双层壁管的内层壁的破损。
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