CN102777581B - 风力发电机组加热冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组加热冷却装置，包括机舱罩以及位于机舱罩内的齿轮箱，所述齿轮箱内浸满润滑油液，还设有油泵、加热箱以及重力热管。本发明采用隔离循环加热且温度可控，油液与加热器接触面积大加热效率高，避免局部受热不均匀导致温差过大；加热管均布在齿轮箱上部加热箱内更换方便；冷却采用重力热管加翅片，冷却效率高，响应快，不需要额外提供能源；冷却过程无需泵站和散热风扇运行噪声减小，舒适度增加；能给机舱内部持续供热，避免昼夜温差大引起结露现象；能够使机舱内空气和齿轮箱油液之间形成热交换，通过调节机舱换气口和排风扇能够在冬天保证机舱内温度不会过低无需额外加热。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电机组加热冷却装置。
背景技术
为保证风力发电机在各种环境中长期安全、平稳、高效运行，齿轮箱的冷却和加热装置起着关键作用。
目前市场上传统的风电齿轮箱冷却、加热装置多是独立分开的，加热是通过预埋在齿轮箱内部的电加热箱，这种加热装置效率低且加热时间很长，尤其在低温条件下尤其明显并且这种局部加热方式受热不均匀很容易导致局部温度过高致使油液变质，这种加热箱装在齿轮箱底部，一旦损坏很难更换；传统的齿轮箱冷却方式有强制风冷或强制水冷，强制风冷方式是由润滑油泵把油液抽至散热板，通过大功率风扇向外排热，这种冷却方式效率低下，并在冷却中风机能耗和噪声很大，强制水冷方式要增加冷却水管路、循环水泵、散热翅片，费用和体积大大增加，而且同样在运行中能耗很大，最后冷却液需要定期更换，增加了维护难度和成本。部分季节进入风机机舱内温度很低，人进入工作时要通过机舱加热箱为机舱升温。这样效率低下而且能源浪费。部分地区相对湿度比较大，由于昼夜温差影响会使水蒸气达到露点结露，影响风机运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的风电齿轮箱冷却、加热装置多是独立分开的，加热装置效率低、加热时间长、维修困难，冷却装置效率低，耗能大、并在冷却中风机噪声很大，冷却液需要定期更换，增加了维护难度和成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：风力发电机组加热冷却装置，包括机舱罩以及位于机舱罩内的齿轮箱，所述齿轮箱内浸满润滑油液，还设有油泵、加热箱以及重力热管；所述油泵的一端连通齿轮箱出油口，另一端连通加热箱进油口；所述加热箱出油口连通齿轮箱进油口；重力热管从上至下顺次分为冷凝段、绝热段、蒸发段；蒸发段浸入齿轮箱内的润滑油液中，绝热段和冷凝段向上伸出齿轮箱，绝热段穿过加热箱，冷凝段安装一层以上的散热翅片；所述加热箱进油口、加热箱出油口以及齿轮箱内均设有温度传感器，温度传感器连接外设的控制中心，所述外设的控制中心连接控制加热箱和油泵。
在低温环境下，风力发电机组往往由于润滑油温度低于正常启机温度10度，不能立即并网，故需要通过油泵把齿轮箱底部低温油液抽至加热箱内加热，再把加热后的油循环排到齿轮箱中，实现循环加热；风力发电机组正常运行时齿轮箱会产生大量的热，使润滑油油液温度上升，当油液温度达到75度时风机就会发出警报，到达80度就会直接停机，为保证风机高效、稳定、安全运行，需把润滑油中热量导出；由于油液与机舱内空气存在温差，因此，可以通过重力热管把油液温度导到机舱内。本发明采用隔离循环加热且温度可控，油液与加热器接触面积大加热效率高，避免局部受热不均匀导致温差过大；采用重力热管加翅片，冷却效率高，响应快，不需要额外提供能源，冷却过程无需泵站和散热风扇运行噪声减小，舒适度增加。重力热管为现有技术，目前重力热管导热效率高，而且无需额外能源驱动技术成熟在热交换机构运用越来越广泛。在加热箱的进出口和齿轮箱内部都设有温度传感器，可以根据进出口及齿轮箱内部油液温度，控制调节加热箱功率和油泵输入速度。
为防止机舱内温度过高影响发电机正常运行，齿轮箱上方的机舱罩顶部设有可调节的换气口，机舱罩尾部安装有可以和发电机冷却风扇公用的可调节排风扇，机舱罩内、外各设一温度传感器，所述温度传感器连接外设的控制中心，控制中心调节排风扇速度和换气口大小。通过机舱内温度传感器和机舱外温度传感器反馈温度来调节机舱内排风扇和换气口大小，控制机舱与外界空气交换速度使风机内温度维持在风机最佳工作状态。该种设计能给机舱内部持续供热，避免昼夜温差大引起结露现象；此外，本发明能够使机舱内空气和齿轮箱油液之间形成热交换，通过调节机舱换气口和排风扇能够在冬天保证机舱内温度不会过低无需额外加热。
为便于维修，加热箱底部还设有带泄油阀的泄油口。这种设计，便于在维护时泄放加热器中油液。
作为本发明的一种改进方案，前述温度传感器均采用PT100温度传感器。
为进一步便于维修，加热箱内的加热管道横向分层排列。均布的加热管方便更换。
作为本发明的一种改进方案，所述重力热管采用具有热二极管和热开关性的热管，其仅在蒸发段温度高于40oC时才单向导热。
为进一步提高散热效率，前述重力热管的蒸发段与液面倾角为75-80°，且蒸发段至少2/3伸入润滑油内部。这样布置一方面使热管本身散热效率得到最大利用，也增大了与空气接触面积提高散热效率，而且可以调节好散热翅片间距离还能够保证翅片温度在结露点以上。
本发明的优点是：本发明采用隔离循环加热且温度可控，油液与加热器接触面积大加热效率高，避免局部受热不均匀导致温差过大；加热管均布在齿轮箱上部加热箱内更换方便；本发明冷却采用重力热管加翅片，冷却效率高，响应快，不需要额外提供能源；冷却过程无需泵站和散热风扇运行噪声减小，舒适度增加；本发明能给机舱内部持续供热，避免昼夜温差大引起结露现象；本发明能够使机舱内空气和齿轮箱油液之间形成热交换，通过调节机舱换气口和排风扇能够在冬天保证机舱内温度不会过低无需额外加热。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明加热箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1-2所示，本发明包括机舱罩4以及位于机舱罩4内的齿轮箱1，所述齿轮箱1内注入润滑油液，润滑油液一般占齿轮箱1体积的2/3，还设有油泵5、加热箱2以及重力热管3；所述油泵5的一端连通齿轮箱出油口1-2，另一端连通加热箱进油口2-1；所述加热箱2内的加热管9横向分层排列，加热箱2底部还设有带泄油阀10的泄油口2-3，加热箱出油口2-2连通齿轮箱进油口1-1；重力热管3从上至下顺次分为冷凝段、绝热段、蒸发段；所述重力热管3采用具有热二极管和热开关性的热管，其仅在蒸发段温度高于40oC时才单向导热；蒸发段浸入齿轮箱1内的润滑油液中，重力热管的蒸发段与液面倾角为75-80°，且蒸发段至少2/3伸入润滑油内部；绝热段和冷凝段向上伸出齿轮箱1，绝热段穿过加热箱2，冷凝段安装多层散热翅片6；所述加热箱进油口2-1、加热箱出油口2-2以及齿轮箱1内均设有温度传感器11，温度传感器11连接外设的控制中心，所述外设的控制中心连接控制加热箱2和油泵5。齿轮箱1上方的机舱罩4顶部设有可调节的换气口7，机舱罩4尾部安装有可以和发电机冷却风扇公用的可调节排风扇8，机舱罩4内、外各设一温度传感器11，所述温度传感器11连接外设的控制中心，控制中心调节排风扇8速度和换气口7大小。前述温度传感器11均采用PT100温度传感器。
本发明的冷却工作原理如下：
重力热管3的蒸发段受热毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下经过绝热段流向冷凝段，在冷凝段与机舱罩4内空气进行热交换释放热量，本身蒸汽冷凝成液体在重力作用下回流至蒸发段，如此周而复始把油液中热量导出。导出的热量加热机舱罩4内空气使机舱罩4内空气温度上升，通过换气口7和排风扇8控制机舱内空气和外在空气进行交换，能够调节机舱罩内温度。
Claims (6)
1.风力发电机组加热冷却装置，包括机舱罩以及位于机舱罩内的齿轮箱，所述齿轮箱内注入润滑油液，其特征在于：还设有油泵、加热箱以及重力热管；
加热箱包括：加热管道、进油口、出油口、卸油口和温度传感器；
所述油泵的一端连通齿轮箱出油口，另一端连通加热箱进油口；
所述加热箱出油口连通齿轮箱进油口；
重力热管从上至下顺次分为冷凝段、绝热段、蒸发段；蒸发段浸入齿轮箱内的润滑油液中，绝热段和冷凝段向上伸出齿轮箱，绝热段穿过加热箱，冷凝段安装一层以上的散热翅片；
所述加热箱进油口、加热箱出油口以及齿轮箱内均设有温度传感器，温度传感器连接外设的控制中心，所述外设的控制中心连接控制加热箱和油泵。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组加热冷却装置，其特征在于：齿轮箱上方的机舱罩顶部设有可调节的换气口，机舱罩尾部安装有可以和发电机冷却风扇公用的可调节排风扇，机舱罩内、外各设一温度传感器，所述温度传感器连接外设的控制中心，控制中心调节排风扇速度和换气口大小。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组加热冷却装置，其特征在于：前述温度传感器均采用PT100温度传感器。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电机组加热冷却装置，其特征在于：加热箱内的加热管道横向分层排列。
5.根据权利要求1或2所述的风力发电机组加热冷却装置，其特征在于：所述重力热管采用具有热二极管和热开关性的热管，其仅在蒸发段温度高于40℃时才单向导热。
6.根据权利要求1或2所述的风力发电机组加热冷却装置，其特征在于：前述重力热管的蒸发段与液面倾角为75-80°，且蒸发段至少2/3伸入润滑油内部。
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