CN104564538B - 用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组。该散热装置包括：风力发电机组具有塔筒和机舱，机舱包括位于塔筒顶部的机舱内平台，机舱内平台与塔筒的筒壁之间具有容许气流通过的第一空隙，散热装置包括引流部和进气风机，引流部设置在机舱内平台上，用于将机舱内平台空间中的热气流引入塔筒中的换热空间中；进气风机设置在塔筒的侧壁上，用于将外界的冷气流引入到塔筒中的换热空间中。起到了循环散热作用，本发明充分利用了外界气流的进行散热，降低了散热成本，减少辅助设备的使用。

Description

用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组。

背景技术

风能作为一种安全清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视。风力发电设备是依靠捕获风能，将动能转化为电能的发电设备。在现代大型风力发电机组中，随着单机发电功率的增大，风力发电机组内部的发部件生成的热量越来越多。所以需要设计一种新型的风力发电机组的散热装置对风力发电机组内的热量进行散热处理，从而保障风力发电机组能够安全无故障地运行。

就目前来看，为降低风力发电机组内的温度，主要采用的散热方法是通过安装空调***，或把外部空气从下层平台空间引入到内平台空间后，在内平台空间进行热交换散热。

但是，这些技术都存在一定缺陷，例如，空调***散热方式，其空调设备是工业空调，设备昂贵且占地空间大，且还需要其他辅助设备；而在内平台空间进行热交换的方式，由于内平台空间较小，气体来不及充分热交换，就在此进入发热柜体内部，导致柜体内部器件温度升高报警，从而影响机组正常工作。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组，以借助外界气流进行散热，从而降低散热成本，减少辅助设备的使用。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种用于风力发电机组的散热装置，包括：

所述风力发电机组具有塔筒和机舱，所述机舱包括位于塔筒顶部的机舱内平台，所述机舱内平台与所述塔筒的筒壁之间具有容许气流通过的第一空隙，所述散热装置包括引流部和进气风机；

所述引流部设置在机舱内平台上，用于将所述机舱内平台空间中的热气流引入塔筒中的换热空间中；

所述进气风机设置在塔筒的侧壁上，用于将外界的冷气流引入到塔筒中的换热空间中。

一种风力发电机组，包括上述用于风力发电机组的散热装置。

本发明实施例提供的用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组，通过引流部和进气风机将机舱内上这个狭小空间内的热气流和外界的冷气流引入塔筒内的换热空间(大空间内)，进行热交换处理，热交换后的气流通过第一空隙再次流入机舱内平台空间，起到了循环散热作用，本发明充分利用了外界气流的进行散热，降低了散热成本，减少辅助设备的使用。

附图说明

图1为本发明示例性实施例一的用于风力发电机组的散热装置的结构示意图；

图2为本发明示例性实施例二的用于风力发电机组的散热装置的结构示意图；

图3为本发明示例性实施例三的用于风力发电机组的散热装置的结构示意图；

图4为本发明示例性实施例的导流部和扰流部的安装结构示意图；

图5为本发明示例性实施例的进气风机的安装结构示意图之一；

图6为本发明示例性实施例的进气风机的安装结构示意图之二。

附图标记说明：

1-导流罩；2-发电机；3-安全门；4-柜体发热源；5-机舱内平台；6-第一引流风扇；7-导流管；8-第二引流风扇；9-扰流管段；10-扰流风扇；11-进气风机；12-变流层柜体；13-主控平台；14-主控柜体；15-机舱内平台通风孔；16-机舱内平台空间；17-第三层平台空间；18-变流空间；19-第二层平台；20-第三层平台；21-塔筒；22-机舱；23-入口平台。

具体实施方式

本发明提供的用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组，其实现原理是通过引流风扇将机舱内平台空间16内的热气流引入至塔筒21中的较大的热交换空间，同时经过进气风机11把外界的冷气流从机组的入口平台23处引入到热交换空间，两股冷热气流可以通过一个扰流装置，使其充分热交换，从而产生温度相对较低的气流，充分热交换后的气流再通过各层平台与塔壁之间的空隙流入机舱内平台空间16，作为机舱内平台空间16的发热柜体的进风空气，达到对其散热的作用，此外，部分返回机舱内平台空间内的充分热交换后的气流，还可以通过安全门3流入发电机2处进入热交换后，通过导流罩1的缝隙后向外散去，从而形成循环的散热路径。

下面结合附图对本发明实施例的用于风力发电机组的散热装置及风力发电机组进行详细描述。

实施例一

图1为本发明示例性实施例一的用于风力发电机组的散热装置的结构示意图。

如图1所示，本发明示例性实施例提供的用户风力发电机组的散热装置，其中，该风力发电机组具有塔筒21和机舱22，机舱22包括位于塔筒21顶部的机舱内平台5，机舱内平台5与塔筒21的塔壁之间具有容许气流通过的第一空隙，且散热装置包括引流部和进气风机11。

引流部设置在机舱内平台5上，用于将机舱内平台空间16中的热气流引入塔筒21中的换热空间中；此外，进气风机11设置在塔筒21的侧壁上，用于将外界的冷气流引入到塔筒21中的换热空间中。

可选地，引流部包括第一引流风扇6和导流管7，第一引流风扇6设置在机舱内平台5上，导流管7与第一引流风扇6连接，用于将机舱内平台空间16中的热气流引入到塔筒21的换热空间中。

进一步地，第一引流风扇6设置在机舱内平台5的正中间位置处，或偏离正中间的位置处，例如，图中所示机舱内平台通风孔15处，该通风孔可以设置在机舱内平台5的正中间，也可以设置在偏离正中间的位置处，第一引流风扇6则安装在该通风孔处。具体地，安装位置可以根据风力发电机组的型号以及塔筒的大小结合实际的环境条件进行设置。

可选地，在导流管7的末端设置有扰流部，用于从导流管7流出的气流进行扰流。根据本发明优选实施例，该扰流部为扰流风扇10。

进一步地，导流管7靠近末端部分具有扰流管段9，在扰流管段9的管壁上开设有不规则分布的扰流孔。

根据本发明实施例一，通过第一引流风扇6(可以但不限于是外转子的轴流风机，这类风机的轴向机构高度较低，占地空间小，便于安装，并自带扇叶保护罩，起到保护风扇扇叶的作用)将机舱内平台空间16的热气流引出，并通过与第一引流风扇6连接的导流管7(为保障导流部不漏风，导流管7可以采用圆形导管，并将第一引流风扇6包裹起来，形成一个封闭的风道)将热气流引入换热空间。

此外，还在导流管7的末端位置设置扰流管段9，热气流通过扰流管段9的管壁上开设的扰流孔(形成气体喷射孔)散发到换热空间中，与此同时，设置在塔筒21的侧壁上的进气风机11将外界的冷气流引入至换热空间中，其中，进气风机11可以安装在入口平台23的上端(流经主控平台13及设置在主控平台13上的主控柜体14)或者下端(流经变流层柜体12上端的变流空间18)的通风孔处，具体可以参见图5和图6，此外，还可以在进风风机11上安装风机过滤装置，从而避免进气风机11受到外界物体(例如，石子、沙砾等)的破坏。

根据本发明实施例，为加快冷热气流换热，还可以在扰流管段9的末端设置扰流风扇10(扰流部)，且扰流风扇10可以采用自动旋转方式，从而将冷热两股气流以涡流状搅拌混合。在换热空间充分换热后的气流将经过第一空隙回到机舱内平台空间中，降低机舱内平台空间的温度。

实施例二

本领域技术人员可以理解的是，由于风力发电机机组的型号不同，其塔筒结构也会有一定的结构差异，塔筒可能存在多层塔筒平台，从而将塔筒分成了多个平台空间。

图2为本发明示例性实施例二的用于风力发电机组的散热装置的结构示意图。

如图2所示的散热装置，塔筒21具有多层塔筒平台，每层塔筒平台与塔壁之间留有容许气流通过的第二空隙，换热空间处于第二层平台19之下。

根据本发明实施例，引流部包括第一引流风扇6、至少一个第二引流风扇8以及多段导流管7，引流风扇之间通过导流管7连接，最后一段导流管7伸入到第二层平台19之下的换热空间中。

第一引流风扇6设置在机舱内平台5上，至少一个第二引流风扇8对应设置在至少一层的塔筒平台上。

可选地，在最后一段导流管7的末端设置有扰流部，用于对导流管7流出的气流进行扰流。其中，扰流部为扰流风扇10。

进一步地，最后一段导流管7靠近末端部分具有扰流管段9，在扰流管段9的管壁上开设有不规则分布的扰流孔。

根据本发明优选实施例，进气风机11设置在入口平台23的上端或者下端，具体可以参见图5和图6所示的安装结构，此外，由于各个厂家对风力发电机组的设计结构和机型各有所异，可以根据风力发电机组的机型相应设置进气风机11安装的位置(风机发电机的入口平台上端或下端)。

根据本发明一实施例，机舱内平台空间16中的热气流通过导流部引入第二层平台19之下的换热空间中，换热空间的位置可以根据实际情况进行设置，同时，根据换热空间的位置，从而设置第二引流风扇8以及导流管7的个数，例如，如果换热空间在第四层平台空间，则可以设置2个第二引流风扇8，且分别设置在第二层平台19和第三层平台20上。

另外，引流风扇之间均通过导流管7连接，且导流管7可以将引流风扇均包裹起来，从而将多个引流风扇串联起来，且所有引流风扇的风向向下，形成一个封闭风道，并在保证风扇风量足够的情况下，可以加大风压，可将机舱内平台空间16中的所有热气流全部吸走，同时，使气流的流动速度进一步加快，从而使机舱内平台空间16内的热气流迅速向下流动，快速顺利进入换热空间中。

具体导流部与扰流部的安装结构可以参见图4所示，本发明示例性实施例的导流部和扰流部的安装结构示意图。在图4中仅仅一个导流部及扰流部进行示例，在实际应用中，可以根据不同的塔筒结构等设置导流部中引流风扇(包括第一引流风扇6和第二引流风扇8)和导流管7的个数。

同时，与实施例一相同，外界的冷气流通过设置在塔筒21的侧壁上(设置在入口平台23的上端或者下端)的进气风机11的引入，进入塔筒21的换热空间中。在换热空间中，有与最后一段导流管7(或者是最后一个第二引流风机)连接的扰流管段9，其中，扰流管段9的管壁上开设不规则分布的扰流孔，结合在扰流管段9的末端设置有扰流部(或扰流风扇10)，从而充分对冷热两股热流进行充分的热交换，加快热气流散热。

此外，在换热空间进行热交换后的气流还可以通过塔筒21的塔壁散去部分热量，相对气流温度再次降低，再经过每层塔筒平台与塔壁之间的第二空隙以及机舱内平台5与塔壁之间的第一空隙返回至机舱内平台空间16，从而降低机舱内平台空间16的温度，达到对机舱内平台空间16中的发热源(例如，柜体发热源4)的散热作用。

实施例三

如图3所示，在前述实施例二所示的用于风力发电机组的散热装置的基础上，根据本发明优选实施例，换热空间为第二层平台19和第三层平台20之间的第三层平台空间17，最后一段导流管7伸入到第三层平台空间17中。在常规的风机塔筒中，第三层平台空间17位于塔筒21的中部或者中上部，从位置上来说与进气风机11和与距离机舱的距离大致相近，因此，作为换热空间而言是一个较为优选的位置。

根据本发明实施例，在该用于风力发电机组的散热装置中包括第一引流风扇6、一个第二引流风扇8，以及一个连接第一引流风扇6和第二引流风扇8的导流管7，且第一引流风扇6可以设置在机舱内平台5的正中间位置处，也可以设置在偏离正中间的位置处，第二引流风扇8设置在第二层平台19上，与第一引流风扇6同轴同向(风向均向下)，从而将机舱内平台空间16的热气流引入至第三层平台空间17(换热空间)。

此外，在导流管7的末端处设置有扰流管段9(或是设置在第二引流风扇的下端位置处)，通过扰流管段9的管壁上开设的不规则分布的扰流孔(气体喷射孔)将导流管引出的热气流散发到第三层平台空间17(换热空间)中，并可以通过扰流管段9的末端设置的扰流部(扰流风扇10)将进气风机11引入的外界冷气流与该热气流进行扰流，从而使在第三层平台空间17(换热空间)内的两股气流充分进行热交换，加快气流散热。

本发明实施例提供的用于风力发电机组的散热装置，通过引流部和进气风机将机舱内上这个狭小空间内的热气流和外界的冷气流引入塔筒内的换热空间(大空间内)，进行热交换处理，热交换后的气流通过第一空隙再次流入机舱内平台空间，起到了循环散热作用，本实施例充分利用了外界气流的进行散热，降低了散热成本，减少辅助设备的使用。

实施例四

本发明实施例提供的一种风力发电机组，其包括前述实施例一至实施例三所示的任何一种散热装置。

该风力发电机组能够将机舱内平台空间16内的热气流通过本发明设置的引流部引入塔筒的换热空间，通过进气风机11将外界的冷气流也引入至换热空间，从而在换热空间进行热交换处理，换热处理后的气流再经塔筒平台与塔壁的缝隙再流回机舱内平台空间16中，其中有部分气流还经过安全门3流入至发电机2处，进行热交换后，通过导流罩缝隙1向机组外散去。

本发明实施例提供的风力发电机组，通过引流部和进气风机，将机舱内上这个狭小空间内的热气流和外界的冷气流引入塔筒内的换热空间(大空间内)，进行热交换处理，热交换后的气流通过第一空隙再次流入机舱内平台空间，起到了循环散热作用，本实施例充分利用了外界气流的进行散热，降低了散热成本，减少辅助设备的使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种用于风力发电机组的散热装置，所述风力发电机组具有塔筒和机舱，所述机舱包括位于塔筒顶部的机舱内平台，所述机舱内平台与所述塔筒的筒壁之间具有容许气流通过的第一空隙，其特征在于，

所述散热装置包括引流部和进气风机；

所述引流部包括第一引流风扇和导流管，所述第一引流风扇设置在所述机舱内平台上，所述导流管与所述引流风扇连接，用于将机舱内平台空间中的热气流引入到所述塔筒的换热空间中；所述第一引流风扇设置在所述机舱内平台的正中间位置处，或偏离正中间的位置处；

所述进气风机设置在塔筒的侧壁上，用于将外界的冷气流引入到塔筒中的换热空间中。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，在所述导流管的末端设置有扰流部，用于对从所述导流管流出的气流进行扰流。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述导流管靠近末端部分具有扰流管段，在所述扰流管段的管壁上开设有不规则分布的扰流孔。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述塔筒具有多层塔筒平台，每层塔筒平台与所述塔筒的筒壁之间留有容许气流通过的第二空隙，所述换热空间处于第二层平台之下，

所述引流部包括至少一个第二引流风扇以及多段导流管，引流风扇之间通过所述导流管连接，最后一段导流管伸入到第二层平台之下的换热空间中，

所述第一引流风扇设置在所述机舱内平台上，所述至少一个第二引流风扇对应设置在至少一层的塔筒平台上。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，在所述最后一段导流管的末端设置有扰流部，用于对从所述导流管流出的气流进行扰流。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述最后一段导流管靠近末端部分具有扰流管段，在所述扰流管段的管壁上开设有不规则分布的扰流孔。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述进气风机设置在所述风力发电机组的入口平台的上端或者下端。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述进气风机包括风机过滤装置。

9.根据权利要求2或5所述的散热装置，其特征在于，所述扰流部为扰流风扇。

10.根据权利要求4至6任一所述的散热装置，其特征在于，所述换热空间为所述第二层平台与第三层平台之间的第三层平台空间，所述最后一段导流管伸入到所述第三层平台空间中。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至10任一所述的散热装置。