CN105221360A - 风力发电机组的冷却***及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机组的冷却***及风力发电机组。所述冷却***包括进风部、出风部以及风机，所述进风部设置在机舱的桨侧，所述出风部设置在塔架的侧壁上，所述风机设置在所述出风部处。本发明的风力发电机组的冷却***，通过利用较地面温度低的高空空气来对风力发电机组进行通风散热，高空空气温度较地面空气温度低，从而增加了外界环境空气和风力发电机组内部发热部件的温差，并直接冷却风力发电机组机头高温部件，提高了风力发电机组的散热效率。

Description

风力发电机组的冷却***及风力发电机组

技术领域

本发明涉及一种冷却技术，尤其涉及一种风力发电机组的冷却***及风力发电机组。

背景技术

风力发电机是依靠捕获风能，将动能转化为电能的发电设备。在现代的大型风力发电机中，随着单机发电功率的增大，风力发电机内部的发热部件生成的热量越来越多。尤其是，安装在长期处于高温环境中的风力发电机在运行时容易发生故障。

风力发电机组的发热部件主要是位于风力发电机组的顶部的发电机。在夏日高温环境条件下，由于环境温度较高，并且风力发电机组长时间满功率发电，发电机等一些零部件将损耗通过热的形式耗散在机组内部空间内，风力发电机组的整体温度较高。风力发电机组长时间运行在高温下，一些位于机头位置的电气部件和轴承的润滑油脂将会由于温度过高造成寿命减少，甚至损坏。

目前用于风力发电机的冷却***多是采用风冷进行散热，利用外界环境温度较低的空气对风力发电机组内的发热部件进行冷却。对于风冷***，现有技术中多采用从塔架底部引入外界空气的方式，利用外界空气对风力发电机组进行散热。

在野外环境中，地面由于受到太阳辐射，使得地表温度较高。当外界环境温度较高时，外界环境空气和发热部件的温差较小，不利于风力发电机组的散热。此外，进入塔架内的空气已经被塔架内部的发热设备以及电缆加热，待其到达塔架顶部时，空气温度已经有所上升，此时再通过温度上升后的空气冷却机舱内部的发热部件，冷却效果有所下降。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风力发电机组的冷却***及风力发电机组，以增加外界环境空气和风力发电机组内部发热部件的温差，并直接冷却风力发电机组机头的高温部件，提高风力发电机组的散热效率。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风力发电机组的冷却***，包括进风部、出风部以及风机，所述进风部设置在机舱的桨侧，所述出风部设置在塔架的侧壁上，所述风机设置在所述出风部处。

进一步地，所述进风部设置在所述轮毂上。

进一步地，所述进风部处设置有过滤装置，所述过滤装置为滤棉。

进一步地，所述出风部设置在所述塔架底部的入门内平台下方的塔架侧壁上。

进一步地，所述风机的进气孔与所述出风部连通，在所述风机的出气孔处设置有保护装置，所述保护装置为防虫网罩。

进一步地，所述风机为离心风机和/或轴流风扇。

进一步地，所述***还包括导流罩，在所述导流罩和风力发电机组发电机之间以及/或者导流罩和风力发电机组叶片之间分别存在间隙。

进一步地，所述***还包括温度传感器，所述温度传感器设置在风力发电机组发电机定轴内壁处和/或底座内壁处。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组，所述机组包括上述特征的风力发电机组的冷却***。

本发明实施例的风力发电机组的冷却***及风力发电机组，利用了大气温度随高度上升而下降、以及在一定高度上大气较为洁净的特点，在风力发电机塔架底部安装风机，从风力发电机的轮毂高度位置引入温度较地面低的高空空气，将高空空气从上向下引入风力发电机组，直接冷却风力发电机组机头的高温部件，再将完成通风散热工作的高空空气在塔架底部排出。如此，提高了风力发电机组的通风散热效率，同时解决了风机安装维护不方便的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的风力发电机组的冷却***示意图；

图2为本发明实施例二的风力发电机组的冷却***示意图；

图3为本发明实施例三的风力发电机组的冷却***示意图。

附图标号说明：

1-进风部；2-出风部；3-机舱；4-塔架；5-轮毂；6-导流罩；7-发电机；8-叶片；9-底座；10-滤棉；11-电控柜体；12-离心风机；13-防虫网罩；14-温度传感器；15-轴流风扇。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的风力发电机组的冷却***及风力发电机组进行详细介绍。

在大气环境的对流层内空气温度随高度的增加而降低。以水平面为基准，通常高度每增加100米，空气温度降低0.65℃，并且高空空气较为洁净。一般来说，大型风力发电机组的轮毂高度在100米左右，更高的能够达到150米。本发明提出的冷却方案根据大气温度随高度上升而下降的特点，通过利用较地面温度低的高空空气来对风力发电机组进行通风散热，将高空空气从上向下引风，并直接冷却风力发电机组机头的高温部件，以提高风力发电机组的散热效率。

实施例一

图1为本发明实施例一的风力发电机组的冷却***示意图。图中的小箭头表示空气的流动路径。

参照图1，本发明实施例的风力发电机组的冷却***包括进风部1、出风部2以及风机。其中，进风部1设置在机舱3的桨侧(即机舱内靠近变桨***的一侧)，出风部2设置在塔架4的侧壁上，风机设置在出风部2处。

进风部1可设置在位于桨侧的部件上，如导流罩6的侧边上。优选地，可将进风部1设置在轮毂5上。具体地，轮毂5为空心体，轮毂5上开设有桨侧维护孔和塔侧维护孔，桨侧维护孔和塔侧维护孔导通，可以将桨侧的维护孔作为进风部1。

在导流罩6和发电机7之间以及/或者导流罩6和叶片8之间分别存在间隙，外界高空空气可以通过导流罩6和发电机7之间的间隙以及导流罩6和叶片8之间的间隙到达进风部1。

此外，轮毂5与发电机7的定轴孔连通，使得高空空气可以从轮毂5流入发电机7的定轴孔中。发电机7的定轴孔同时还与底座9的通风孔连通，使得高空空气可以从发电机7的定轴孔流入底座9的通风孔中。底座9的通风孔同时还与塔架4的空腔连通，使得高空空气可以从底座9的通风孔流入塔架4的空腔中。

进风部1处设置有过滤装置。例如，该过滤装置可以是滤棉10。通过安装在进风部1处的滤棉10过滤外界的高空空气，可有效地防止高空空气中的颗粒物、灰尘等进入风力发电机组中对风力发电机组造成污染，提高了风力发电机组内空气的洁净度。

为了便于风机的安装与维护，塔架4的底部设置有塔架入门内平台(未示出)，出风部2设置在塔架入门内平台下方的塔架侧壁上。具体地，在位于塔架4的底部的塔架入门内平台下方的塔架侧壁上开设出风部2，并且将风机安装在出风部2处。通过将风机安装在塔架底部，可方便安装和维护风机。此外，在塔架4内部设置有线缆(未示出)，并且在塔架入门内平台下方还设置有电控柜体11。通过将出风部2设置在塔架入门内平台下，有利于对线缆以及电控柜体11进行散热。

风机都设有进气孔和出气孔。可选地，在本发明的方案中，使风机的进气孔与出风部2连通，在风机的出气孔处设置有保护装置。其中，该保护装置优选为防虫网罩13，用于防止鸟类通过风机出气孔进入风力发电机组中。

上述风机优选为离心风机12。使用离心风机12能够克服较大的***阻力，并且能够提供较大的风量，因此在整个***中只需采用一个离心风机12提供动力。

此外，本发明实施例的风力发电机组的冷却***在高温部位处安装有温度传感器14，如图1中的黑色圆点所示。其中，温度传感器优选为温度传感器PT100。PT100温度传感器是一种以铂(Pt)制成的电阻式温度传感器，PT100是指温度传感器的阻值在0度时为100欧姆。具体地，在靠近发电机定轴内壁和/或底座内壁的位置处分别安装有温度传感器PT100，以监测发电机内壁以及底座内壁中的空气温度。

相应地，风力发电机组中还包括继电器(未示出)和主控制***(未示出)，主控制***分别与温度传感器PT100和继电器电连接，而继电器与风机电连接，由此主控制***能够通过继电器控制风机的启动与关闭。

具体地，温度传感器PT100将检测到的发电机内壁的温度信号以及底座内壁的温度信号传送给主控制***，主控制***将接收到的温度信号与主控制***内部的温度预设值(保证风力发电机组正常运行的温度值)进行比较。当温度信号高于温度预设值时，主控制***通过继电器启动风机，以对风力发电机组进行通风散热；当温度信号低于温度预设值时，主控制***直接停止风机运行，或者继续运行风机预定的时间长度(如5分钟、10分钟等)，再停止风机运行。所述主控制***通过温度传感器PT100检测发电机7的温度并且通过继电器对风机的开启/关闭执行控制，减少了风机的运行时间。如此，既有效地保证了风力发电机组的正常运行，又避免了风机运行时间过长，进而节约了电能。

本发明实施例的风力发电机组的冷却***利用了高空空气温度较地面低并且高空空气较为洁净的特点，通过风机从机舱桨侧的进风部引入高空空气，高空空气进入机舱内部后直接对机舱内部的发热部件进行散热，随后从塔架侧壁的出风部流入自然界，冷却气流的方向从上到下，增加了外界环境空气和风力发电机组内部发热部件的温差，提高了风力发电机组的散热效率。

实施例二

图2为本发明实施例二的风力发电机组的冷却***示意图。图中的小箭头表示空气的流动路径。

本发明实施例与实施例一的主要区别在于使用两个轴流风扇15代替实施例一的离心风机12来为冷却***的空气流动提供动力。

具体地，在出风部2处设置有一个轴流风扇15，轴流风扇15的进气孔与出风部2连通，在轴流风扇15的出气孔处设置有保护装置。

所述保护装置优选为防虫网罩13，其用于防止鸟类通过风机出气孔进入风力发电机组中。

此外，在塔架4的顶部设置的塔架顶部平台处设置有另一个轴流风扇15，引导进入塔架内的空气从上到下地流动。

实施例三

图3为本发明实施例三的风力发电机组的冷却***示意图。图中的小箭头表示空气的流动路径。

本发明实施例与实施例一的主要区别在于使用一个离心风机12和一个轴流风扇15串联的方式为冷却***的空气流动提供动力。具体地，在塔架顶部平台位置设置有一个轴流风扇15，在出风部2处设置有一个离心风机12，通过两者可加强高空空气进入并流向塔架底部的动力。

下面对本发明实施例的风力发电机组的冷却***的工作原理进行详细地介绍。

温度传感器14对发电机7内壁以及底座9内壁中的空气温度进行监测。当温度传感器14监测到发电机7内壁以及底座9内壁中的空气温度超过主控制***内部的温度预设值时，主控制***开启风机。

风机带动外界高空空气通过导流罩6和发电机7之间的间隙以及导流罩6和叶片8之间的间隙到达进风部1，高空空气穿过进风部1处的滤棉10进入轮毂5中，实现轮毂5的通风散热；此后，引入的高空空气从轮毂5的塔侧维护孔流出并进入发电机7的定轴孔中，实现发电机7的通风散热；之后，流入的高空空气从发电机7的定轴孔流出并进入底座通风孔，实现底座9的通风散热；此外，流入的高空空气从底座通风孔流出并进入塔架空腔中，高空空气沿着塔架空腔到达塔架底部的出风部2，实现塔架4内部线缆以及电控柜体11的散热，最后在出风部2处被风机由塔架空腔引出至风力发电机组的外部。

当温度传感器14监测到发电机7内壁以及底座9内壁中的空气温度低于或者等于主控制***内部的温度预设值时，主控制***直接停止风机运行，或者继续运行风机预定的时间长度(如5分钟、10分钟等)，再停止风机运行。

本发明实施例的风力发电机组的冷却***及风力发电机组利用了大气温度随高度上升而下降、以及在一定高度上大气较为洁净的特点，在风力发电机塔架底部安装风机，从风力发电机轮毂高度位置引入温度较地面低的高空空气，将高空空气从上向下引入风力发电机组，直接冷却风力发电机组机头的高温部件，再将完成通风散热工作的高空空气在塔架底部排出。如此，提高了风力发电机组的通风散热效率，同时解决了风机安装维护不方便的问题。

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 (9)

1.一种风力发电机组的冷却***，其特征在于，包括进风部(1)、出风部(2)以及风机，所述进风部(1)设置在机舱(3)的桨侧，所述出风部(2)设置在塔架(4)的侧壁上，所述风机设置在所述出风部(2)处。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述进风部(1)设置在轮毂(5)上。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述进风部(1)处设置有过滤装置，所述过滤装置为滤棉(10)。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述出风部(2)设置在所述塔架(4)底部的塔架入门内平台下方的塔架侧壁上。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述风机的进气孔与所述出风部(2)连通，在所述风机的出气孔处设置有保护装置，所述保护装置为防虫网罩(13)。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述风机为离心风机(12)和/或轴流风扇(15)。

7.根据权利要求1所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述***还包括导流罩(6)，在所述导流罩(6)和风力发电机组发电机(7)之间以及/或者导流罩(6)和风力发电机组叶片(8)之间分别存在间隙。

8.根据权利要求1-7任一所述的风力发电机组的冷却***，其特征在于，所述***还包括温度传感器(14)，所述温度传感器(14)设置在风力发电机组发电机(7)定轴内壁处和/或底座(9)内壁处。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的风力发电机组的冷却***。