CN106996360A - 风力发电机组轮毂热管冷却*** - Google Patents

风力发电机组轮毂热管冷却*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种风力发电机组轮毂热管冷却***，包括：外散热器、内换热器、第一温度传感器、第二温度传感器、控压缸和控制器，内换热器通过至少一组热管与外散热器连通；第一温度传感器和第二温度传感器分别检测进入外散热器内和内换热器内的冷却液的温度；控压缸的压力腔与外散热器、内换热器和热管相连通；控制器上的两个信号接收端分别与第一温度传感器和第二温度传感器的信号输出端连接，控制器的一个信号输出端与控压缸的信号接收端电连接。本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***不但可以使轮毂能够得到有效散热，同时还能避免风沙粉尘进入整流罩内，还能调整冷却***的管路中的冷却液的沸点，使冷却***能发挥最大散热效果。

Description

风力发电机组轮毂热管冷却***
技术领域
本发明属于风力发电设备领域，尤其涉及一种风力发电机组轮毂热管冷却***。
背景技术
现有风力发电机组为保护轮毂内的变桨控制设备，一般将轮毂完全封闭在导流罩内部，防止异物和沙尘进入，控制设备和电机无法得到有效散热，尤其一些风速变化较大的荒漠，为了保证输入功率，变浆***频繁工作很容易造成超温停机，目前国内主要依靠半封闭轮毂来起到自然风冷，虽然短期内解决了散热问题，但是长时间工作后轮毂内粉尘污染严重，影响机组可靠性。
发明内容
为解决以上问题，就需要一种风力发电机组轮毂热管冷却***，不但可以使风力发电机组的风叶轮的轮毂能够在完全封闭的整流罩内得到有效散热，同时避免风沙粉尘进入轮毂内，还能通过控压缸来对冷却***的管路中的压力进行改变，调整冷却***的管路中的冷却液的沸点，使冷却***能发挥最大散热效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
一种风力发电机组轮毂热管冷却***，用于为风力发电机组的整流罩内的整流罩内的轮毂散热，包括：外散热器、内换热器、第一温度传感器、第二温度传感器、控压缸和控制器，所述外散热器设置在所述整流罩的外部，所述外散热器内盛装有冷却液；所述内换热器设置在所述整流罩的内部，所述内换热器内盛装有冷却液，所述内换热器通过至少一组热管与所述外散热器连通；所述第一温度传感器检测进入所述外散热器内的冷却液的温度；所述第二温度传感器检测进入所述内换热器内的冷却液的温度；所述控压缸的压力腔与所述外散热器、所述内换热器和所述热管中至少一个相连通；所述控制器上的两个信号接收端分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的信号输出端连接，所述控制器的一个信号输出端与所述控压缸的信号接收端电连接。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，设置在风力发电机的整流罩上的外散热器与设置在整流罩内部的轮毂上的内换热器之间通过热管内的冷却液循环流动换热，不但可使轮毂上的热量得到散发，还可避免风沙粉尘污染进入整流罩内，不会使风力发电机组的可靠性受到影响。其中，本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***还能通过控压缸来对冷却***的管路中的压力进行改变，调整冷却***的管路中的冷却液的沸点，使冷却***能发挥最大散热效果，还使冷却液能够在没有动力源的情况下在冷却***的管路中循环流动。为了能够可控调温，设置在冷却***中的第一温度传感器和第二温度传感器分别将流入外散热器内的冷却液的温度和流出内换热器内的冷却液的温度反馈给控制器，使控制器能够判出断冷却***的换热效果，***中的压力传感器将冷却***的管路中的压力反馈给控制器，使冷却***能够判断出控压缸的工作情况。
作为优选的，所述控制器的电源线路上设置有温度开关。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，控制器的电源线路上的温度开关为常闭温度开关，当冷却***的管路中的温度升高到温度开关的响应温度时，控制器开始通电工作，对冷却***的管路中的温度进行检测，使冷却***能及时开始散热工作；如果冷却***的管路中的温度未达到温度开关的响应温度，则控制器保持断电，可以起到省电效果。
作为优选的，所述外散热器和所述内换热器上都设置有进液口和出液口，每组所述热管分别包括第一热管和第二热管，所述外散热器上的进液口和所述内换热器上的出液口通过第一热管相连接，所述外散热器上的出液口和所述内换热器上的进液口通过第二热管相连接。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，每个外散热器和内换热器上都可以有多个进液口和出液口，每个外散热器上的一个进液口与内换热器上的一个出液口通过第一热管相连接，每个内换热器上的一个进液口与外散热器上的一个出液口通过第二热管相连接，即外散热器与内换热器之间通过多组热管相连接和进行换热。
作为优选的，所述控压缸与所述第一热管和/或第二热管相连通，所述第一热管和/或第二热管上设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述控制器的一个信号输入端电连接。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，控压缸应该与第一热管和/或第二热管相连通，控压缸可通过直接调整第一热管和/或第二热管中的压力来改变整个冷却***中的压力，以此来控制整个冷却***中的冷却液的挥发系数，控制器通过设置在第一热管和/或第二热管上的压力传感器来检测管路***中的压力，通过压力大小来决定是否继续调压。
作为优选的，所述第一热管和/或所述第二热管上设置有电磁阀，所述电磁阀的信号输入端与所述控制器的一个信号输出端电连接。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，电磁阀可阻断第一热管和第二热管中冷却液的流通，阻止外散热器和内换热器之间的换热，使整个冷却***停止工作。
作为优选的，所述第一热管上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为从所述内换热器的出液口至所述外散热器的进液口方向，和/或，所述第二热管上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为从所述外散热器的出液口至所述内换热器的进液口方向。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，设置在第一热管和/或第二热管上的单向阀可保证***中的冷却液的回流方向，可避免因控压缸改变***压力时导致冷却液在第一热管和/或第二热管中出现倒流现象。
作为优选的，所述第一温度传感器设置在所述第一热管上靠近所述外散热器的进液口的部位；所述第二温度传感器设置在所述第二热管上靠近所述内换热器的进液口的部位。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，由于冷却液进入外散热器后就与外界换热，进入内换热器后就与轮毂内部换热，为了能使控制器能采集到准确的温度信息，第一温度传感器应采集第一热管中的冷却液在进入外散热器前的温度，第二温度传感器应采集第二热管中的冷却液在进入内换热器前的温度，即第一温度传感器应设置在第一热管上靠近外散热器的进液口的部位，第二温度传感器应设置在第二热管上靠近内换热器的进液口的部位。
作为优选的，所述冷却液为纯水或高挥发性液体。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，如果风力发电机组设置在热带风场或温带风场，冷却液宜采用挥发性液体，如果风力发电机组设置在寒带风场，宜采用纯水作为冷却液。挥发性液体和纯水即使发生泄露，对机组也不会产生污染，对工作人员也没有伤害。
作为优选的，所述热管上连接有输液泵。
根据本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***，在控压缸能正常使用时，输液泵可保持待机，冷却***利用控压缸调整冷却***的管路压力来驱动冷却液流动，如果控制器检测出控压缸发生故障，控制器可控制输液泵为第一热管和/或第二热管中的冷却液提供流动动力，在控压缸被修复前可使整个***作为普通水冷散热***使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***的一种实施例的管路结构示意图；
图2是本发明的图1的***结构示意图；
图3是本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***与导流罩的位置关系示意图；
图4是本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***的控制逻辑示意图。
在图1至图3中：1外散热器；2内换热器；3第一温度传感器；4第二温度传感器；5控压缸；6控制器；7压力传感器；8电磁阀；9单向阀；10整流罩；11第一热管；12第二热管。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的实施例提出一种风力发电机组轮毂热管冷却***，用于为风力发电机组的整流罩10内的轮毂散热，包括：外散热器1、内换热器2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、控压缸5和控制器6，所述外散热器1设置在所述整流罩10的外部，所述外散热器1内盛装有冷却液；所述内换热器2设置在所述整流罩10的内部，所述内换热器2内盛装有冷却液，所述内换热器2通过至少一组热管与所述外散热器1连通；所述第一温度传感器3检测进入所述外散热器1内的冷却液的温度；所述第二温度传感器4检测进入所述内换热器2内的冷却液的温度；所述控压缸5的压力腔与所述外散热器1、所述内换热器2和所述热管中至少一个相连通；所述控制器6上的两个信号接收端分别与所述第一温度传感器3和所述第二温度传感器4的信号输出端连接，所述控制器6的一个信号输出端与所述控压缸5的信号接收端电连接。
在以上实施例中，设置在风力发电机的整流罩10上的外散热器1与设置在整流罩10内部的轮毂上的内换热器2之间通过热管内的冷却液循环流动换热，不但可使轮毂上的热量得到散发，还可避免风沙粉尘污染进入整流罩10内，不会使风力发电机组的可靠性受到影响。其中，本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***还通过控制器6控制控压缸5来对冷却***的管路中的压力进行改变，以此调整冷却***的管路中的冷却液的沸点，使冷却***能发挥最大散热效果，还使冷却液能够在没有动力源的情况下在冷却***的管路中循环流动。为了能够可控调温，设置在冷却***中的第一温度传感器3和第二温度传感器4分别将流入外散热器1内的冷却液的温度和流出内换热器2内的冷却液的温度反馈给控制器6，使控制器6能够判出断冷却***的换热效果，***中的压力传感器7将冷却***的管路中的压力反馈给控制器6，使冷却***能够判断出控压缸5的工作情况。
如图1和图2，根据本发明的一个实施例，所述外散热器1和所述内换热器2上都设置有进液口和出液口，每组所述热管分别包括第一热管11和第二热管12，所述外散热器1上的进液口和所述内换热器2上的出液口通过第一热管11相连接，所述外散热器1上的出液口和所述内换热器2上的进液口通过第二热管12相连接。
在以上实施例中，每个外散热器1和内换热器2上都可以有多个进液口和出液口，每个外散热器1上的一个进液口与内换热器2上的一个出液口通过第一热管11相连接，每个内换热器2上的一个进液口与外散热器1上的一个出液口通过第二热管12相连接，即外散热器1与内换热器2之间通过多组热管相连接和进行换热。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，所述控压缸5与所述第一热管11和/或第二热管12相连通，所述第一热管11和/或第二热管12上设置有压力传感器7，所述压力传感器7的信号输出端与所述控制器6的一个信号输入端电连接。
在以上实施例中，控压缸5应该与第一热管11和/或第二热管12相连通，控压缸5可通过直接调整第一热管11和/或第二热管12中的压力来改变整个冷却***中的压力，以此来控制整个冷却***中的冷却液的挥发系数，控制器6通过设置在第一热管11和/或第二热管12上的压力传感器7来检测管路***中的压力，通过压力大小来决定是否继续调压。
根据本发明的一个实施例，所述第一热管11和/或所述第二热管12上设置有电磁阀8，所述电磁阀8的信号输入端与所述控制器6的一个信号输出端电连接。
在以上实施例中，电磁阀8可阻断第一热管11和第二热管12中冷却液的流通，阻止外散热器1和内换热器2之间的换热，使整个冷却***停止工作。
根据本发明的一个实施例，所述第一热管11上设置有单向阀9，所述单向阀9的导通方向为从所述内换热器2的出液口至所述外散热器1的进液口方向，和/或，所述第二热管12上设置有单向阀9，所述单向阀9的导通方向为从所述外散热器1的出液口至所述内换热器2的进液口方向。
在以上实施例中，设置在第一热管11和/或第二热管12上的单向阀9可保证***中的冷却液的回流方向，可避免因控压缸5改变***压力时导致冷却液在第一热管11和/或第二热管12中出现倒流现象。
根据本发明的一个实施例，所述第一温度传感器3设置在所述第一热管11上靠近所述外散热器1的进液口的部位；所述第二温度传感器4设置在所述第二热管12上靠近所述内换热器2的进液口的部位。
在以上任一项实施例中，由于冷却液进入外散热器1后就与外界换热，进入内换热器2后就与轮毂内部换热，为了能使控制器6能采集到准确的温度信息，第一温度传感器3应采集第一热管11中的冷却液在进入外散热器1前的温度，第二温度传感器4应采集第二热管12中的冷却液在进入内换热器2前的温度，即第一温度传感器3应设置在第一热管11上靠近外散热器1的进液口的部位，第二温度传感器4应设置在第二热管12上靠近内换热器2的进液口的部位。
根据本发明的一个实施例，所述冷却液为纯水或高挥发性液体。
在以上任一项实施例中，如果风力发电机组设置在热带风场或温带风场，冷却液宜采用挥发性液体，如果风力发电机组设置在寒带风场，宜采用纯水作为冷却液。挥发性液体和纯水即使发生泄露，对机组也不会产生污染，对工作人员也没有伤害。
根据本发明的一个实施例，所述热管上连接有输液泵。
在以上任一项实施例中，在控压缸5能正常使用时，输液泵可保持待机，冷却***利用控压缸5调整冷却***的管路压力来驱动冷却液流动，如果控制器6检测出控压缸5发生故障，控制器6可控制输液泵为第一热管11和/或第二热管12中的冷却液提供流动动力，在控压缸5被修复前可使整个***作为普通水冷散热***使用。
如图4所示，本发明的风力发电机组轮毂热管冷却***的运行过程如下：
当风力发电机组中的温度检测装置检测到风力发电机组的轮毂的温度＞40℃时，控制器6通电工作，即冷却***开机，控制器6通过第一温度传感器3和第二温度传感器4采集冷却***的管路内的冷却液的温度，检测是否任一温度传感器检测到的温度≥45℃或检测到温度的变化速度V℃＞5℃/s，如果检测结果为否，则继续采集温度数据，如果检测结果为是，则控制器6开启电磁阀8，使冷却***的管路导通，冷却***开始对轮毂降温冷却，并开始通过压力传感器7对冷却***的管路内的压力进行检测，如果冷却***的管路压力P≥Pmin(Pmin为预设的最小压力数值)，则控制器6控制控压缸5减压，使冷却***的管路压力下降，如果冷却***的管理压力P＜Pmin，则不需要减压；
当风力发电机组中的温度检测装置检测到风力发电机组的轮毂的温度下降到30℃以下时，控制器6断电，电磁阀8随之关闭，即冷却***关机。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种风力发电机组轮毂热管冷却***，用于为风力发电机的整流罩内部的轮毂散热，其特征在于，包括：
外散热器，所述外散热器设置在所述整流罩的外部，所述外散热器内盛装有冷却液；
内换热器，所述内换热器设置在所述整流罩的内部，所述内换热器内盛装有冷却液，所述内换热器通过至少一组热管与所述外散热器连通；
第一温度传感器，所述第一温度传感器检测进入所述外散热器内的冷却液的温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器检测进入所述内换热器内的冷却液的温度；
控压缸，所述控压缸的压力腔与所述外散热器、所述内换热器和所述热管中至少一个相连通；
控制器，所述控制器上的两个信号接收端分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的信号输出端连接，所述控制器的一个信号输出端与所述控压缸的信号接收端电连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述外散热器和所述内换热器上都设置有进液口和出液口，每组所述热管分别包括第一热管和第二热管，所述外散热器上的进液口和所述内换热器上的出液口通过第一热管相连接，所述外散热器上的出液口和所述内换热器上的进液口通过第二热管相连接。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述控压缸与所述第一热管和/或第二热管相连通，所述第一热管和/或第二热管上设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述控制器的一个信号输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述第一热管和/或所述第二热管上设置有电磁阀，所述电磁阀的信号输入端与所述控制器的一个信号输出端电连接。
5.根据权利要求2所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述第一热管上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为从所述内换热器的出液口至所述外散热器的进液口方向，和/或，所述第二热管上设置有单向阀，所述单向阀的导通方向为从所述外散热器的出液口至所述内换热器的进液口方向。
6.根据权利要求2所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述第一温度传感器设置在所述第一热管上靠近所述外散热器的进液口的部位；所述第二温度传感器设置在所述第二热管上靠近所述内换热器的进液口的部位。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述冷却液为纯水或高挥发性液体。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组轮毂热管冷却***，其特征在于，所述热管上连接有输液泵。
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CN109139396A (zh) * 2018-08-07 2019-01-04 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组冷却***及冷却方法及风力发电机

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