CN112145378A - 机舱罩和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机舱罩和风力发电机组，所述机舱罩的侧壁内设置有流道，所述流道包括入口和出口，冷却介质经由所述入口流入所述流道并经由所述出口流出所述流道，冷却介质在流动通过所述流道的同时经由所述机舱罩的侧壁的外表面将热量传递到外界环境。所述风力发电机组包括所述机舱罩。通过使机舱罩与散热***集成，可以同时冷却风力发电机组内的发热部件，无需在机舱顶部或尾部额外设置空冷散热器，机舱罩在实现原有防护功能的同时，起到了传统空冷散热器的作用。集成的机舱罩散热面积大，因此增加了散热***的散热面积，并降低成本，节约机舱内的空间，且不受运输限制。

Description

机舱罩和风力发电机组

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种模块化水冷散热机舱罩及包括该模块化水冷散热机舱罩的风力发电机组。

背景技术

发电机和机舱是风力发电机组的重要组成部件，风力发电机组运行时，发电机会产生大量的热，同时，机舱内部的变流柜、轴系等设备和部件在运行时也都会产生大量的热，如果不能及时将热量带走，会导致设备及部件失效，严重影响风力发电机组的可靠性。机舱罩主要起到防护内部设备及部件的作用，但封闭的机舱罩给风力发电机组的散热带来了极大的阻碍。

目前部分风力发电机组采用了空-水-空的冷却方式，这种冷却方式通常需要配合使用空冷散热器，一般将空冷散热器放置于机舱内部或机舱顶部。将空冷散热器布置于机舱内部，会占据机舱内部大量的空间，也会影响机舱内部其他设备的布局。将空冷散热器布置于机舱顶部，会增加机舱整体的高度。对于陆路运输，机舱整体的高度受限。若在机舱顶部安装好空冷散热器后进行运输，势必会影响机舱本体的高度，进而影响机舱内部设备和部件的设计及布局；若将空冷散热器与机舱分开运输，到达现场后再进行装配，由于现场环境复杂，难以保证装配质量，严重的会影响整体的散热效果，从而影响整个风力发电机组的可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种机舱罩，所述机舱罩的侧壁内设置有流道，所述流道包括入口和出口，冷却介质经由所述入口流入所述流道并经由所述出口流出所述流道，冷却介质在流动通过所述流道的同时经由所述机舱罩的侧壁的外表面将热量传递到外界环境。

可选地，所述流道可包括回水通道、出水通道以及流体连通所述回水通道与所述出水通道的多个中间通道。

可选地，所述机舱罩可由多个机舱罩片体拼接而成，所述多个机舱罩片体中的至少一部分机舱罩片体中可设置有一个或多个子流道，所述机舱罩片体的所述一个或多个子流道可形成在所述机舱罩片体的内部或侧边缘。

可选地，所述机舱罩片体中的设置在侧边缘的子流道可以为凹槽，相邻的机舱罩片体的形成在侧边缘的凹槽可彼此扣合，形成完整的流道。

可选地，所述机舱罩的侧壁的内表面上可设置有保温层，所述流道的入口或出口处可设置有泵，所述流道的入口处设置有阀门。

可选地，所述机舱罩可通过模具成型形成，所述流道可在成型期间被形成在所述机舱罩中，所述流道可以为直的、蛇形或波纹形的，所述流道的截面可以为圆形、正方形、椭圆形。

可选地，所述侧壁可包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、底壁和顶壁，所述回水通道可设置在所述底壁中，所述出水通道可设置在所述顶壁中，所述中间通道可设置在所述前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁的至少一部分中。

本发明还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的机舱罩。

可选地，所述风力发电机组可包括冷却***，所述冷却***可包括分别用于对所述风力发电机组的各个部件进行散热的多个散热器以及所述机舱罩，来自所述多个散热器的冷却介质能够通过所述入口进入所述机舱罩的侧壁内的流道中，然后通过所述出口流出。

可选地，所述机舱罩可由多个机舱罩片体拼接而成，所述多个机舱罩片体中的至少一部分机舱罩片体可设置有一个或多个子流道，其中设置有子流道的机舱罩片体可设置在所述机舱罩的靠近所需冷却的产热元件的位置处。

通过采用上述机舱罩，使机舱罩与散热***集成，可以同时冷却风力发电机组内的发电机、轴系、变流器等发热部件，无需在机舱顶部或尾部额外设置空冷散热器，机舱罩在实现原有防护功能的同时，起到了传统空冷散热器的作用。集成的机舱罩散热面积大，因此增加了散热***的散热面积，并降低成本，节约机舱内的空间，且不受运输限制。

附图说明

图1是示出根据本发明的用于风力发电机组的散热***的示意图；

图2是示出根据本发明的机舱罩的一部分的正视剖视图；

图3是示出根据本发明的机舱罩的一部分的俯视剖视图；

图4是示出根据本发明的机舱罩片体的正视剖视图；

图5是示出根据本发明的机舱罩的一部分(对应于两个机舱罩片体)的俯视剖视图；

图6是示出根据本发明的风力发电机组的散热***的示意图。

附图标记说明：

1-机舱罩；2-发电机；3-导流罩；4-叶片；5-轴系；6-变流器；7-发电机换热器；8-轴系换热器；9-变流器换热器；10-塔架；11-出水通道；12-回水通道；13-中间通道；14-保温层；15-外表面；16-内表面。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术构思，下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述，在附图中，相同的标号始终表示相同的部件。

本发明提出了一种用于风力发电机组的模块化水冷散热机舱罩。在风力发电机组的机舱罩侧壁内设置流道，代替传统的放置于机舱内部或顶部的空冷散热器(例如，针对现有的空-水-空冷却方式)。在发电机、轴系、变流器等需要散热的设备和部件处设置换热器，散热***运行时，冷却介质(水或其他冷却液)将热量从设备和部件处带走，温度升高后的冷却介质进入机舱罩侧壁内部的流道中，通过机舱罩的侧壁将热量传递给外界环境，温度降低后的冷却介质从机舱罩侧壁内部的流道中流出，并分别进入各个设备及部件处的换热器中，形成冷却循环回路，从而利用机舱罩代替传统的空冷散热器。

具体地，如图1至图3所示，图1是示出根据本发明的用于风力发电机组的散热***的示意图，风力发电机组可以包括机舱罩1、发电机2、导流罩3、叶片4、轴系5、变流器6。可以根据实际情况，在发电机2、轴系5、变流器6等需要散热的设备和部件处分别设置换热器，例如，该散热***可主要包括发电机换热器7、轴系换热器8、变流器换热器9和机舱罩1等。

根据本发明的实施例的机舱罩1为模块化水冷散热机舱罩1，其侧壁中可设置有流道，流道可包括入口和出口，上述散热***中的流经各个部件换热器的冷却介质可经由该入口流入机舱罩1侧壁内的流道并经由该出口流出该流道，冷却介质在流动通过机舱罩1侧壁内的流道的同时经由机舱罩侧壁的外表面将热量传递到外界环境。

如图2和图3所示，图2是示出根据本发明的机舱罩的一部分的正视剖视图，图3是示出根据本发明的机舱罩的一部分的俯视剖视图。机舱罩1可包括上侧壁、下侧壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁，图2可以是机舱罩1的左右两侧壁中的一个侧壁的一部分的正视剖视图，机舱罩1侧壁内设的流道可包括回水通道12、出水通道11以及流体连通回水通道12与出水通道11的多个中间通道13。回水通道12可位于机舱罩1的下部，出水通道11可位于机舱罩1的上部，多个中间通道13可位于回水通道12与出水通道11之间并且沿着机舱罩1的高度方向延伸。

可在加工机舱罩1时预留出流道。例如，可通过模具成型的方式来制造根据本发明实施例的机舱罩1。机舱罩1可以利用导热良好的金属材料制成，例如，机舱罩1可通过模具成型形成，流道可在成型期间被形成在机舱罩1中，另外，通过改变模具的形状，还可以形成各种形状的流道。例如，虽然在图2中各个流道被示出为直线形，但本发明不限于此，这些流道还可以具有蛇形、波纹形等其它任意形状。此外，流道的截面形状不限于圆形，可以为其他形状，诸如矩形、椭圆等。

可选地，还可以通过其它方式来形成根据本发明实施例的机舱罩1，例如，可以使机舱罩1具有内壁和外壁，内壁和外壁可以分别由薄板制成，在两片薄板之间可夹设波纹板或盘管等，管道与薄板之间可填充导热良好的材料，从而形成内设有流道的机舱罩1。

流道的入口或出口处可设置有泵，流道的入口处设置有阀门，以控制冷却介质在流道中的流动以及流量，泵的类型不限，例如，可以选用变频泵，也可以选用固定功率的泵。阀门的形式也不限，可以选用电动调节阀或气动调节阀等其它任何合适的阀门。

机舱罩1内部的冷却介质的流动方式不限于上端出水，下端回水，可以为其他形式，诸如上端回水，下端出水等。

通过各个换热器(诸如，发电机换热器7、轴系换热器8、变流器换热器9)的温度升高后的冷却介质进入机舱罩1下端的回水通道12，例如在泵的作用下，冷却介质可以沿着多个中间通道13流动，冷却介质在这些中间通道13中流动的同时，热量被传递给机舱罩1，然后通过机舱罩1的侧壁与外界空气进行换热而将热量传递给外界环境。如图3所示，机舱罩1的侧壁可包括内表面15和外表面16，中间通道13位于内表面15和外表面16之间，即，中间通道13设置在机舱罩1的侧壁的内部，机舱罩1的外表面16直接暴露于外界空气，冷却介质在流经多个中间通道13时，机舱罩1的侧壁从冷却介质吸热而温度升高，然后通过机舱罩1的外表面16将热量散发到外界环境。最后，温度降低后的冷却介质汇流到机舱罩上端的出水通道11，之后冷却介质从出水通道11流出并分别进入各个设备及部件处的换热器中进行下一个换热循环。

本发明提出的上述机舱罩1可以由多个机舱罩片体拼接而成。如图4所示，每个机舱罩片体中可设置一个或多个子流道，该子流道可形成在机舱罩片体的内部或侧边缘(如图4所示)，上端为出水通道11、下端为回水通道12、中间可设有中间通道13。图5是示出根据本发明的机舱罩的一部分的俯视剖视图，如图5所示，形成在侧边缘的子流道可以为凹槽(例如，如图5所示的半圆形凹槽)，在将多个机舱罩片体进行拼接时，相邻的机舱罩片体的形成在侧边缘的凹槽可被彼此扣合，从而形成完整的流道。另外，凹槽的端部还可以设置有凸起和/或凹部或者其它搭接/扣合部，以便于在凹槽彼此扣合时形成良好的密封。虽然图4和图5示出了子流道形成在机舱罩片体的侧边缘，但根据应用需要或加工条件，还可以在每个机舱罩片体的内部区域中形成流道。

可根据风力发电机组的实际的散热需求来拼接机舱罩片体，例如，内设有冷却介质流道的机舱罩片体可以靠近需要冷却的产热元件的位置，例如靠近发电机换热器7、轴系换热器8、变流器换热器9。在换热量足够的情况下，其它位置可以拼接没有内设流道的机舱罩片体。单片机舱罩可采用导热良好的材料，机舱罩1拼接完成后，在靠近机舱罩侧壁的内表面15上可设置保温层14(如图3所示)，防止热量通过机舱罩1的内表面15传递到机舱内部空间，影响整体散热效果。

图6为散热***的原理图。可以在待冷却设备或部件(例如，发电机2、轴系5、变流器6等)处分别设置温度传感器，当测量到各个待冷却设备或部件的温度高于设定值时，即该设备或部件需要散热时，开启相应换热器(发电机换热器7、轴系换热器8、变流器换热器9)进口处的阀门，相应地调节泵的功率；当各个待冷却设备或部件的温度低于设定值时，即该设备或部件不需要散热时，关闭相应换热器进口处的阀门，相应地调节泵的功率，保证设备及部件处于正常工作温度范围内。

本发明提出的机舱罩是模块化设计的，单片机舱罩内部设置流道，可根据机组实际的散热需求进行配置。单片机舱罩采用导热良好的材料，在靠近机舱内部空间的一侧设保温层，防止热量通过机舱罩传递到机舱内部空间，影响整体散热效果。

利用模块化水冷散热机舱罩，通过使机舱罩与散热***集成，可以同时冷却风力发电机组内的发电机、轴系、变流器等发热部件，无需在机舱顶部或尾部额外设置空冷散热器，机舱罩在实现原有防护功能的同时，起到了传统空冷散热器的作用。集成的机舱罩散热面积大，因此增加了散热***的散热面积，并降低成本，节约机舱内的空间，且不受运输限制。

利用模块化的机舱罩设计，可以根据散热需求灵活配置机舱罩片体。可以根据需求灵活地给风力发电机组内部的设备和部件进行散热。

通过温度传感器、泵和阀门的联合控制，能使整个散热***根据需求运行，从而达到节能的目的。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行组合、修改和完善(例如，可以对本发明的不同技术特征进行组合以得到新的技术方案)。这些组合、修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机舱罩，其特征在于，所述机舱罩(1)的侧壁内设置有流道，所述流道包括入口和出口，冷却介质经由所述入口流入所述流道并经由所述出口流出所述流道，冷却介质在流动通过所述流道的同时经由所述机舱罩的侧壁的外表面将热量传递到外界环境。

2.根据权利要求1所述的机舱罩，其特征在于，所述流道包括回水通道(12)、出水通道(11)以及流体连通所述回水通道(12)与所述出水通道(11)的多个中间通道(13)。

3.根据权利要求1所述的机舱罩，其特征在于，所述机舱罩(1)由多个机舱罩片体拼接而成，所述多个机舱罩片体中的至少一部分机舱罩片体中设置有一个或多个子流道，所述机舱罩片体的所述一个或多个子流道形成在所述机舱罩片体的内部或侧边缘。

4.根据权利要求3所述的机舱罩，其特征在于，所述机舱罩片体中的设置在侧边缘的子流道为凹槽，相邻的机舱罩片体的形成在侧边缘的凹槽彼此扣合，形成完整的流道。

5.根据权利要求1所述的机舱罩，其特征在于，所述机舱罩(1)的侧壁的内表面上设置有保温层(14)，所述流道的入口处或出口处设置有泵，所述流道的入口处设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的机舱罩，其特征在于，所述机舱罩(1)通过模具成型，所述流道在成型期间被形成在所述机舱罩(1)中，所述流道为直的、蛇形或波纹形的，所述流道的截面为圆形、正方形、椭圆形。

7.根据权利要求2所述的机舱罩，其特征在于，所述侧壁包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、底壁和顶壁，所述回水通道(12)设置在所述底壁中，所述出水通道(11)设置在所述顶壁中，所述中间通道(13)设置在所述前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁的至少一部分中。

8.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1至7中任一项所述的机舱罩。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括冷却***，所述冷却***包括分别用于对所述风力发电机组的各个部件进行散热的多个散热器以及所述机舱罩，来自所述多个散热器的冷却介质能够通过所述入口进入所述机舱罩(1)的侧壁内的流道中，然后通过所述出口流出。

10.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述机舱罩(1)由多个机舱罩片体拼接而成，所述多个机舱罩片体中的至少一部分机舱罩片体设置有一个或多个子流道，其中设置有子流道的机舱罩片体设置在所述机舱罩(1)的靠近所需冷却的产热元件的位置处。

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