CN112780509B - 空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法 - Google Patents

空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法。空气冷却***设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，其包括：第一除湿***，设置于机舱的壁部且与机舱连通；第二除湿***，设置于机舱内，并将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第二空腔朝向发电机的出气口设置；驱动设备，位于第一空腔内；其中，外界冷却空气在驱动设备的作用下，经第一除湿***后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合，混合空气进入第一空腔，经第二除湿***后进入第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。该空气冷却***同时解决了除湿与冷却问题。

Description

空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法
技术领域
本发明涉及冷却技术领域，特别是涉及一种空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法。
背景技术
风力发电是最接近商业化的可再生能源技术之一，是可再生能源发展的重点。风力发电机组中的电机在运行过程中存在热损耗，其主要包括：电磁损耗，即绕组中由于欧姆阻抗产生的焦耳热，即铜损；铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗等，即铁耗；以及不可避免的杂散损耗；若为永磁电机，则还包括磁钢损耗。这些损耗使电机运行时释放出大量的热量，而这些热量不仅会对电机本身及其绝缘结构造成一定的冲击，导致缩短绝缘寿命甚至绝缘失效，还会导致电机的输出功率不断下降。
随着海上风力发电机组的快速发展，机组的单机容量不断增加，进而直接带来风力发电机机组损耗的不断提高，电机的冷却***将占据更大的机舱空间。对于风沙较大或工作环境恶劣的工况，尤其对于海上盐雾环境，对冷却***的设计要求也更严苛。
发明内容
本发明的目的是提供一种空气冷却***、风力发电机组及其冷却方法，该空气冷却***可以同时解决风力发电机组的除湿与冷却的问题。
一方面，本发明提出了一种空气冷却***，其设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，该空气冷却***包括：第一除湿***，设置于机舱的壁部且与机舱连通；第二除湿***，设置于机舱内，并将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第二空腔朝向发电机的出气口设置；驱动设备，设置于机舱内；其中，外界空气在驱动设备的作用下，经第一除湿***后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合，混合空气进入第一空腔，经第二除湿***后进入第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。
根据本发明的一个方面，调节由发电机的出气口排放的高温空气的流量，以使第一空腔内的混合空气具有预定的相对湿度。
根据本发明的一个方面，空气冷却***包括各自独立运行的两个以上子***，每个子***的结构不同。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括：第一管道，具有位于机舱内的第一端和位于机舱外的第二端，驱动设备对应于第一管道的第一端设置，第一除湿***对应于第一管道的第二端设置于机舱的壁部；第二管道，其一端连接发电机的出气口，另一端经与第一管道交汇后延伸至机舱外与外界冷却空气连通，以将发电机的出气口排放的部分高温空气与进入第一管道的冷却空气进行混合。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括各自独立运行的两个以上子***，每个子***至少包括：第一管道、第一除湿***、驱动设备和第二管道，两个以上子***的第一管道和驱动设备位于第一空腔内。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括第一调节阀，第一调节阀设置于第一管道与第二管道的交汇处，以调节由第二管道进入第一管道的高温空气的流量。
根据本发明实施例的一个方面，第二除湿***包括：隔离支架，与机舱的壁部连接，且沿第一空腔内的空气流动方向渐缩设置；除湿装置，设置于隔离支架上且位于空气流动的下游端；第三管道，其一端与第二管道连通，另一端与除湿装置连接，以将高温空气引流至除湿装置。
根据本发明的一个方面，除湿装置包括具有容纳腔的转轮和设置于容纳腔内的吸湿颗粒，第三管道穿过转轮，以将容纳腔分为除湿区域和吸湿区域，第三管道的高温空气加热除湿区域的吸湿颗粒，并将除湿区域的潮湿空气处理为干燥空气。
根据本发明的一个方面，除湿装置还包括驱动电机和传动带，驱动电机设置于机舱内，传动带设置于驱动电机的输出轴与转轮之间，以带动所述转轮相对于所述隔离支架可转动。
根据本发明的一个方面，第二除湿***还包括第二调节阀，第二调节阀设置于第三管道与第二管道的连接处，以调节由第二管道进入第三管道的高温空气的流量。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第二管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括第四管道，发电机还设置有辅助出气口，辅助出气口设置于机舱内或者机舱外，第四管道的一端连接辅助出气口，另一端与外界连通。
根据本发明的一个方面，发电机的辅助出气口对应于机舱内部设置；空气冷却***还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第四管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。
根据本发明的一个方面，两个以上子***的第二管道分体设置或者一体设置。
根据本发明的一个方面，空气冷却***还包括温度传感器和与温度传感器电连接的控制器，当温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，控制器控制两个以上子***的驱动设备分别交替运行预定时间，以对每个子***的第一除湿***进行除冰。
另一方面，本发明还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括发电机；机舱，与发电机连接；以及如前所述的任一种空气冷却***，空气冷却***设置于机舱与发电机的进气口之间。
另一方面，本发明还提供了一种如前所述的风力发电机组的冷却方法，其包括：外界冷却空气在驱动设备的作用下经第一除湿***后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合；混合空气进入机舱的第一空腔后经第二除湿***进入机舱的第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。
根据本发明的一个方面，冷却方法还包括：监测机舱外的环境温度是否低于预定温度，风力发电机组的空气冷却***包括各自独立运行的N个子***，N≥2，每个子***至少包括第一除湿***和驱动设备；如果是，则启动N个子***中第i个子***的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子***中其余子***的第一除湿***进行除冰，其中，1≤i<N；关闭第i个子***的驱动设备，启动第i+1个子***的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子***中其余子***的第一除湿***进行除冰；如果否，则启动N个子***中的至少一个子***的驱动设备并运行。
本发明提供的一种空气冷却***及风力发电机组，通过在风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间设置空气冷却***，其包括设置于机舱的壁部且与机舱连通的第一除湿***和设置于机舱内的第二除湿***，可以同时解决风力发电机组的除湿及冷却问题，且整体结构简单紧凑、占用空间小，便于维护。另外，本发明提供的一种风力发电机组的冷却方法，通过对外界冷却空气进行两级除湿后再与机舱内的发热部件和/或发电机进行热交换，同时解决了风力发电机组的除湿及冷却问题。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的一种空气冷却***的结构示意图；
图2是图1所示的空气冷却***中的除湿装置的结构示意图；
图3是图1所示的空气冷却***的机舱内的管路布局结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种空气冷却***的结构示意图；
图5是图4所示的空气冷却***的机舱内的管路布局结构示意图；
图6本发明实施例提供的另一种空气冷却***的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种空气冷却***的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种风力发电机组的冷却方法的流程框图。
其中：
M-发电机；S-子***；C-机舱；In-进气口；O-出气口；A-辅助出气口；F-过滤件；A1-除湿区域；A2-吸湿区域；C1-第一空腔；C2-第二空腔；
1-第一管道；11-第一端；12-第二端；
2-第一除湿***；
3-驱动设备；
4-第二除湿***；41-隔离支架；42-除湿装置；421-转轮；422-吸湿颗粒；423-驱动电机；424-传动带；43-第二调节阀；
5-第二管道；51-子管道；52-第一循环风扇；
6-第一调节阀；
7-第三管道；
8-第四管道；81-第二循环风扇。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图8对本发明实施例的空气冷却***、风力发电机组及发电机的冷却方法进行详细描述。
由于风力发电机组的机舱C外的环境空气一般具有一定的相对湿度，尤其对于海上风力发电机组，海上环境为高盐高湿的空气，且大部分以液滴颗粒的形式存在，因此外界冷却空气在进入机舱C之前，至少还需要对外界冷却空气进行除湿，必要的情况下还需要进行除盐。
参阅图1，本发明实施例提供了一种空气冷却***，设置于风力发电机组的机舱C与发电机M的进气口In之间，该空气冷却***包括：第一除湿***2、第二除湿***4和驱动设备3。
第一除湿***2设置于机舱C的壁部且与机舱C连通。可选地，第一除湿***2为气液分离装置，用于分离出外界冷却空气中的液滴。第一除湿***2可以设置于机舱C的内壁，也可以设置于机舱C的外壁，优选设置于机舱C的外壁，使得进入机舱C的冷却空气全部经过第一除湿***2，不占用机舱C的内部空间
第二除湿***4设置于机舱C内，并将机舱C的内部空间分隔为第一空腔C1和第二空腔C2，第二空腔C2朝向发电机M的出气口O设置。
驱动设备3设置于机舱C内，以将外界冷却空气经第一除湿***2引入机舱C内。由于惯性的作用，大部分直径为例如12μm以上的液滴颗粒将会撞击在风力发电机组的叶片上，然后流出机舱C外，除去大直径的液滴颗粒后，剩余含有少量水分和少量盐分的潮湿空气经由第一除湿***2被驱动设备3引入机舱内，与由发电机M的出气口O排放的部分高温空气混合，经第二除湿***4后，并与机舱C的发热部件和/或发电机M进行热交换。
可选地，驱动设备3为离心式风机，其包括驱动电机和风机叶片，风机叶片在驱动电机的驱动下转动。机舱C内的发热部件例如包括但不限于各种电气设备、变速箱等，根据风力发电机组的具体布局结构而定。
其中，外界冷却空气在驱动设备3的作用下，经第一除湿***2后，与由发电机M的出气口O排放的高温空气混合，混合空气进入第一空腔C1，经第二除湿***4后进入第二空腔C2，并与第二空腔C2内的发热部件和/或发电机M进行热交换。可选地，调节由发电机M的出气口O排放的高温空气的流量，以使第一空腔C1内的混合空气具有预定的相对湿度。
该空气冷却***采用外界空气直接冷却的方式，冷却温度低，提高了风力发电机组的冷却效果。由于不存在腐蚀泄漏的风险，可靠性也比液冷或者空液一体的冷却方式要高，同时节省了液冷管道、泵站、热交换器、稳压***等复杂部件，结构紧凑、占用空间小，便于维护，制造成本较低。
本发明实施例提供的空气冷却***，通过在风力发电机组的机舱C与发电机M的进气口In之间设置空气冷却***，其包括设置于机舱C的壁部且与机舱C连通的第一除湿***2和设置于机舱C内的第二除湿***4，可以同时解决风力发电机组的除湿及冷却问题，且整体结构简单紧凑、占用空间小，便于维护
下面结合附图进一步详细描述本发明实施例提供的空气冷却***的具体结构。
再次参阅图1，本发明实施例提供的空气冷却***还包括：第一管道1和第二管道5。
第一管道1具有位于机舱C内的第一端11和位于机舱C外的第二端12，驱动设备3对应于第一管道1的第一端11设置，第一除湿***2对应于第一管道1的第二端12设置于机舱C的壁部。
第二管道5的一端连接发电机M的出气口O，另一端经与第一管道1交汇后延伸至机舱C外与外界冷却空气连通，以将发电机M的出气口O排放的部分高温空气与进入第一管道1的冷却空气进行混合。
优选地，驱动设备3设置在第一管道1与第二管道5交汇处的下游区域，外界冷却空气与发电机M的高温排气(温度可达90摄氏度以上)混合，提高了外界冷空气的温度而降低了外界冷却空气的湿度。研究证明，在一定相对湿度条件下，例如74％的相对湿度的条件下，盐可以以液体盐的形式存在于空气内，因此，控制混合气体的相对湿度低于74％，优选低于60％，混合空气内含有的液体盐就能够被干燥固化并自动析出。
将驱动设备3设置于第一管道1与第二管道5交汇处的下游区域，可以更好地驱动第一管道1和第二管道5内的气体充分混合，并实现控制混合空气的相对湿度，固化除盐；也可避免外界空气中的盐侵蚀驱动设备3，从而进入机舱C和发电机M。因此，将混合后的空气与机舱C的发热部件和/或发电机M进行热交换。既可以充分利用发电机M排出的高温废热气，降低能耗，又能对外界冷却空气进行除湿除盐，还可以直接对风力发电机组的机舱C内的发热部件和/或发电机M进行冷却。
进一步地，为了充分利用发电机M排出的高温废热气、降低能耗，空气冷却***还包括第一调节阀6，第一调节阀6设置于第一管道1与第二管道5的交汇处，以调节由第二管道5进入第一管道1的高温空气的流量。
该第一调节阀6优选为三通阀，分别与第一管道1、第二管道5和外界空气连通。发电机M的出气口O排放至第二管道5的一部分高温空气经第一调节阀6进入第一管道1，剩余的大部分高温空气经过第二管道5排出机舱C外。进入第一管道1的高温空气与含有高盐高湿的空气混合后，温度升高，成为不稳定的饱和盐溶液颗粒与空气的混合物，通过第一调节阀6控制混合气体的相对湿度低于74％，优选地，低于60％，该混合物在驱动设备3的转动作用下以结晶形式析出盐晶体，盐晶体落入机舱C的储存盒(图中未示出)内，这样提高了对外界冷却空气的除盐和除湿效果。
可选地，第二管道5上设置有第一循环风扇52，以提高第二管道5内的高温空气与第一管道1内的潮湿空气的混合效率，进一步提高外界空气的除湿效果。
通过第一除湿***2进行初步除湿和除盐后的混合气体在驱动设备3的作用下经第一管道1进入机舱C内，再通过第二除湿***4继续进行除湿，可以提高外界空气的总体除湿效果，降低第二除湿***4的结构复杂性，减小机舱C的占用空间。
具体来说，第二除湿***4包括隔离支架41、除湿装置42和第三管道7。隔离支架41与机舱C的壁部连接，且沿第一空腔C1内的空气流动方向渐缩设置。除湿装置42设置于隔离支架41上且位于空气流动的下游端。第三管道7的一端与第二管道5连通，另一端与除湿装置42连接，以将高温空气引流至除湿装置42。
外界空气被驱动设备3引流至机舱C的过程中，经第一除湿***2初级除湿且与第二管道5内的高温空气混合后的冷却空气与隔离支架41的内壁不断发生碰撞产生阻力，压力逐渐降低，流速逐渐升高，从而以高速被推入至除湿装置42。隔离支架41可以呈抛物面或锥形面结构，为制造方便，一般选用锥形面结构。
参阅图2，除湿装置42包括具有容纳腔的转轮421和设置于容纳腔内的吸湿颗粒422，第三管道7穿过转轮421，以将容纳腔分为除湿区域A1和吸湿区域A2，第三管道7的高温空气加热除湿区域A1的吸湿颗粒422，以将除湿区域A1的潮湿空气处理为干燥空气。
另外，除湿装置42还包括驱动电机423和传动带424，驱动电机423设置于机舱C内，传动带424设置于驱动电机423的输出轴与转轮421之间，以带动转轮421相对于隔离支架41可转动。
如图2所示，转轮421的容纳腔分为除湿区域A1和吸湿区域A2，其中，除湿区域A1约占1/4，吸湿区域A2约占3/4，机舱C内的湿空气经过吸湿区域A2，空气中的湿气被吸湿颗粒422吸收变成干燥空气。转轮421通过驱动电机423带动传动带424转动，第三管道7的高温空气加热除湿区域A1内的吸湿颗粒422，带走吸湿颗粒422上附着的湿气。此时除湿区域A1内的吸湿颗粒422变成干燥的有吸附能力的颗粒，转轮421在驱动电机423和传动带424的带动下一直保持转动，从而一直对吸湿颗粒422上附着的湿气进行除湿。将除湿区域A1的潮湿空气处理为干燥空气的过程中，潮湿空气的少量盐分以结晶形式析出盐晶体，经由发电机M的进气口In处的过滤件F过滤除去，进一步提高了对外界冷却空气的除盐和除湿效果。
经第二除湿***4除湿后的冷却空气可以直接冷却机舱C内的发热部件，经过发电机M的进气口In处的过滤件F进入发电机M内部，过滤件F用于除掉混合空气中残留的灰尘、盐等杂质，然后吸收定子绕组、定子铁芯、磁钢等发热部件的热量后，再经出气口O进入第二管道5，其中一部分高温空气进入第一管道1继续下一次的空气冷却循环，另一部分高温空气排出至机舱C外。
可选地，第二除湿***4还包括第二调节阀43，第二调节阀43设置于第三管道7与第二管道5的交汇处，以调节由第二管道5进入第三管道7的高温空气的流量，进而使经过第二除湿***4进行第二级除湿后的空气具有预定温度和预定相对湿度。
参阅图3，为了提高对发电机M的冷却效果，空气冷却***的子***S还包括设置于机舱C内且与外界连通的多个子管道51，多个子管道51布置于位于第二除湿***4下游的部分，并与第二管道5连通，以将发电机M产生的高温空气通过多个子管道51排放至机舱C外。
由于发电机M在生产制造工艺上可能存在偏差，影响空气冷却***上的冷却空气在发电机M内的分配，为了保持发电机M的温度在周向上的均匀性，多个子管道51在机舱C内沿周向均匀分布。
请一并参阅图4和图5，本发明实施例还提供了一种空气冷却***，其与图1所示的空气冷却***结构类似，不同之处在于，发电机M还设置有辅助出气口A，空气冷却***还包括第四管道8，第四管道8的一端连接辅助出气口A，另一端与外界连通。
进一步地，第四管道8上设置有第二循环风扇81，以提高第四管道8的排气效率。
该辅助出气口A的作用是将发电机M的出气口排出的高温空气分为两条支路，一个支路的一部分高温空气通过第二管道5与第一管道1内的湿冷空气混合，另一部分排出机舱C外，另外一个支路通过第四管道8排出机舱C外。相对于图1所示的空气冷却***来说，可以减小第二管道5的排气阻力，降低第二驱动设备52的功率，同时降低空气冷却***的复杂性。
可选地，如图5所示，发电机M的辅助出气口A对应于机舱C内设置；子***S还包括设置于机舱C内且与外界连通的多个子管道51，多个子管道51与第四管道8连通，以将发电机M产生的高温空气通过多个子管道51排放至机舱C外。
由于发电机M在生产制造工艺上可能存在偏差，影响空气冷却***上的冷却空气在发电机M内的分配，为了保持发电机M的温度在周向上的均匀性，多个子管道51在机舱C内沿周向均匀分布。
参阅图6，本发明实施例还提供了一种空气冷却***，其与图4所示的空气冷却***结构类似，不同之处在于，发电机M的辅助出气口A设置于机舱C外，并且省去了多个子管道51，以减小机舱C的占用空间，布局更加紧凑、简单，同时降低了制造成本。
参阅图7，本发明实施例还提供了一种空气冷却***，其与图1、图4、图6所示的空气冷却***结构类似，不同之处在于，该空气冷却***包括：相互独立运行的两个以上子***S，每个子***S的结构可以相同，这样省却了复杂的设置，简化了整个空气冷却***。
具体地，单个子***S至少包括：第一管道1、第一除湿***2、驱动设备3和第二管道5，两个以上子***S的第一管道1和驱动设备3位于第一空腔C1内。
可选地，两个以上子***S同时启动，外界冷却空气通过两个以上子***S的第一除湿***2初级除湿后与发电机M排出的部分高温空气混合，混合后的空气一并汇合至机舱C的第一空腔C1内，经第二除湿***4二级除湿后，流经第二空腔C2内的发热设备和/或发电机M后排出，以实现对风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者。当其中一个子***S发生故障后，不会影响另一个子***S的运行，提高了空气冷却***的容错性。
另外，当机舱C外的环境温度低于预定温度时，例如在冬季的寒冷地区运行时，由于外界冷却空气处于潮湿、低温环境中，机舱C的第一除湿***2通常会结冰，堵塞进入机舱C的通道，还需要进行除冰工作。
可选地，两个以上子***S的驱动设备3分别交替运行预定时间，以实现对第一除湿***2进行除冰。
除冰的工作原理如下所述：当第一个子***S的驱动设备3运行时，机舱C内的压力增大，由于没有开启其余子***S的驱动设备3，压力大的空气会通过其余子***S的未启动的驱动设备3和第一管道1向外扩散，由于机舱C内的空气温度高于外界环境温度，故可以对其余子***S的第一管道1和第一除湿***2进行除冰。
然后关闭第一个子***S的驱动设备3，并启动第二个子***S的驱动设备3。同样地，当第二个子***S的驱动设备3运行时，机舱C内的压力增大，压力大的空气会通过其余子***S的未启动的驱动设备3和第一管道1向外扩散，由于机舱C内的空气温度高于外界环境温度，故运行预定时间后，可以对其余子***S的第一管道1和第一除湿***2进行除冰。
以此类推，将两个以上子***S的每个子***的第一管道1和第一除湿***2进行除冰。当除冰工作完成后，两个以上子***S的第一管道1与外界空气均可连通。
由此，本发明实施例提供的空气冷却***还包括温度传感器和与温度传感器电连接的控制器(图中未示出)。
可选地，温度传感器设置于机舱C的壁部，用于监测机舱C外的环境温度。当温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，控制器控制两个以上子***S的驱动设备3分别交替运行预定时间，以对每个子***S的第一除湿***2进行除冰。该预定温度例如为0℃，预定时间例如为10分钟～30分钟。
可选地，两个以上子***S的第二管道5一体设置，从而可以减少第二管道5和第一循环风扇52的数量，降低制造成本，减少机舱的占用空间，布局紧凑。此时，单个第二管道5内的发电机M的高温气体分别与两个以上子***S的第一管道1交汇混合，对两个以上子***S由第一管道1进入机舱C的外界冷空气除湿除盐后，再次混合，二次除湿后进入机舱C和发电机M，对机舱C的发热部件和/或发电机M进行冷却。
由于发电机M在生产制造工艺上可能存在偏差，影响空气冷却***上的冷却空气在发电机M内的分配，为了保持发电机M的温度在周向上的均匀性，以空气冷却***包括各自独立运行的两个子***S为例，两个子***S的多个子管道51在机舱C内沿周向交替分布。例如，第一个子***S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道51，第二个子***S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道51，两个子***S的6个子管道51在机舱C内沿周向交替分布，保持了发电机M散热的均匀稳定性，提高了发电机M的运行可靠性。
可选地，本发明实施例提供的发电机M还设置有辅助出气口A，发电机M的辅助出气口A设置于机舱C内，每个子***S的多个子管道51与第四管道8连通，以将发电机M产生的高温空气通过多个子管道51排放至机舱C外。
可选地，本发明实施例提供的发电机M还设置有辅助出气口A，辅助出气口A设置于机舱C外，此时的第二循环风机81也处于机舱C外，省去了多个子管道51，减小了机舱C的占用空间，布局更加紧凑、简单，同时降低了制造成本。
可以理解的是，本发明实施例提供的空气冷却***的每个子***S的结构也可以不同，例如，其中一个子***S包括第一管道1、第一除湿***2、驱动设备3、第二除湿***4和第二管道5，另一个子***S包括第一管道1、第一除湿***2、驱动设备3、第二管道5和过滤装置或者其它装置，以实现不同的功能。
另外，本发明实施例还提供了一种风力发电机组，其包括：发电机M、与发电机M连接的机舱C，以及如前所述的任一种空气冷却***，该空气冷却***设置于机舱C与发电机M的进气口In之间。
如前所述，该风力发电机组在机舱C与发电机M的进气口In之间设置如前所述的任一种空气冷却***，其包括设置于机舱C的壁部且与机舱C连通的第一除湿***2和设置于机舱C内的第二除湿***4，可以同时解决风力发电机组的除湿及冷却问题，且整体结构简单紧凑、占用空间小，便于维护
参阅图8，本发明实施例还提供了一种如前所述的风力发电机组的冷却方法，该冷却方法包括：
步骤S1：外界冷却空气在驱动设备3的作用下经第一除湿***2后，与由发电机M的出气口O排放的高温空气混合。
步骤S2：混合空气进入机舱C的第一空腔C1后经第二除湿***4进入机舱C的第二空腔C2，并与第二空腔C2内的发热部件和/或发电机M进行热交换。
本发明实施例提供的风力发电机组的冷却方法，通过对外界冷却空气进行两级除湿后再与机舱C内的发热部件和/或发电机M进行热交换，同时解决了风力发电机组的除湿及冷却问题。
进一步地，该冷却方法还包括：
步骤S3：监测机舱C外的环境温度是否低于预定温度，该预定温度例如为0℃。空气冷却***包括各自独立运行的N个子***S，N≥2，每个子***S至少包括：第一除湿***2和驱动设备3。
步骤S4：如果是，则启动N个子***S中第i个子***S的驱动设备3，运行预定时间，实现对N个子***S中其余子***S的第一除湿***2进行除冰，其中，1≤i<N；
步骤S5：关闭第i个子***S的驱动设备3，启动第i+1个子***S的驱动设备3，运行预定时间，实现对N个子***S中其余子***S的第一除湿***2进行除冰。
步骤S6：如果否，则启动N个子***S中的至少一个子***S的驱动设备3并运行。
可选地，两个以上子***S同时启动，外界冷却空气通过两个以上子***S的第一除湿***2初级除湿后与发电机M排出的部分高温空气混合，混合后的空气一并汇合至机舱C的第一空腔C1内，经第二除湿***4二级除湿后，流经第二空腔C2内的发热设备和/或发电机M后排出，极大地提高了风力发电机组的冷却效果。当其中一个子***S发生故障后，不会影响另一个子***S的运行，提高了空气冷却***的容错性。
可以理解的是，如果机舱C外的环境温度高于预定温度，则不需要对第一除湿***2进行除冰，直接对风力发电机组进行除湿及冷却即可。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种空气冷却***，设置于风力发电机组的机舱(C)与发电机(M)的进气口(In)之间，其特征在于，所述空气冷却***包括：
第一除湿***(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；
第二除湿***(4)，设置于所述机舱(C)内，并将所述机舱(C)的内部空间分隔为第一空腔(C1)和第二空腔(C2)，所述第二空腔(C2)朝向所述发电机(M)的出气口(O)设置；
驱动设备(3)，位于所述第一空腔(C1)内；
其中，外界冷却空气在所述驱动设备(3)的作用下，经所述第一除湿***(2)后与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气混合，混合空气进入所述第一空腔(C1)，经所述第二除湿***(4)后进入所述第二空腔(C2)，并与所述第二空腔(C2)内的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换；
所述空气冷却***包括各自独立运行的两个以上子***(S)，每个所述子***(S)的结构相同，所述空气冷却***还包括温度传感器和与所述温度传感器电连接的控制器，当所述温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，所述控制器控制两个以上所述子***(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以对每个所述子***(S)的所述第一除湿***(2)进行除冰；
当第一个所述子***(S)的驱动设备(3)运行时，所述混合空气通过其余所述子***(S)的未启动的驱动设备(3)向外扩散，以对其余所述子***(S)的所述第一除湿***(2)进行除冰。
2.根据权利要求1所述的空气冷却***，其特征在于，调节由所述发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气的流量，以使所述第一空腔(C1)内的混合空气具有预定的相对湿度。
3.根据权利要求1所述的空气冷却***，其特征在于，所述空气冷却***还包括：
第一管道(1)，具有位于所述机舱(C)内的第一端(11)和位于所述机舱(C)外的第二端(12)，所述驱动设备(3)对应于所述第一管道(1)的所述第一端(11)设置，所述第一除湿***(2)对应于所述第一管道(1)的所述第二端(12)设置于所述机舱(C)的壁部；
第二管道(5)，其一端连接所述发电机(M)的所述出气口(O)，另一端经与所述第一管道(1)交汇后延伸至所述机舱(C)外与外界冷却空气连通，以将所述发电机(M)的所述出气口(O)排放的部分高温空气与进入所述第一管道(1)的冷却空气进行混合。
4.根据权利要求3所述的空气冷却***，其特征在于，所述空气冷却***包括各自独立运行的两个以上子***(S)，每个所述子***(S)至少包括：所述第一管道(1)、所述第一除湿***(2)、所述驱动设备(3)和所述第二管道(5)，两个以上所述子***(S)的所述第一管道(1)和所述驱动设备(3)位于所述第一空腔(C1)内。
5.根据权利要求3或4所述的空气冷却***，其特征在于，所述空气冷却***还包括第一调节阀(6)，所述第一调节阀(6)设置于所述第一管道(1)与所述第二管道(5)的交汇处，以调节由所述第二管道(5)进入所述第一管道(1)的高温空气的流量。
6.根据权利要求3或4所述的空气冷却***，其特征在于，所述第二除湿***(4)包括：
隔离支架(41)，与所述机舱(C)的壁部连接，且沿所述第一空腔(C1)内的空气流动方向渐缩设置；
除湿装置(42)，设置于所述隔离支架(41)上且位于空气流动的下游端；
第三管道(7)，其一端与所述第二管道(5)连通，另一端与所述除湿装置(42)连接，以将高温空气引流至所述除湿装置(42)。
7.根据权利要求6所述的空气冷却***，其特征在于，所述除湿装置(42)包括具有容纳腔的转轮(421)和设置于所述容纳腔内的吸湿颗粒(422)，所述第三管道(7)穿过所述转轮(421)，以将所述容纳腔分为除湿区域(A1)和吸湿区域(A2)，所述第三管道(7)的高温空气加热所述除湿区域(A1)的所述吸湿颗粒(422)，以将所述除湿区域(A1)的潮湿空气处理为干燥空气。
8.根据权利要求7所述的空气冷却***，其特征在于，所述除湿装置(42)还包括驱动电机(423)和传动带(424)，所述驱动电机(423)设置于所述机舱(C)内，所述传动带(424)设置于所述驱动电机(423)的输出轴与所述转轮(421)之间，以带动所述转轮(421)相对于所述隔离支架(41)可转动。
9.根据权利要求6所述的空气冷却***，其特征在于，所述第二除湿***(4)还包括第二调节阀(43)，所述第二调节阀(43)设置于所述第三管道(7)与所述第二管道(5)的连接处，以调节由所述第二管道(5)进入所述第三管道(7)的高温空气的流量。
10.根据权利要求3所述的空气冷却***，其特征在于，所述空气冷却***还包括设置于所述机舱(C)内且与外界连通的多个子管道(51)，多个所述子管道(51)与所述第二管道(5)连通，以将所述发电机(M)产生的高温空气通过多个所述子管道(51)排放至所述机舱(C)外。
11.根据权利要求1所述的空气冷却***，其特征在于，所述空气冷却***还包括第四管道(8)，所述发电机(M)还设置有辅助出气口(A)，所述辅助出气口(A)设置于所述机舱(C)内或者所述机舱(C)外，所述第四管道(8)的一端连接所述辅助出气口(A)，另一端与外界连通。
12.根据权利要求11所述的空气冷却***，其特征在于，所述发电机(M)的所述辅助出气口(A)对应于所述机舱(C)内设置；
所述空气冷却***还包括设置于所述机舱(C)内且与外界连通的多个子管道(51)，多个所述子管道(51)与所述第四管道(8)连通，以将所述发电机(M)产生的高温空气通过多个所述子管道(51)排放至所述机舱(C)外。
13.根据权利要求3所述的空气冷却***，其特征在于，两个以上所述子***(S)的所述第二管道(5)分体设置或者一体设置。
14.一种风力发电机组，其特征在于，包括：
发电机(M)；
机舱(C)，与所述发电机(M)连接；以及
如权利要求1至13任一项所述的空气冷却***，所述空气冷却***设置于所述机舱(C)与发电机(M)的进气口(In)之间。
15.一种如权利要求14所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法包括：
外界冷却空气在驱动设备(3)的作用下经第一除湿***(2)后，与由发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气混合；
混合空气进入机舱(C)的第一空腔(C1)后经第二除湿***(4)进入所述机舱(C)的第二空腔(C2)，并与所述第二空腔(C2)内的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换；
监测机舱(C)外的环境温度是否低于预定温度，所述风力发电机组的空气冷却***包括各自独立运行的N个子***(S)，N≥2，每个所述子***(S)至少包括所述第一除湿***(2)和所述驱动设备(3)；
如果是，则启动N个子***(S)中第i个子***(S)的所述驱动设备(3)，运行预定时间，实现对N个子***(S)中其余子***(S)的所述第一除湿***(2)进行除冰，其中，1≤i<N；
关闭第i个子***(S)的驱动设备(3)，启动第i+1个子***(S)的驱动设备(3)，运行预定时间，实现对N个子***(S)中其余子***(S)的所述第一除湿***(2)进行除冰；
任一所述子***(S)中的所述混合空气经过另一所述子***(S)的所述第一除湿***(2)排出，以对每个所述子***(S)的所述第一除湿***(2)进行除冰；
如果否，则启动N个子***(S)中的至少一个子***(S)的所述驱动设备(3)并运行。
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