CN206503678U - 一种风力发电机机舱引风散热装置 - Google Patents

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陈成城
吴根勇
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Abstract

一种风力发电机机舱引风散热装置，包括集风管、外部进风管路、空气流量调节阀和内部通风管路，所述集风管与外部进风管路相连，所述集风管和外部进风管路通过支架固定在机舱壳上，所述机舱壳后半部分设一开口，将外部进风管路穿过机舱壳的开口与内部通风管路相连，所在机舱壳开孔处设置所述空气流量调节阀，所述机舱壳上开有出风口。本实用新型提供一种散热效率较高、冷却效果较好的风力发电机机舱引风散热装置。

Description

一种风力发电机机舱引风散热装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电机技术，尤其涉及一种可有效改善风力发电机内部部件散热效果的散热装置。
背景技术
根据现场反馈，在夏季高温时，很多风场为了保证机组正常运行对机组进行限功率运行，有时也会因为部件过温而报警停机，该问题的存在导致了巨大的经济损失。
产生该问题的原因是由于机舱内有大量的发热部件，包括叶轮、齿轮箱、发电机、轴承和各种电气设备，这些发热部件的热量由于设计方面的问题在机舱中大量积聚，无法及时排出，导致机舱中的温度越来越高，极大的影响了机组的运行和部件的使用寿命。现有技术中，很多产品的齿轮箱和发电机均自带冷却***，但是二者散热都是以机舱内空气为介质，一旦机舱内空气温度由于被发热部件加热而升高，冷却效果将大打折扣，而齿轮箱和发电机的冷却不佳，热量通过外壳散发到机舱内反过来又会导致机舱温度上升。
发明内容
为了克服已有风力发电机机舱散热方式的散热效率较低、冷却效果较差的不足，本实用新型提供一种散热效率较高、冷却效果较好的风力发电机机舱引风散热装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种风力发电机机舱引风散热装置，包括集风管、外部进风管路、空气流量调节阀和内部通风管路，所述集风管与外部进风管路相连，所述集风管和外部进风管路通过支架固定在机舱壳上，所述机舱壳后半部分设一开口，将外部进风管路穿过机舱壳的开口与内部通风管路相连，所在机舱壳开孔处设置所述空气流量调节阀，所述机舱壳上开有出风口。
进一步，所述空气流量调节阀的受控开关与用于根据机舱内温度是否超过限定值选择性开启或关闭受控开关的散热控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热控制模块连接。
或者是：所述空气流量调节阀的调节开关与用于根据机舱内温度选择性地控制调节开关开度的散热调节控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热控制模块连接。
再进一步，所述受控开关为电信号控制电机或液压装置的启动开关。
所述引风散热装置还包括过滤器，所述过滤器安装在集风管进口处。
所述集风管呈喇叭口状，所述集风管的安装高度高于机舱齿轮箱散热器至少1m。
所述内部通风管路沿着机舱内腔排布和延伸设置。
所述内部通风管的管壁上开设通风孔。
本实用新型的技术构思为：所述集风管与外部进风管路相连，过滤器安装在集风管进口处，集风管和外部进风管路通过支架固定在机舱壳上。所述机舱壳后半部分设一开口，将进风管路穿过机舱壳与内部通风管路相连，在机舱壳开孔处设一空气流量调节阀，根据机舱温度的大小对空气流量进行调节。所述内部通风管路上面开有若干通风孔，对机舱内特定部件进行冷却。
本实用新型的有益效果主要表现在：带有空气收集装置、空气流量调节装置和过滤装置，可以有效收集引入机舱外部的低温空气，而不会使外部的沙尘杂质和雨雪进入机舱。从外部引入温度较低的空气到机舱后半部分，一方面直接降低了机舱内的空气温度，改善了机舱内部件的运行环境；另一方面可以使发电机和齿轮箱的冷却***吸入低温空气，较大的改善了二者的冷却效果。本实用新型带有局部排风管道，可以有针对性的对发热明显的部件进行局部散热，改善机舱内部空气的流动，避免死区的存在，从整体上提升机舱内的散热效率。该实用新型有效利用了自然条件，没有额外增加通风散热装置，节省成本的同时降低了能源消耗，并且该实用新型方便制造、安装和维护，可以加工成标准配件，可组装拆卸，必要时可对在恶劣高温环境运行的机组进行安装，普通机型不安装。
附图说明
图1为风力发电机机舱引风散热装置的主视图。
图2为图1的左视图。
图中，1-主轴承，2-齿轮箱散热器，3-齿轮箱，4-支架，5-集风管，6-过滤器，7-外部进风管路，8-空气流量调节阀，9-发电机，10-出风口，11-内部通风管路，12-变压器，13-控制柜。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种风力发电机机舱引风散热装置，包括集风管5、外部进风管路7、空气流量调节阀8和内部通风管路11，所述集风管5与外部进风管路7相连，所述集风管5和外部进风管路7通过支架4固定在机舱壳上，所述机舱壳后半部分设一开口，将外部进风管路7穿过机舱壳的开口与内部通风管路11相连，所在机舱壳开孔处设置所述空气流量调节阀8，所述机舱壳上开有出风口10。
进一步，所述空气流量调节阀8的受控开关与用于根据机舱内温度是否超过限定值选择性开启或关闭受控开关的散热控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热控制模块连接。
或者是：所述空气流量调节阀8的调节开关与用于根据机舱内温度选择性地控制调节开关开度的散热调节控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热控制模块连接。该方案中，散热调节控制模块中，预先设置好温度区间与开度之间的对应序列，根据该对应序列进行控制。
再进一步，所述受控开关为电信号控制电机或液压装置的启动开关。
所述引风散热装置还包括过滤器6，所述过滤器6安装在集风管5进口处。
所述集风管5呈喇叭口状，所述集风管5的安装高度高于机舱齿轮箱散热器至少1m。
所述内部通风管路11沿着机舱内腔排布和延伸设置。
所述内部通风管11的管壁上开设通风孔。
本实施例在风力发电机机舱后半部分顶部开一进口，设置一个集风管5，并连接进风管7将外部冷空气引入机舱，当机舱内部部件出现过热问题时，机组处于满发状态，此时外部风速较高，一般为7～9m/s，有利于集风管吸入外部气流。机舱内部通风管11沿机舱内顶部铺设，管道进入机舱内部，进风管路一分为二，从机舱两侧向下延伸至发电机9和齿轮箱3温度较高的部位，沿发电机9轴向进行延伸，并在面向发电机9和齿轮箱3的方向开孔对发电机9和齿轮箱3表面进行直接散热，与此同时，外部流入的冷空气可有效降低发电机和齿轮箱冷却风扇吸入空气的温度，开孔尺寸不宜过大，在流量相同的情况下可以保证吹到发热部件表面的空气的速度，速度越高，散热效果越明显，并且较快的气流速度可以有效带动机舱内空气的运动，进一步增加散热效果。集风管5和外部进风管7通过支架4固定在机舱顶部，支架4为不锈钢材质，需具备牢固和耐磨损腐蚀的特点。在集风管5处装有过滤器6，防止外部风沙等污染空气进入机舱内部，过滤器6在选型时阻力不能过高，否则会影响进入机舱空气的流量。在机舱顶部开口处即内外通风管路的连接处安装一空气流量调节阀8，空气流量调节阀8开度可通过电信号控制电机或者液压装置进行调节。在机舱温度即将超过限定值前，可将其打开，引入外部冷却空气，该空气流量调节阀8的开度与机舱温度相关，通过与主控相连反馈信号对其开度进行调整；当有雨雪天气或者不存在过热风险时，可将空气流量调节阀8关闭。由于此实例中在机舱顶部中间位置有齿轮箱冷却器2出风口，高温空气从此处高速排出，为了不使集风管吸入的空气为齿轮箱冷却器排除的高温气体，集风管5要尽可能的往高处安装。
假定此实施例为2MW机型，考虑舱内的对流换热，当没有外部冷风引入时，取机舱内发热部件附近气流平均速度为2m/s,参照飞机座舱内部对流换热系数计算公式，内部对流换热系数：
各发热较大部件表面积经估算约为51m2，各发热部件表面平均温度为55℃，那么对流换热量约为：
Φ＝hc(tw-tf)A＝16.79×51×(55-40)＝12844.35W (2)
当引入冷风时，根据风量估算，机舱后部流速加快，但由于各排风扇功率、风量已定，由于新增入口流量加大，那么前端入口的流量势必减小，发热部件表面平均风速加大，综合估计为4m/s，舱内空气的平均温度将会下降，假定为37℃，各发热部件表面平均温度也随之下降，假定为为53℃那么：
Φ＝hc(tw-tf)A＝25.35×51×(53-40)＝16807.05W (4)
可以看出，改进后，散热量增加了30％。
上述通风散热装置只是本实用新型在一个具体实施例中的应用，对于不同机型，发热部件的排布位置以及通风存在问题的区域也有所不同，因此，针对不同的应用场合可以根据实际情况作出调整。针对需要进行重点散热的部件可以将内部通风管路进行改变，使气流延伸至各个局部，实现有目的有重点的散热。此外，将机舱外部的集风管、支架、进风管路等安装在在机舱底部或者侧方也可以达到相同的效果。

Claims (8)

1.一种风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：包括集风管、外部进风管路、空气流量调节阀和内部通风管路，所述集风管与外部进风管路相连，所述集风管和外部进风管路通过支架固定在机舱壳上，所述机舱壳后半部分设一开口，将外部进风管路穿过机舱壳的开口与内部通风管路相连，所在机舱壳开孔处设置所述空气流量调节阀，所述机舱壳上开有出风口。
2.如权利要求1所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述空气流量调节阀的受控开关与用于根据机舱内温度是否超过限定值选择性开启或关闭受控开关的散热控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热控制模块连接。
3.如权利要求1所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述空气流量调节阀的调节开关与用于根据机舱内温度选择性地控制调节开关开度的散热调节控制模块连接，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述散热调节控制模块连接。
4.如权利要求2所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述受控开关为电信号控制电机或液压装置的启动开关。
5.如权利要求1～3之一所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述引风散热装置还包括过滤器，所述过滤器安装在集风管进口处。
6.如权利要求1～3之一所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述集风管呈喇叭口状，所述集风管的安装高度高于机舱齿轮箱散热器至少1m。
7.如权利要求1～3之一所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述内部通风管路沿着机舱内腔排布和延伸设置。
8.如权利要求1～3之一所述的风力发电机机舱引风散热装置，其特征在于：所述内部通风管的管壁上开设通风孔。
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