CN101392729B - 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机 - Google Patents

采用太阳能喷射式冷却的风力发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN101392729B
CN101392729B CN2008101950773A CN200810195077A CN101392729B CN 101392729 B CN101392729 B CN 101392729B CN 2008101950773 A CN2008101950773 A CN 2008101950773A CN 200810195077 A CN200810195077 A CN 200810195077A CN 101392729 B CN101392729 B CN 101392729B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
generator
links
wind
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101950773A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101392729A (zh
Inventor
蒋彦龙
张秋
王政
韩毅强
何舟东
高伟
佘阳梓
朱春玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing HanWei NanLeng Refrigeration Group Co., Ltd.
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN2008101950773A priority Critical patent/CN101392729B/zh
Publication of CN101392729A publication Critical patent/CN101392729A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101392729B publication Critical patent/CN101392729B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，属风力发电机技术领域。主要包括台架(1)、风轮(2)、低速轴(3)、齿轮箱(4)、齿轮箱换热器(5)、高速轴(6)、控制变频器(7)、控制变频器换热器(8)、发电机(9)、发电机换热器(10)、载冷剂(11)、载冷剂输送管(13)、蓄热剂(14)、蓄热剂输送管(16)、冷却介质(30)、冷却介质输送管(32)；其特征是还包括置于机舱盖外表面的太阳能集热器(17)，以及用于冷却循环流经齿轮箱、控制变频器和发电机换热器的载冷剂(11)的喷射式制冷机(19)。该风力发电机具有电能消耗低、冷却效果好、环保效益佳等突出优点。

Description

采用太阳能喷射式冷却的风力发电机
技术领域
本发明涉及一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，属风力发电技术领域。
背景技术
为了实现风力发电机高效、稳定、安全的长期运行，需在风力发电机中配置必要的冷却装置，以保证齿轮箱、发电机及控制变频器等部件在一定的温度范围内工作。随着海上风力发电技术的发展，发电机单机容量已高达5-20MW，由齿轮箱、发电机和控制变频器产生的热量将急剧增加，如何采用高效的冷却方法，已成为大功率风力发电技术应用的关键因素之一。现有MW级风力发电机主要采用水冷的方式进行冷却，即通过在机舱外设置空-水换热器，利用高空高速气流将流经齿轮箱、发电机和变频器换热器的循环水携带的能量带走，该冷却系统存在冷却效率低、质量重等缺点，而且冷却温度受环境的影响很大，已无法满足大功率风力发电机高效、可靠工作的苛刻要求。采用如专利ZL200610039658.9的蒸发循环冷却的风力发电机，虽然能够获得更大的制冷能力，并实现风力发电机最佳工况所需的温度，然而需要消耗额外的电能，一定程度上降低了发电机的效率。另外系统一般采用氟氯烃类物质作为制冷剂，因会破坏大气臭氧层而不利于环保。由此可见，现有的风力发电机冷却技术已难以满足大功率风力发电机高效、可靠工作的苛刻要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有电能消耗低、冷却效果好、环保效益佳等突出优点的采用太阳能喷射式冷却的风力发电机。
一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，包括台架、置于台架上的齿轮箱和通过高速轴与齿轮箱相连的发电机，风轮通过低速轴与上述齿轮箱相连，还包括齿轮箱换热器、发电机换热器、控制变频器、控制变频器换热器、载冷剂输送管、蓄热剂输送管、冷却介质输送管；其特征是：还包括置于机舱盖外表面的太阳能集热器；以及用于冷却循环流经齿轮箱、控制变频器和发电机换热器的载冷剂的喷射式制冷机，其中喷射式制冷机组成如下：其中蓄热器出口与喷射器的高压制冷剂入口相连，蒸发器出口与喷射器的低压制冷剂入口相连，喷射器的制冷剂出口与冷凝器入口相连，冷凝器出口分成两路，一路经节流阀与蒸发器的入口相连，另一路与蓄热器的入口相连；上述太阳能集热器通过蓄热剂输送管与喷射式制冷机的蓄热器相连；上述喷射式制冷机的蒸发器与载冷剂输送管相连；上述喷射式制冷机的冷凝器与冷却介质输送管相连。
鉴于风力发电机机舱外表面太阳能辐射强度大，可以将其利用起来驱动上述喷射式制冷机，而喷射式制冷机提供的冷量则用来冷却循环流经齿轮箱换热器、控制变频器换热器和发电机换热器的载冷剂，从而将上述齿轮箱、控制变频器和发电机产生的热量带走。在夜间或蓄热器工作不正常时采用辅助加热器加热流经蓄热器的制冷剂，以弥补蓄热器能量的不足，从而保证制冷机工作的连续性。
与目前采用的风力发电机冷却系统相比，采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，具有电能消耗低、冷却效果好、环保效益佳等突出优点。冷却系统中仅循环泵和辅助加热器需要消耗电能，实现了系统的低电能消耗；而且太阳能喷射式制冷能够获得低于环境的温度，可以提供发电机最佳运行工况所需的温度。另外，系统所需制冷剂可选用非氟氯烃类物质，环保效果显著。此外，喷射式制冷机较现有技术中的其他制冷机结构简单、质量轻，有助于提高机舱的整体抗疲劳性能；又因其通常被置于机舱内，避免了风沙雨水的侵蚀，使工作性能和运行寿命得到了有效保障，更好地满足了大功率风力发电机高效、可靠工作的要求。
附图说明
图1是采用太阳能喷射式冷却的风力发电机示意图。
图2是太阳能喷射式制冷机I示意图。
图3是太阳能喷射式制冷机II示意图。
图中标号名称：1.台架，2.风轮，3.低速轴，4.齿轮箱，5.齿轮箱换热器，6.高速轴，7.控制变频器，8.控制变频器换热器，9.发电机，10.发电机换热器，11.载冷剂，12.循环泵I，13.载冷剂输送管，14.蓄热剂，15.循环泵II，16.蓄热剂输送管，17.太阳能集热器，18.机舱盖，19.喷射式制冷机，20.塔架平台，21.塔架，22.蓄热器，23.辅助加热器，24.制冷剂，25.循环泵IV，26.喷射器，27.蒸发器，28.节流阀，29.冷凝器，30.冷却介质，31.循环泵III，32.冷却介质输送管，33.过滤器，34.换热器。
具体实施方式
根据图1所示，本发明的采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，主要包括台架1、风轮2、低速轴3、齿轮箱4、齿轮箱换热器5、高速轴6、控制变频器7、控制变频器换热器8、发电机9、发电机换热器10、载冷剂11、循环泵I12、载冷剂输送管13、蓄热剂14、循环泵II15、蓄热剂输送管16、机舱盖18、塔架平台20、塔架21、冷却介质30、循环泵III31、冷却介质输送管32；其特征是还包括置于机舱盖外表面的太阳能集热器17，以及用于冷却循环流经齿轮箱换热器、控制变频器换热器和发电机换热器的载冷剂11的喷射式制冷机19。
风力发电工作时，风轮2在风力驱动下旋转，其转速通过低速轴3传至齿轮箱4进行增速，经过高速轴6与发电机9相连，从而带动发电机工作产生电能。与此同时，为了避免风力变化时因发电机转速波动引起的供电频率改变，确保送到供配电系统的电力满足并网要求，还配备有控制变频器7对供电频率进行自动调节。在上述发电机组工作过程中，齿轮箱4、发电机9、控制变频器7都会产生的大量的热量，这些热量主要由流经齿轮箱换热器5、发电机换热器10和控制变频器换热器8的载冷剂11所吸收，在循环泵作用下载冷剂11经载冷剂输送管13被带到塔架平台20上的喷射式制冷机19处，并与其中的液态制冷剂进行热交换，被冷却后的载冷剂11在循环泵I12作用下经载冷剂输送管13回到上述三个换热器重新吸热，如此往复循环，从而保证风力发电机持续安全的运行。
根据图1和图2所示，所述的喷射式制冷机19在工作过程中，太阳能集热器17将太阳能转换成热能，于是集热器内蓄热剂14温度上升，经蓄热剂输送管16流经蓄热器22并将热量贮存其中，放热后温度降低的蓄热剂14在循环泵II15作用下经蓄热剂输送管16回流到集热器重新吸热，形成太阳能转换过程。与此同时，制冷剂24在蓄热器22中吸热汽化增压，经喷射器26高速喷出，在喷口处形成接近真空的低压，由于压力差的作用将蒸发器27中的低压制冷剂蒸汽抽吸进入喷射器26，经过喷射器的混合制冷剂气体进入冷凝器29，在冷凝器29处与流经其中的冷却介质30发生热交换，被冷凝的制冷剂24随后又经管路分流为两部分，一部分制冷剂经泵回到蓄热器22，形成动力循环过程；另一部分则经过节流阀到达蒸发器27，在蒸发器中与载冷剂11发生热交换，吸热后产生低压蒸汽，形成制冷循环过程。值得注意的是，冷凝器29所需的冷却介质30的选择也很关键，它关系到系统的冷却效果。在取水方便的地区可直接采用海水或地源水作为冷却介质30，并且在冷却介质流入冷凝器29方向的冷却介质输送管32上设有过滤器33，以防管道堵塞而影响系统冷却效果；同样，冷却介质30也可以是其它液体，此时将发电机组产生的热量，经海水换热器或埋地换热器在循环泵III31的作用下间接地散发到海水或地表土壤浅层中，如图3所示。无论哪种情况，对于浸没于水中的部件和管道都应尽量采用有效的防腐措施，如选用耐腐蚀材料、涂层防护技术和阴极保护技术等。夜间，由于太阳能辐射明显大大减弱，为弥补蓄热器22提供能量的不足，可以采用辅助加热器23对流经蓄热器的制冷剂进行辅助加热，以保证喷射式制冷机持续正常运行所需的动力。

Claims (3)

1.一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，包括台架(1)、置于台架上的齿轮箱(4)和通过高速轴(6)与齿轮箱(4)相连的发电机(9)，风轮(2)通过低速轴(3)与上述齿轮箱(4)相连，还包括齿轮箱换热器(5)、发电机换热器(10)、控制变频器(7)、控制变频器换热器(8)、载冷剂输送管(13)、蓄热剂输送管(16)、冷却介质输送管(32)；
其特征是：还包括置于机舱盖外表面的太阳能集热器(17)；以及用于冷却循环流经齿轮箱换热器(5)、控制变频器换热器(8)和发电机换热器(10)的载冷剂(11)的喷射式制冷机(19)，喷射式制冷机(19)组成如下：蓄热器(22)出口与喷射器(26)的高压制冷剂入口相连，蒸发器(27)出口与喷射器(26)的低压制冷剂入口相连，喷射器(26)的制冷剂出口与冷凝器(29)入口相连，冷凝器(29)出口分成两路，一路经节流阀(28)与蒸发器(27)的入口相连，另一路与蓄热器(22)的入口相连；
上述太阳能集热器(17)通过蓄热剂输送管(16)与喷射式制冷机(19)的蓄热器(22)相连；
上述喷射式制冷机(19)的蒸发器(27)与载冷剂输送管(13)相连；
上述喷射式制冷机(19)的冷凝器(29)与冷却介质输送管(32)相连。
2.根据权利要求1所述的采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，其特征在于：所述喷射式制冷机(19)还包括与蓄热器(22)相连的辅助加热器(23)。
3.根据权利要求1所述的采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，其特征在于：所述冷凝器(29)的冷却介质为海水，或地源水，或经海水换热器冷却后的其它液体，或经埋地换热器冷却后的其它液体。
CN2008101950773A 2008-10-29 2008-10-29 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机 Expired - Fee Related CN101392729B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101950773A CN101392729B (zh) 2008-10-29 2008-10-29 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101950773A CN101392729B (zh) 2008-10-29 2008-10-29 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101392729A CN101392729A (zh) 2009-03-25
CN101392729B true CN101392729B (zh) 2010-12-08

Family

ID=40493198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101950773A Expired - Fee Related CN101392729B (zh) 2008-10-29 2008-10-29 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101392729B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102678472A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 华锐风电科技(集团)股份有限公司 用于冷却风力发电机组的冷却装置及风力发电机组
US9127648B2 (en) * 2011-04-19 2015-09-08 Gamesa Innovation & Technology, S.L. System to cool the nacelle and the heat generating components of an offshore wind turbine
US8747060B2 (en) * 2011-09-21 2014-06-10 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Cooling and climate control system and method for a wind turbine
EP3591222B1 (en) 2018-07-03 2023-09-06 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S A wind turbine and a method for operating a wind turbine
CN109139396B (zh) * 2018-08-07 2020-05-08 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组冷却系统及冷却方法及风力发电机
CN111535997B (zh) * 2019-12-31 2021-04-16 北京金风科创风电设备有限公司 热模拟系统及具有其的设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4455834A (en) * 1981-09-25 1984-06-26 Earle John L Windmill power apparatus and method
BE905876A (fr) * 1986-12-09 1987-04-01 Evrard Victor Pompe a chaleur ou a froid a absorption alternative constituee d'elements modulaires separables.
CN1834454A (zh) * 2006-04-19 2006-09-20 南京航空航天大学 采用蒸发循环冷却的风力发电机
CN1963193A (zh) * 2006-11-10 2007-05-16 南京航空航天大学 集中冷却式风力发电机系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4455834A (en) * 1981-09-25 1984-06-26 Earle John L Windmill power apparatus and method
BE905876A (fr) * 1986-12-09 1987-04-01 Evrard Victor Pompe a chaleur ou a froid a absorption alternative constituee d'elements modulaires separables.
CN1834454A (zh) * 2006-04-19 2006-09-20 南京航空航天大学 采用蒸发循环冷却的风力发电机
CN1963193A (zh) * 2006-11-10 2007-05-16 南京航空航天大学 集中冷却式风力发电机系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
元伟伟等.《风力发电冷却技术》.《世界科技研究与发展》.2007,第29卷(第2期),第80-85页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101392729A (zh) 2009-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101392729B (zh) 采用太阳能喷射式冷却的风力发电机
CN206040826U (zh) 一种用于高空无人机燃料电池模块的热管理系统
CN103109142B (zh) 利用地热的热泵系统
WO2011004866A1 (ja) 蒸気供給装置
CN110171553B (zh) 一种氢燃料电池动力船余热综合利用系统
CN105485906B (zh) 一种光伏太阳能热泵发电热水系统
CN102128139A (zh) 利用塔筒壁冷却的风力发电机
CN107014110B (zh) 分布式水汽冷热电联供装置及方法
CN102705927B (zh) 一种冰蓄冷蓄热超低温热泵空调
CN110855184A (zh) 一种电厂发电机组循环冷却水热量回收装置
KR100618292B1 (ko) 흡수식 냉동기를 구비하는 가스 이용 열병합 발전 냉난방시스템
JP5807799B2 (ja) 季節間冷気貯蔵を用いた冷房システム
CN101235995A (zh) 新型热管太阳能空调系统
CN104390389A (zh) 家用太阳能光伏-空气源复合一体式热泵
CN207539872U (zh) 能源供应系统
CN113555617B (zh) 基于喷射式热回收和制冷的电池热管理系统
CN106679262B (zh) 一种冷却系统及方法
CN206016979U (zh) 海水冷却、混合冷源的高效燃机进气冷却装置
CN213656920U (zh) 热管式光伏光热模块-热泵-相变地板耦合系统
CN204373267U (zh) 家用太阳能光伏-空气源复合一体式热泵
CN204187888U (zh) 冷热电联产系统
CN102748894A (zh) 一种内置发电装置的吸收式制冷系统
CN102797516B (zh) 多种自然能支持增效的普适型电网消峰平谷蓄能电站
CN102589148B (zh) 塔式太阳能热泵热水系统
CN101975487B (zh) 应用太阳能的扩散吸收制冷和热水系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NANJING HANWEI NANLENG REFRIGERATION EQUIPMENT CO.

Free format text: FORMER OWNER: NANJING AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS UNIV.

Effective date: 20110119

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210016 NO.29, YUDAO STREET, BAIXIA DISTRICT, NANJING CITY, JIANGSU PROVINCETO: 211151 NO.2-2, WANGSHAN ROAD, TAOWU NEIGHBORHOOD, HENGXI TOWN, JIANGNING DISTRICT, NANJING CITY

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110119

Address after: 211151 Nanjing City Hengxi town Jiangning District Community Wang Road No. 2-2

Patentee after: Nanjing HanWei NanLeng Refrigeration Group Co., Ltd.

Address before: Yudaojie Baixia District of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 29 210016

Patentee before: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101208

Termination date: 20131029