CN102280974B - 风力发电机冷却设备和冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机冷却设备和冷却方法。该设备包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机的转轴连接；所述传动部件，用于在所述风力发电机的转轴运行时带动所述冷却装置运行；所述冷却装置，用于对所述风力发电机气进行冷却处理。本发明提供的风力发电机冷却设备和冷却方法可实现根据风力发电机产生的热量大小自动调节对风力发电机的冷却量。

Description

风力发电机冷却设备和冷却方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机冷却设备和冷却方法。 

背景技术

风力发电机在发电过程中，其发电机绕组由于流过的电流较大会产生大量的热量，根据设计输出功率，风力发电机的散热功率可以为几十千瓦至几百千瓦，这将导致风力发电机的温度升高。由于温度过高会影响风力发电机的正常运行，因此在风力发电机发电过程中对其进行冷却是十分重要的。 

图1为现有技术一中风力发电机冷却方法的示意图，如图1所示，风力发电机冷却设备201导入来自风力发电机的发电机绕组202产生的热空气，通过外界空气对热空气进行冷却产生冷却空气，并将冷却空气到导出至发电机绕组202，通过冷却空气对发电机绕组202进行冷却。 

图2为现有技术二中风力发电机冷却方法的示意图，如图2所示，该方法采用的风力发电机冷却设备包括水冷却装置203和空气冷却装置204。水冷却装置203导入来自风力发电机的发电机绕组202产生的热空气，通过循环水对热空气进行冷却产生冷却空气，并将冷却空气到导出至发电机绕组202，通过冷却空气对发电机绕组202进行冷却。同时，通过循环水对热空气进行冷却后还会产生热的循环水，此时空气冷却装置204可通过外界空气对循环水进行冷却产生冷却后的循环水，以供水冷却装置203继续利用冷却后的循环水对发电机绕组202产生的热空气进行冷却。 

现有技术中无论是通过空气还是通过空气和水对风力发电机进行冷却的方案中，只能按照预先设定的流量向风力发电机冷却设备中通入空气、或者空气和水，以供风力发电机冷却设备对风力发电机进行冷却，但是在冷却过程中无法实现根据风力发电机产生的热量的大小自动调节对风力发电机的冷却量。 

发明内容

本发明提供一种风力发电机冷却设备和冷却方法，用以实现根据风力发电机产生的热量的大小自动调节对风力发电机的冷却量。 

为实现上述目的，本发明提供了一种风力发电机冷却设备，包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机的转轴连接； 

所述传动部件，用于在所述风力发电机的转轴运行时带动所述冷却装置运行； 

所述冷却装置，用于在所述传动部件的带动下根据所述风力发电机的运行速度来调节自身运行速度，以基于所述风力发电机产生的热量对所述风力发电机进行冷却处理。 

进一步地，所述冷却装置包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接，所述压缩机通过所述传动部件与所述风力发电机连接，所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述压缩机运行； 

所述压缩机，用于对来自于所述蒸发器的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽，并将所述压缩蒸汽导出至所述冷凝器； 

所述冷凝器，用于对所述压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将所述制冷剂导出至所述蒸发器； 

所述蒸发器，用于通过对所述制冷剂进行汽化处理生成所述制冷剂蒸汽，以实现对所述风力发电机进行冷却处理，并将所述制冷剂蒸汽导出至所述压缩机。 

进一步地，所述冷却装置还包括：分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接的节流部件； 

所述节流部件，用于对所述冷凝器导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的所述制冷剂导出至所述蒸发器。 

进一步地，所述转轴包括风力发电机传动轴和与所述风力发电机传动轴啮合连接的传动齿轮，所述压缩机包括压缩机传动轴，所述传动部件安装于所述传动齿轮和所述压缩机传动轴之上以将所述风力发电机和所述压缩机连接； 

所述风力发电机传动轴转动以带动所述传动齿轮转动，所述传动齿 轮通过所述传动部件带动所述压缩机传动轴转动以使所述压缩机运行。 

进一步地，所述传动部件为带状部件。 

进一步地，所述带状部件为皮带。 

为实现上述目的，本发明提供了一种风力发电机冷却方法，所述方法基于风力发电机冷却设备，所述风力发电机冷却设备包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机连接；则所述方法包括： 

所述传动部件在所述风力发电机运行的转轴时带动所述冷却装置运行； 

所述冷却装置在所述传动部件的带动下根据所述风力发电机的运行速度来调节自身运行速度，以基于所述风力发电机产生的热量对所述风力发电机进行冷却处理。 

进一步地，冷却装置包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接，所述压缩机通过所述传动部件与风力发电机连接； 

所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述冷却装置运行包括：所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述压缩机运行； 

所述冷却装置对所述风力发电机生成的热空气进行冷却处理生成用于对所述风力发电机进行冷却的冷却空气包括： 

所述压缩机对来自于所述蒸发器的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽，并将所述压缩蒸汽导出至所述冷凝器； 

所述冷凝器对所述压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将所述制冷剂导出至所述蒸发器； 

所述蒸发器通过对所述制冷剂进行汽化处理生成所述制冷剂蒸汽，以实现对所述风力发电机进行冷却处理，并将所述制冷剂蒸汽导出至所述压缩机。 

进一步地，所述冷却装置包括：分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接的节流部件；则所述方法还包括： 

所述节流部件对所述冷凝器导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的所述制冷剂导出至所述蒸发器。 

进一步地，所述转轴包括风力发电机传动轴和与所述风力发电机传动轴啮合连接的传动齿轮，所述压缩机包括压缩机传动轴，所述传动部件安装于所述传动齿轮和所述压缩机传动轴之上以将所述风力发电机和所述压缩机连接； 

则所述传动部件在所述风力发电机的转轴运行时带动所述压缩机运行包括： 

所述风力发电机传动轴转动以带动所述传动齿轮转动； 

所述传动齿轮通过所述传动部件带动所述压缩机传动轴转动以使所述压缩机运行。 

本发明具有以下有益效果： 

本发明提供的风力发电机冷却设备和冷却方法的技术方案中，风力发电机冷却设备中的冷却装置是在风力发电机的转轴运行时由传动部件带动而运行，风力发电机冷却设备的运行速度可由风力发电机的运行速度决定，所以风力发电机冷却设备可根据风力发电机的运行速度自动调节自身运行速度，由于风力发电机的运行速度决定了风力发电机产生热量的大小，因此本实施例提供的风力发电机冷却设备和冷却方法可实现根据风力发电机产生的热量大小自动调节对风力发电机的冷却量。 

附图说明

图1为现有技术一中风力发电机冷却方法的示意图； 

图2为现有技术二中风力发电机冷却方法的示意图； 

图3为本发明实施例一提供的一种风力发电机冷却设备的结构示意图； 

图4为图3中风力发电机和压缩机的连接示意图； 

图5为本发明实施例二提供的一种风力发电机冷却方法的流程图。 

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的风力发电机冷却设备和冷却方法进行详细描述。 

图3为本发明实施例一提供的一种风力发电机冷却设备的结构示意图，如图3所示，该风力发电机冷却设备包括：冷却装置和传动部件4，冷却装置通过传动部件4与风力发电机5的转轴连接。其中，传动部件4用于在风力发电机5的转轴运行时带动冷却装置运行；冷却装置用于对风 力发电机5进行冷却处理。 

本实施例中，风力发电机5包括叶片、轮毂、转轴和发电机转子，其中，叶片通过轮毂固定到转轴上，转轴和发电机转子连接。 

本实施例中，例如：冷却装置可对风力发电机5生成的热空气进行冷却处理生成用于对风力发电机5进行冷却的冷却空气。进而冷却装置可将生成的冷却空气导出至风力发电机5以对风力发电机5进行冷却。叶片在风力的驱动下发生旋转，通过轮毂带动转轴旋转，进而转轴会带动发电机转子旋转，从而实现风力发电机5的发电过程。 

本实施例中，冷却装置可包括：压缩机1、冷凝器2和蒸发器3，压缩机1分别与冷凝器2和蒸发器3连接，冷凝器2与蒸发器3连接，压缩机1通过传动部件4与风力发电机5连接。则传动部件4在风力发电机5运行时带动压缩机1运行。图4为图3中风力发电机和压缩机的连接示意图，结合图3和图4所示，具体地，转轴可包括风力发电机传动轴51和与风力发电机传动轴51啮合连接的传动齿轮52，压缩机1包括压缩机传动轴11，则传动部件4安装于传动齿轮52和压缩机传动轴11之上以将风力发电机5和压缩机1连接。当风力发电机5运行时，风力发电机传动轴51转动以带动传动齿轮52转动，传动齿轮52通过传动部件4带动压缩机传动轴11转动以使压缩机1运行。本实施例中，传动部件可以为带状部件，优选地，该带状部件为皮带。 

压缩机1用于对来自于蒸发器3的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽并将压缩蒸汽导出至冷凝器2。具体地，蒸发器3将低温、低压的制冷剂蒸汽导出至压缩机1，压缩机1对低温、低压的制冷剂进行压缩处理生成高温、高压的压缩蒸汽。本实施例中，压缩机1和蒸发器3之间可通过管道连接，因此蒸发器3可通过管道将制冷剂蒸汽导出至压缩机1；压缩机1和冷凝器2之间可通过管道连接，因此压缩机1可通过管道将压缩蒸汽导出至冷凝器2。优选地，压缩机1为开启式压缩机。 

冷凝器2用于对压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将制冷剂导出至蒸发器3。具体地，冷凝器2通过来自外界的空气对压缩蒸汽进行强制制冷，以实现对压缩蒸汽的冷凝处理。其中，制冷剂为高压饱和液体。通过来自外界的空气对压缩蒸汽进行强制制冷的过程即为冷凝器2与外界 流过的空气进行热量交换的过程，冷凝器2通过与来自外界的空气进行热量交换，实现对冷凝器2中的压缩蒸汽进行冷凝处理。在上述过程中，压缩蒸汽放出热量，从而温度降低；来自外界的空气吸收热量，从而温度升高。 

蒸发器3用于通过对制冷剂进行汽化处理生成制冷剂蒸汽，以实现对所述风力发电机进行冷却处理，并将制冷剂蒸汽导出至压缩机1。本实施例中，蒸发器3可对风力发电机5生成的热空气进行冷却处理生成的冷却空气，该冷却空气可用于对风力发电机5进行冷却。具体地，蒸发器3对制冷剂进行汽化处理生成制冷剂蒸汽的过程会吸收风力发电机5生成的热空气的热量，从而实现对热空气进行冷却处理生成冷却空气。进而蒸发器3可将生成的冷却空气导出至风力发电机5以对风力发电机5进行冷却。 

进一步地，冷却装置还可以包括：节流部件6。该节流部件6分别与冷凝器2和蒸发器3连接，换言之，冷凝器2和蒸发器3可通过节流部件6连接。节流部件6对冷凝器2导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的制冷剂导出至蒸发器3。具体地，冷凝器2导出的制冷剂为高压饱和液体，也就是说，该制冷剂为高压的制冷剂。节流部件6可对高压的制冷剂进行降压处理，经过降压处理的制冷剂为低压的制冷剂，该低压的制冷剂可使蒸发器3的汽化处理过程更加容易实现。 

风力发电机5是靠风力驱动运行的，因此风力发电机5的发电量由风速决定，风速越大发电量越大，风速越小发电量越小，而风力发电机的发电量越大产生的热量越大，风力发电机的发电量越小产生的热量越小。因此，风力发电机5的运行速度决定了风力发电机5产生热量的大小。当风速小时，风力发电机5的运行速度慢，则风力发电机5产生的热量小；当风速大时，风力发电机5的运行速度快，则风力发电机5产生的热量大。具体地，当风速小时，风力发电机传动轴51转速慢，风力发电机5产生的热量小，传动齿轮52转速也变慢，相应地压缩机传动轴11在传动部件4的带动下转速也会较慢，这样压缩机1对制冷剂蒸汽进行压缩处理的速度也会较慢，制冷量降低，并使后续冷凝器2和蒸发器3的处理速度均变慢，从而对风力发电机的冷却量降低，此时由于风力发电机5产生的热量小，因此虽然对风力发电机的冷却量降低还是可以满足风力发电机5的冷 却要求；当风速大时，风力发电机传动轴51转速快，风力发电机5产生的热量大，传动齿轮52转速也变快，相应地压缩机传动轴11在传动部件4的带动下转速也会较快，这样压缩机1对制冷剂蒸汽进行压缩处理的速度也会较快，制冷量增加，并使后续冷凝器2和蒸发器3的处理速度均变快，从而对风力发电机的冷却量提高，此时虽然风力发电机5产生的热量大，但是由于对风力发电机的冷却量提高，该冷却量可满足风力发电机5的冷却要求。综上所述，本实施例提供的风力发电机冷却设备可在满足风力发电机冷却要求的前提下，根据风力发电机的运行速度自动调节自身运行速度，由于风力发电机的运行速度决定了风力发电机产生热量的大小，因此本实施例提供的风力发电机冷却设备可实现根据风力发电机产生的热量的大小自动调节对风力发电机的冷却量。 

本实施例中，可通过风力发电机冷却设备中的压缩机、冷凝器和蒸发器重复执行压缩处理、冷凝处理和汽化处理的过程，以实现对风力发电机的冷却处理。 

本实施例提供的风力发电机冷却设备包括：冷却装置和传动部件，冷却装置通过传动部件与风力发电机的转轴连接，传动部件用于在风力发电机的转轴运行时带动冷却装置运行，冷却装置用于对风力发电机进行冷却处理。本实施例中，风力发电机冷却设备中的冷却装置是在风力发电机的转轴运行时由传动部件带动而运行，风力发电机冷却设备的运行速度可由风力发电机的运行速度决定，所以风力发电机冷却设备可根据风力发电机的运行速度自动调节自身运行速度，由于风力发电机的运行速度决定了风力发电机产生热量的大小，因此本实施例提供的风力发电机冷却设备可实现根据风力发电机产生的热量大小自动调节对风力发电机的冷却量。本实施例提供的风力发电机冷却设备采用了压缩机、冷凝器和蒸发器对风力发电机进行冷却，从而提高了冷却效率。本实施例中，风力发电机冷却设备中的冷却装置是在风力发电机运行时由传动部件带动而运行，风力发电机冷却设备的运行速度可由风力发电机的运行速度决定，所以风力发电机冷却设备可根据风力发电机的运行速度自动调节自身运行速度，从而实现自动调节冷却温度。本实施例中的风力发电机冷却设备由于采用压缩机、冷凝器和蒸发器对风力发电机进行冷却，与现有技术中采用外界空气对风 力发电机进行冷却的方案相比，受外界环境温度的影响较小。本实施例中，风力发电冷却装置运行安全可靠。与图2中的现有技术二相比，本实施例中无需采用水冷却装置通过水循环实现对风力发电机的冷却过程，冷却方式相对简单。 

图5为本发明实施例二提供的一种风力发电机冷却方法的流程图，如图5所述，该方法基于风力发电机冷却设备，风力发电机冷却设备包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机的转轴连接；则所述方法包括： 

步骤101、传动部件在风力发电机的转轴运行时带动冷却装置运行。 

步骤102、冷却装置对风力发电机进行冷却处理。 

具体地，冷却装置可对风力发电机5生成的热空气进行冷却处理生成用于对风力发电机5进行冷却的冷却空气。进而冷却装置可将生成的冷却空气导出至风力发电机5以对风力发电机5进行冷却。 

本实施例中，冷却装置包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接，冷凝器与蒸发器连接，压缩机通过传动部件与风力发电机连接。则步骤101具体包括：传动部件在风力发电机运行时带动压缩机运行；步骤102具体包括：步骤1021、压缩机对来自于蒸发器的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽，并将压缩蒸汽导出至冷凝器；步骤1022、冷凝器对压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将制冷剂导出至蒸发器；步骤1023、蒸发器通过对制冷剂进行汽化处理生成制冷剂蒸汽，以实现对风力发电机进行冷却处理，并将制冷剂蒸汽导出至压缩机。本实施例中，蒸发器3可对风力发电机5生成的热空气进行冷却处理生成的冷却空气，该冷却空气可用于对风力发电机5进行冷却。 

进一步地，该冷却装置包括：分别与冷凝器和蒸发器连接的节流部件；则在执行步骤1022之后步骤1023之前还包括：节流部件对冷凝器导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的制冷剂导出至蒸发器。 

进一步地，转轴包括风力发电机传动轴和与风力发电机传动轴啮合连接的传动齿轮，压缩机包括压缩机传动轴，传动部件安装于传动齿轮和缩机传动轴之上以将风力发电机和压缩机连接；则传动部件在风力发电机的转轴运行时带动压缩机运行的步骤具体包括：风力发电机传动轴转动以 带动传动齿轮转动；传动齿轮通过传动部件带动压缩机传动轴转动以使压缩机运行。 

本实施例中，可重复执行上述步骤101和步骤102，以实现对风力发电机的冷却。 

本实施例提供的风力发电机冷却方法可以采用上述实施例一中的风力发电机冷却设备实现。 

本实施例提供的风力发电机冷却方法，该方法包括：传动部件在风力发电机的转轴运行时带动冷却装置运行，冷却装置对风力发电机进行冷却处理。本实施例中，风力发电机冷却设备中的冷却装置是在风力发电机的转轴运行时由传动部件带动而运行，风力发电机冷却设备的运行速度可由风力发电机的运行速度决定，所以风力发电机冷却设备可根据风力发电机的运行速度自动调节自身运行速度，由于风力发电机的运行速度决定了风力发电机产生热量的大小，因此本实施例提供的风力发电机冷却方法可实现根据风力发电机产生的热量大小自动调节对风力发电机的冷却量。 

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 

Claims (6)

1.一种风力发电机冷却设备，其特征在于，包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机的转轴连接；

所述传动部件，用于在所述风力发电机的转轴运行时带动所述冷却装置运行；

所述冷却装置，用于对所述风力发电机进行冷却处理；

所述冷却装置包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接，所述压缩机通过所述传动部件与所述风力发电机连接，所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述压缩机运行；

所述压缩机，用于对来自于所述蒸发器的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽，并将所述压缩蒸汽导出至所述冷凝器；

所述冷凝器，用于对所述压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将所述制冷剂导出至所述蒸发器；

所述蒸发器，用于通过对所述制冷剂进行汽化处理生成所述制冷剂蒸汽，以实现对所述风力发电机进行冷却处理，并将所述制冷剂蒸汽导出至所述压缩机；

所述转轴包括风力发电机传动轴和与所述风力发电机传动轴啮合连接的传动齿轮，所述压缩机包括压缩机传动轴，所述传动部件安装于所述传动齿轮和所述压缩机传动轴之上以将所述风力发电机和所述压缩机连接；

所述风力发电机传动轴转动以带动所述传动齿轮转动，所述传动齿轮通过所述传动部件带动所述压缩机传动轴转动以使所述压缩机运行。

2.根据权利要求1所述的风力发电机冷却设备，其特征在于，所述冷却装置还包括：分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接的节流部件；

所述节流部件，用于对所述冷凝器导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的所述制冷剂导出至所述蒸发器。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机冷却设备，其特征在于，所述传动部件为带状部件。

4.根据权利要求3所述的风力发电机冷却设备，其特征在于，所述带状部件为皮带。

5.一种风力发电机冷却方法，其特征在于，所述方法基于风力发电机冷却设备，所述风力发电机冷却设备包括：冷却装置和传动部件，所述冷却装置通过所述传动部件与风力发电机的转轴连接；则所述方法包括：

所述传动部件在所述风力发电机的转轴运行时带动所述冷却装置运行；

所述冷却装置对所述风力发电机进行冷却处理；

其中，所述冷却装置包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接，所述压缩机通过所述传动部件与风力发电机连接；

所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述冷却装置运行包括：所述传动部件在所述风力发电机运行时带动所述压缩机运行；

所述冷却装置对所述风力发电机生成的热空气进行冷却处理生成用于对所述风力发电机进行冷却的冷却空气包括：

所述压缩机对来自于所述蒸发器的制冷剂蒸汽进行压缩处理生成压缩蒸汽，并将所述压缩蒸汽导出至所述冷凝器；

所述冷凝器对所述压缩蒸汽进行冷凝处理，生成制冷剂，并将所述制冷剂导出至所述蒸发器；

所述蒸发器通过对所述制冷剂进行汽化处理生成所述制冷剂蒸汽，以实现对所述风力发电机进行冷却处理，并将所述制冷剂蒸汽导出至所述压缩机；

所述转轴包括风力发电机传动轴和与所述风力发电机传动轴啮合连接的传动齿轮，所述压缩机包括压缩机传动轴，所述传动部件安装于所述传动齿轮和所述压缩机传动轴之上以将所述风力发电机和所述压缩机连接；

则所述传动部件在所述风力发电机的转轴运行时带动所述压缩机运行包括：

所述风力发电机传动轴转动以带动所述传动齿轮转动；

所述传动齿轮通过所述传动部件带动所述压缩机传动轴转动以使所述压缩机运行。

6.根据权利要求5所述的风力发电机冷却方法，其特征在于，所述冷却装置包括：分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接的节流部件；则所述方法还包括：

所述节流部件对所述冷凝器导出的制冷剂进行降压处理，并将经过降压处理的所述制冷剂导出至所述蒸发器。

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