CN104470334B - 散热装置、系统及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热装置、系统及安装方法，该装置包括：散热内圈，所述散热内圈的外周上开设有多个第一凹部；以及散热外圈，所述散热外圈的内径大于或等于所述散热内圈的外径，所述散热外圈可拆卸地套接在所述散热内圈的外周上，所述散热外圈的内周上对应于所述第一凹部的位置开设有多个第二凹部，所述第二凹部与所述第一凹部形成用于容置电缆的容置孔，散热内圈的内周和/或散热外圈的外周上设有散热齿。本发明能大幅度及时降低电缆表皮和电缆内部温度，来解决电缆长期高温工作引起的故障，能够在机组工作时、电压过低、电流过大或通风不畅的情况下，有效预防因电缆过热而导致的电缆使用寿命缩短以及引发的停电事故。

Description

散热装置、系统及安装方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种对风力发电机组中的电缆进行散热的散热装置、系统及安装方法。

背景技术

随着兆瓦级风力发电机组的广泛应用，风力发电机组的集成度不断增高，同时风力发电机组内部的电缆数量也在不断增多，众多集聚在一起的电缆发出的热量无法及时排放，使得电缆温度急剧升高，直接造成电缆发白、脱皮等不良后果。

在实现上述电缆散热的过程中，发明人发现现有技术中造成电缆温度大幅度升高的原因至少包括以下几个方面。例如，其一是：风力发电机组应用在高温地区时，机组外部环境温度很高，导致机组内部环境温度升高，也即电缆的使用环境温度升高，从而直接导致电缆温度大幅度升高；其二是：兆瓦级风力发电机组内部的设备数量较多，各设备的功耗也较大，而集成机组内部由于结构和空间等客观条件的限制，电缆集聚在一起，没有进行合理排布，基本上采用自然通风散热，散热通风条件很差，效果也很差，以至于电缆温度急剧升高，并且各电缆的死角局部温度也很高；其三是：风力发电机组现阶段的技术缺陷导致的电压过低或过流等原因，致使电缆温度升高。

发明内容

本发明的实施例提供一种散热装置、系统及方法，将风力发电机组中的电缆产生的热量及时有效的通过散热装置散布到外界空气中，延长电缆使用寿命，并避免电缆的热量对其它部件造成的损害。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种散热装置，包括：

散热内圈，所述散热内圈的外周上开设有多个第一凹部；以及

散热外圈，所述散热外圈的内径大于或等于所述散热内圈的外径，所述散热外圈可拆卸地套接在所述散热内圈的外周上，所述散热外圈的内周上对应于所述第一凹部的位置开设有多个第二凹部，所述第二凹部与所述第一凹部形成用于容置电缆的容置孔，

其中，所述散热内圈的内周和/或所述散热外圈的外周上设有散热齿。

进一步地，多个所述容置孔单圆周均匀排布，或多圆周交错均匀排布。

进一步地，还包括：温度传感器，安装在所述散热外圈上。

进一步地，还包括：轴流风扇，安装在所述散热内圈上。

进一步地，在所述散热内圈的内周上设有散热齿，所述轴流风扇的风路经过设置于散热内圈的内周上的散热齿。

进一步地，还包括：控制单元，安装在所述散热内圈或散热外圈上，与所述轴流风扇连接，用于控制所述轴流风扇。

进一步地，还包括：温度传感器，安装在所述散热外圈上，与所述控制单元连接，用于检测所述散热装置的温度，并将检测到的温度信号发送至所述控制单元。

进一步地，所述温度传感器安装在所述散热外圈的外周或所述散热外圈的散热齿上。

进一步地，所述散热内圈和所述散热外圈的材质包括铝、铝合金、铜以及铜合金中的任一种。

一种散热系统，包括由多条电缆组成的电缆组和上述任一项所述的多个散热装置，所述多个散热装置沿着所述电缆的长度方向排列，所述多条电缆穿过所述散热装置的容置孔。

一种散热装置的安装方法，包括：

电缆卡接步骤：将多条电缆卡在散热内圈的多个第一凹部中；

内外圈对接步骤：将散热外圈与所述散热内圈进行对接，使多条所述电缆容置于散热内圈的多个第一凹部与散热外圈的多个第二凹部形成的多个容置孔中。

进一步地，在所述电缆卡接步骤之前还包括：风扇安装步骤：将轴流风扇安装到散热内圈上，并使所述轴流风扇的风路经过设置于散热内圈的内周上的散热齿。

进一步地，在所述内外圈对接步骤之后还包括：控制单元安装步骤：将所述控制单元安装在所述散热内圈或散热外圈上，并与所述轴流风扇连接。

进一步地，在所述控制单元安装步骤之后还包括：温度传感器安装步骤：将所述温度传感器安装到所述散热外圈的外周或散热齿上，并与所述控制单元连接。

本发明实施例提供的散热装置、系统及方法，通过将电缆产生的热量有效迅速传递到周围低温空气中，能大幅度及时降低电缆表皮和电缆内部温度，来解决电缆长期高温工作引起的故障，能够在机组工作时、电压过低、电流过大或通风不畅的情况下，有效预防因电缆过热而导致的电缆使用寿命缩短以及引发的停电事故。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的散热装置的结构示意图；

图2(A)、图2(B)分别为图1中的散热内圈和散热外圈的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的散热装置的结构示意图；

图4(A)、图4(B)分别为图3中的散热内圈和散热外圈的结构示意图；

图5(A)、图5(B)、图5(C)和图5(D)分别为本发明又一个实施例提供的散热装置的主视图、俯视图、仰视图和侧视图；

图6为本发明再一个实施例提供的散热装置的工作原理图；

图7为本发明再一个实施例提供的散热装置的安装方法的流程图。

附图标号说明：

100-散热装置；10-散热内圈；11-第一凹部；12-第一散热齿；20-散热外圈；21-第二凹部；22-第二散热齿；30-容置孔；40-轴流风扇；50-控制单元；60-温度传感器；70-电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的散热装置及方法进行详细描述。

实施例1

如图1所示，为本发明一个实施例提供的散热装置的结构示意图，并结合图2(A)-(B)所示；该散热装置100包括：散热内圈10和散热外圈20。

其中，散热内圈10的外周上开设有多个第一凹部11。

散热外圈20的内周上开设有多个第二凹部21，散热外圈20的内 径大于或等于散热内圈10的外径。将第二凹部21与第一凹部11的位置相对应，将散热外圈20安装在散热内圈10的外周上，其中散热外圈20与散热内圈10可拆卸地连接，例如通过螺栓连接，使得第二凹部21和第一凹部11能够组成用于容置电缆70的容置孔30，该容置孔30可以为圆形、方形等形状，相应地第一凹部11和第二凹部21可以为相匹配的半圆形、半方形。

为了提高散热效果，散热内圈10的内周和/或散热外圈20的外周上设置有散热齿，本实施例中以设置了两组散热齿为例进行说明，分别为设置在散热内圈10的内周上的第一散热齿12和设置在散热外圈20的外周上的第二散热齿22。散热齿的齿高、齿厚、齿间距以及齿倾斜角等都可以根据电缆70数量大小的实际情况进行调整，使散热效率达到最高，散热量达到最大。

优选地，容置孔30均匀分布在散热装置100的圆周上，且多个容置孔30为单圆周均匀排布。

本实施例中，散热内圈10和散热外圈20采用导热性和散热性均良好的纯铝或铝合金或纯铜或铜合金制成，并且采用型材拉制或压制，或铸造等加工方式加工而成，尺寸精确，制造成本低，适合批量生产。

其中，在散热外圈20的内径大于散热内圈10的外径的情况下，散热内圈10和散热外圈20之间具有一定的间隙，保证了电缆70散发的热量不至于过分集中在各个散热内圈10和散热外圈20上，起到了热量均布的作用。

实施例2

如图3所示，为本发明另一实施例提供的散热装置的结构示意图，并结合图4(A)-(B)所示，本实施例与实施例1的主要区别在于，本实施例的容置孔30以双圆周均匀排布。

本发明提供的散热装置100中，根据机组电缆数量的多少以及电缆70所需空间的大小，还可以如图4(A)-(B)所示，将容置孔30设为多圆周分布，本实施例中，靠向内侧的容置孔30和靠向外侧的容置孔30交错均匀排布，以尽可能的缩小散热装置100的体积。

通过设置均匀分布的容置孔30，可以把电缆70束以圆周的排列方式进行固定，这种结构带来的有益效果是：电缆70之间具有固定的空隙，电缆70发出的热量可以通过具有良好导热散热效果的材料制得的 散热内圈10和散热外圈20向外排放，有效的降低电缆70表皮和内部的温度，起到保护电缆70的作用；同时这种夹持的固定方式也保证了电缆70的稳定性，不会散开并便于工作人员的查看。

把电缆70看做是一个无源发热源，通过实施例1和实施例2的排布方式，使得每个无源发热源到散热内圈10、散热外圈20及其散热齿的热流路径相同，由此实现了传热量相同，因此热量从电缆70高温部分传到散热内圈10、散热外圈20的时间相同，实现了稳态传导的特性，这样散热装置的整个温度都是均匀的，热量是均布的，从而达到了最大的有效散热面积和效率，促使电缆70温度迅速降低。

实施例3

如图5(A)-(D)所示，分别为本发明又一实施例提供的散热装置的主视图、俯视图、仰视图和侧视图，本实施例与上述实施例的区别主要在于，为进一步提高散热效果，散热装置100还可以包括：轴流风扇40，安装在所述散热内圈10上，具体可以通过螺钉安装在散热内圈10上。另外，为了达到良好的散热效果，可以使轴流风扇40的风向朝向散热内圈10的内部，即让轴流风扇40的风路经过设置于散热内圈的内周上的第一散热齿11(为了便于说明，将散热内圈上的散热齿称为第一散热齿，将散热外圈上的散热齿称为第二散热齿)。

并且优选地，散热装置100还可以包括安装在所述散热内圈或散热外圈上的控制单元50，控制单元50与轴流风扇40连接。具体地，例如，散热内圈10上具有固定孔13(示于图4(A))，通过螺钉能够将控制单元50安装在散热内圈10上，并进行紧固。控制单元50可以控制轴流风扇40的开启、关闭和运行转速等。

本发明根据机组的型号或机组的使用环境，可选择使用加装轴流风扇或不加装轴流风扇。

实施例4

继续参见图5(A)-(D)对本发明实施例4进行说明，本实施例与上述实施例的区别主要在于，为进一步提高散热效果，散热装置100还可以包括：温度传感器60，安装在散热外圈20上，与控制单元50连接，用于检测所述散热装置的温度，并将检测到的温度信号发送至控制单元50。优选地，可以将温度传感器60固定在散热外圈20的外周上或散热外圈的第二散热齿22上，因为这些位置更靠近电缆70边 缘，因此从温度传感器60到电缆70表面的热流路径很短，测量得到的温度数据能够反应电缆70的实际温度，并可作为电缆70表面的温度数据。温度传感器60也与控制单元50连接，温度传感器60将检测到的温度传输给控制单元50，控制单元50能够根据电缆70的温升自动处理温度信号，例如：控制单元50根据接收到的温度信号，判断电缆70在自然对流的情况下，电缆70温度是否满足运行要求，如果电缆70温度太高，例如大于设定阈值，自热对流散热不能满足散热要求，那么控制单元50将控制开启轴流风扇40，或提高轴流风扇40的风速，达到强迫风冷的散热效果；如果当前电缆70温度小于设定阈值，则控制单元50控制关闭轴流风扇40，或将轴流风扇40的风速降低，以节省能耗。此外，本领域技术人员可以理解，作为可选择的实施例，也可以不设置轴流风扇40和控制单元50，而仅设置用来监测温度的温度传感器60。

在本实施例中，通过设置温度传感器60，实时监测和了解电缆70的发热情况和电缆70温度的分布情况，能够在电缆70温度高于设定阈值时，及时采取有效的散热措施，从而更避免电缆70发热引起的各种机组故障。

实施例5

本实施例提供了一种散热系统(未图示)，包括由多条电缆70组成的电缆组和上述实施例中的多个散热装置100，多个散热装置100沿着电缆70的长度方向排列(例如可以固定间距排列多个散热装置)，多条电缆70穿过所述散热装置100的容置孔30。在该散热系统中，每个散热装置100可以作为一个独立运转的个体进行工作，在这种情况下，散热装置100中的控制单元50可以根据温度传感器60检测到的信号直接控制轴流风扇40的运转。另外，作为优选实施例，也可以设置一个主控单元，与各个散热装置的控制单元50连接，每个散热装置100的控制单元50都可以将温度传感器60测得的温度信号反馈到主控单元，由主控单元对温度信号进行分析处理，并再通过各个散热装置中的控制单元50对轴流风扇40进行控制，从而实现各个散热装置100的联动控制、温度的实时监测记录和报警功能。另外，主控单元还可以通过各个控制单元50控制温度传感器60的开启和采集温度信号的时间间隔。

下面结合图6所示，对本发明提供的散热装置的散热原理进行详细说明。

将电缆70分束放入容置孔30中，并通过螺栓将散热内圈10和散热外圈20进行固定，组装完成之后，通过控制单元50控制启动轴流风扇40，图中竖直向上的粗箭头表示冷空气的流动方向，竖直向上的细箭头以及朝向其他方向的细箭头表示热空气的流动方向和热辐射方向。从图中可以看出，电缆70高温部分的热量被散热内圈10、散热外圈20吸收和散出，实现了电缆70到散热装置100的热量传递。同时温度传感器60对电缆70的温度进行实时监测，并将测得的温度发送给控制单元50进行判断。如果控制单元50判断为当前电缆70温度过高，长期在该温度下工作会减少电缆70使用寿命以及导致各种机组故障，则会控制轴流风扇40工作，对散热装置100因电缆70工作产生的热量进行进一步地散热。散热装置100下方的冷空气经过自然对流或轴流风扇40的强迫对流，在电缆70排布后形成的通道中流动，从而该散热装置100能够对电缆70起到有效的散热作用。

实施例6

如图7所示，为本发明一个实施例提供的散热装置的安装方法的流程图，包括如下步骤：

电缆卡接步骤S101：将多条电缆70卡在散热内圈10的多个第一凹部11中，在该步骤中，根据机组电缆数量多少和电缆安装空间的大小，可选择使用圆周单排排列(如图2(A))或圆周多排交错排列(如图4(A))的散热内圈，然后按照前后顺序将电缆70分别卡在散热内圈10的第一凹部11中。

内外圈对接步骤S102：将散热外圈20与所述散热内圈10进行对接，使多条所述电缆70容置于散热内圈10的多个第一凹部11与散热外圈的多个第二凹部21形成的多个容置孔30中。在该步骤中，在卡接了电缆70的散热内圈10的第一凹部11与散热外圈20第二凹部21对应拼接后，再将散热内圈10和散热外圈20进行安装紧固，这样就形成了具有基本散热以及固定电缆功能的散热装置100了。

进一步地，在所述电缆卡接步骤S101之前还可以包括风扇安装步骤S100：将轴流风扇40安装到散热内圈10上，并使所述轴流风扇40的风路经过设置于散热内圈10的内周上的散热齿。

进一步地，在所述内外圈对接步骤S 102之后还可以包括控制单元安装步骤S103：将所述控制单元50安装在所述散热内圈10或散热外圈20上，并与所述轴流风扇40连接。

此外，在所述控制单元安装步骤S103之后还包括温度传感器安装步骤104：将所述温度传感器60安装到所述散热外圈20的外周或散热齿上，并与所述控制单元50连接。

通过本实施例的安装方法沿着电缆安装多个如上述实施例1-4中的散热装置100(根据具体需要可以再连接主控制器)，就能够最终获得上述实施例5的散热系统。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种散热系统，其特征在于，包括由多条电缆组成的电缆组和多个散热装置，所述多个散热装置沿着所述电缆的长度方向排列，所述散热装置包括：

散热内圈，所述散热内圈的外周上开设有多个第一凹部；以及

散热外圈，所述散热外圈的内径大于或等于所述散热内圈的外径，所述散热外圈可拆卸地套接在所述散热内圈的外周上，所述散热外圈的内周上对应于所述第一凹部的位置开设有多个第二凹部，所述第二凹部与所述第一凹部形成用于容置电缆的容置孔，

其中，所述散热内圈的内周和/或所述散热外圈的外周上设有散热齿；

所述多条电缆穿过所述散热装置的容置孔。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，多个所述容置孔单圆周均匀排布，或多圆周交错均匀排布。

3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：温度传感器，安装在所述散热外圈上。

4.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：轴流风扇，安装在所述散热内圈上。

5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，在所述散热内圈的内周上设有散热齿，所述轴流风扇的风路经过设置于散热内圈的内周上的散热齿。

6.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，还包括：控制单元，安装在所述散热内圈或散热外圈上，与所述轴流风扇连接，用于控制所述轴流风扇。

7.根据权利要求6所述的散热系统，其特征在于，还包括：温度传感器，安装在所述散热外圈上，与所述控制单元连接，用于检测所述散热装置的温度，并将检测到的温度信号发送至所述控制单元。

8.根据权利要求7所述的散热系统，其特征在于，所述温度传感器安装在所述散热外圈的外周或所述散热外圈的散热齿上。

9.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热内圈和所述散热外圈的材质包括铝、铝合金、铜以及铜合金中的任一种。

10.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括主控单元，与多个所述散热装置中的控制单元连接，所述控制单元将温度传感器检测到的温度数据发送给所述主控单元，所述主控单元对所述温度数据进行分析处理，并通过各个散热装置中的控制单元对轴流风扇进行控制。

11.一种散热系统的安装方法，其特征在于，所述散热系统为权利要求1所述的散热系统，所述安装方法包括：

电缆卡接步骤：将多条电缆卡在散热内圈的多个第一凹部中；

内外圈对接步骤：将散热外圈与所述散热内圈进行对接，使多条所述电缆容置于散热内圈的多个第一凹部与散热外圈的多个第二凹部形成的多个容置孔中。

12.根据权利要求11所述的安装方法，其特征在于，所述散热系统为权利要求5所述的散热系统，在所述电缆卡接步骤之前还包括：风扇安装步骤：将轴流风扇安装到散热内圈上，并使所述轴流风扇的风路经过设置于散热内圈的内周上的散热齿。

13.根据权利要求12所述的安装方法，其特征在于，所述散热系统为权利要求6所述的散热系统，在所述内外圈对接步骤之后还包括：

控制单元安装步骤：将所述控制单元安装在所述散热内圈或散热外圈上，并与所述轴流风扇连接。

14.根据权利要求13所述的安装方法，其特征在于，所述散热系统为权利要求7所述的散热系统，在所述控制单元安装步骤之后还包括：

温度传感器安装步骤：将所述温度传感器安装到所述散热外圈的外周或散热齿上，并与所述控制单元连接。