CN105089943B - 风力发电机组散热系统和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机组散热系统和风力发电机组，该风力发电机组散热系统包括进风口、离心风机和控制系统；所述进风口设置在风力发电机组的塔筒壁上，所述离心风机与所述进风口连通；所述控制系统包括用于控制所述离心风机的主控系统、设置于所述塔筒内的温度传感器和风速传感器，所述温度传感器和所述风速传感器均与所述控制系统电连接。本发明能够根据风力发电机组内温度和风速变化自动控制离心风机，即使在风力发电机组内系统阻力较大时，也能向风力发电机组内提供稳定的风量，及时地对风力发电机组内的发热部件进行通风散热，保障风力发电机组的正常运行。

Description

风力发电机组散热系统和风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电机组散热技术领域，尤其涉及一种风力发电机组散热系统和具有该风力发电机组散热系统的风力发电机组。

背景技术

随着风力发电机组的容量的增大，风力发电机组的发热量也增加，导致原来的靠自然风来冷却风力发电机组的方式已经不能满足要求了，必须采用强制冷却来对整个风力发电机组进行散热。

目前，通常利用风机对风力发电机组内部进行强制通风冷却，但是现有的风机冷却系统不能根据风力发电机组内温度及风速变化来调整风机，导致风机冷却系统的送风适应性差，尤其是在风力发电机组内部送风阻力大时，流向塔筒上部和机舱内的风量不足，达不到期望的冷却效果，风力发电机组内的发热部件容易出现过温故障。

发明内容

本发明的实施例提供一种风力发电机组散热系统和具有该风力发电机组散热系统的风力发电机组，以提高风力发电机组散热系统的送风适应性，对发热部件进行及时散热。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种风力发电机组散热系统，包括进风口、离心风机和控制系统；

所述进风口设置在风力发电机组的塔筒壁上，所述离心风机与所述进风口连通；

所述控制系统包括用于控制所述离心风机的主控系统、设置于所述塔筒内的温度传感器和风速传感器，所述温度传感器和所述风速传感器均与所述控制系统电连接。

进一步地，所述控制系统包括变频器，所述主控系统通过所述变频器与所述离心风机电连接。

进一步地，在所述塔筒内设有主控平台和位于所述主控平台上方的第二平台，在所述主控平台和所述第二平台上设有彼此对齐的出风口，所述离心风机设在所述主控平台的所述出风口的下方。

进一步地，所述风速传感器设置在所述第二平台的所述出风口的上方。

进一步地，在所述主控平台和所述第二平台的所述出风口上均设有栅格板。

进一步地，所述离心风机包括叶轮、外转子电机、蜗壳和过渡段；

所述叶轮设置在所述外转子电机的外转子上，所述叶轮和所述外转子电机设置在所述蜗壳内，所述过渡段在所述离心风机的进风侧固定在所述蜗壳上。

进一步地，所述过渡段在其远离所述蜗壳的一端设有法兰，所述离心风机设在所述塔筒内部并通过所述法兰固定在所述进风口上。

进一步地，所述离心风机包括电机固定板，所述电机固定板固定在所述蜗壳上，所述外转子电机固定在所述电机固定板上。

进一步地，所述离心风机还包括导风圈，所述导风圈设在所述叶轮和所述过渡段之间。

一种风力发电机组，包括上述的风力发电机组散热系统。

本发明实施例的风力发电机组散热系统和具有该风力发电机组散热系统的风力发电机组能够根据风力发电机组内温度和风速变化自动控制离心风机，提高了散热系统的送风适应性，即使在风力发电机组内送风阻力较大时，也能向风力发电机组内提供稳定的冷却气流，及时地对风力发电机组内的发热部件进行通风散热，保障风力发电机组的正常运行。

附图说明

图1为本发明实施例的风力发电机组散热系统示意图；

图2为本发明实施例的离心风机的示意图。

附图标记：过渡段101、导风圈102、叶轮103、外转子电机104、电机固定板105、蜗壳106、前侧板107、后侧板108、蜗板109、外转子110、离心风机1、塔筒2、栅格板3、变频器4、I/O信号线5、温度传感器6、主控系统7、风速传感器8、主控平台9、进风口10、第二平台11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的风力发电机组散热系统进行详细描述。

实施例一

如图1所示，本实施例的风力发电机组散热系统包括进风口10、离心风机1和控制系统。

进风口10设置在风力发电机组的塔筒2壁上，离心风机1与进风口10连通，通过离心风机1将外界的低温的空气经由进风口10引入塔筒2内，对风力发电机组的发热部件进行散热降温。离心风机1与进风口10之间既可以通过导风管相连通，也可以不设导风管，将离心风机1设在进风口10附近，使离心风机1与进风口10之间对于空气流来说是连通的即可。

控制系统包括用于控制离心风机1的主控系统7、设置于塔筒2内的温度传感器6和风速传感器8，温度传感器6和风速传感器8均与控制系统电连接。温度传感器6检测塔筒2内的温度，并将检测到的温度发送给主控系统7。主控系统7根据接收的温度，可以按照预先设定好的程序控制离心风机1的运行。

在不同的应用场景，主控系统7可以按照不同的程序控制离心风机1的运行。

在本实施例中，主控系统7设置成当接收的温度达到设定的第一温度值时，启动离心风机1。

进一步地，主控系统7还设置成当接收的温度达到设定的第二温度值时，调节离心风机1的转速。具体而言，当第二温度值大于第一温度值时，主控系统7提高离心风机1的转速，从而增大离心风机1的送风量，使风力发电机组内的温度下降；当第二温度值小于第一温度值时，主控系统7减小离心风机1的转速、使离心风机1停机等其它操作。

风速传感器8用于检测塔筒2内的风速，并将风速信号传送给主控系统7，主控系统7可以根据预先设定好的风速要求并结合塔筒2内的温度情况来控制离心风机1的运行，使得塔筒2内的温度始终处于合适的范围内，保障风力发电机组内的发热部件的散热降温需求。

一旦风力发电机组内空气流动阻力发生变化，比如空气流动路径被其它设备或物资覆盖，或塔筒2某些部位密封不严导致空气泄露，都会导致风力发电机组内有效风量的下降，有效风量的下降会导致风力发电机组内的发热部件散热不充分，容易出现过温故障。如果风力发电机组内有效风量下降，风速传感器8检测到的风速会降低，这时主控系统7可以提高离心风机1的转速，从而使离心风机1的出风量增大，这样就保证整个风力发电机组内有充足的有效冷却气流。

例如，当检测到的风速小于设定的第一风速值时，主控系统7提高离心风机1的转速；当检测到的风速小于设定的第二风速值时，主控系统7可以发出警报，通知工作人员风路被堵塞，或者离心风机1发生故障等，其中，第二风速值小于第一风速值。

该实施例中，通过设置温度传感器6和风速传感器8，能根据风力发电机组内温度和风速变化，实时控制离心风机1的运行，即使在空气流动阻力较大时，也能通过提高离心风机1的出风量来向风力发电机组内提供稳定的冷却气流，及时地对风力发电机组内的发热部件进行通风散热，保障风力发电机组的正常运行。

进一步地，控制系统还包括变频器4，主控系统7通过变频器4与离心风机1电连接，主控系统7通过变频器4来控制离心风机1的开关和转速，变频器4根据调速指令给离心风机1相应的电压频率，使离心风机1在预定转速下运行。通过变频器4能实现离心风机1的无级变速，因而离心风机1调速范围宽，性能曲线良好，能够根据风力发电机组内的温度和风速变化始终保证离心风机1最优的出风量。主控系统7可以通过I/O信号线5与变频器4电连接，也可以无线方式与变频器4电连接。

在塔筒2内设有主控平台9和位于主控平台9上方的第二平台11，在主控平台9和第二平台11上设有彼此对齐的出风口。优选地，离心风机1设在主控平台9的出风口的下方，风速传感器8设置在第二平台11的出风口的上方。这样能够保证从离心风机1送出的空气能够顺畅地沿塔筒2向上流动，对机舱和发电机提供充足的冷却空气。

主控系统7和变频器4可设置在主控平台9上。在主控平台9和第二平台11的出风口上均设有栅格板3。通过设置栅格板3，一方面为工作人员提供安全保障，防止工作人员从出风口跌落，另一方面也防止物体掉落而损坏离心风机1。

更优地，塔筒2的多个平台上的进风口均可以设有栅格板3，每个栅格板3的上面均可安装有风速传感器8，实时监测每个平台进风口的风速，判断塔筒2每个部位的进风量；同理，塔筒2的各平台处均可以安装有温度传感器6，实时监测每个部位的环境温度，这样可以分析每个平台处的具体进风情况和具体温度状态。

如图2所示，本实施例中的离心风机1设计为外转子离心风机，其包括叶轮103、外转子电机104、蜗壳106和过渡段101，叶轮103设置在外转子电机104的外转子110上，叶轮103和外转子电机104设置在蜗壳106内，过渡段101在离心风机1的进风侧固定在蜗壳106上。

将叶轮103设置在外转子110上，使得作为动力源的外转子电机104与叶轮103连为一体，直接驱动叶轮103，无传动损耗，从而能提高离心风机1的效率，减小其体积。叶轮103优选为由铝合金制成的后倾叶轮103，并可以通过压配合、焊接等方式固定在外转子110上。

蜗壳106用于收集从叶轮103抛出的气流，并将高速气流的速度降低，使其静压增加，以此来克服外界的阻力并将气流从出风口送出。蜗壳106包括蜗板109、位于进风侧的前侧板107和与前侧板107相对的后侧板108。

过渡段101可用作离心风机1的风道，对叶轮103提供稳定的气流，改善离心风机1的送风稳定性。过渡段101与蜗壳106固定在一起，还可用于支撑整个离心风机1，本实施例中，在过渡段101的远离蜗壳106的一端设有法兰，离心风机1通过法兰固定在进风口10上，如图1所示。通过设置过渡段101，既能方便地将离心风机1固定于塔筒2内，又无需额外的导风管，便能对叶轮103提供稳定的气流。

进一步地，离心风机1中还设有导风圈102和电机固定板105。导风圈102用于引导气流均匀填充叶轮103，导风圈102优选设计成喇叭口形，使得气流经由导风圈102时更加顺畅，且由导风圈102吸入的气流可全部进入叶轮103，最大限度的减小气流的泄露，提高了离心风机1的效率。导风圈102也可以设计成圆筒形、圆锥形等其它形状。

电机固定板105固定在蜗壳106上，外转子电机104固定在电机固定板105上。电机固定板105用于支撑外转子电机104和叶轮103，电机固定板105与蜗壳106固定在一起，能增加蜗壳106的强度。

本发明实施例的风力发电机组散热系统，通过设置温度传感器6和风速传感器8，能根据风力发电机组内温度和风速变化，实时控制离心风机1的运行，即使在空气流动阻力较大时，也能通过提高离心风机1的出风量来向风力发电机组内提供稳定的冷却气流，及时地对风力发电机组内的发热部件进行通风散热，保障风力发电机组的正常运行。

实施例二

本实施例提供一种风力发电机组，其包括根据实施例一的整机散热系统。

该整机散热系统的结构、原理及有益效果如前述实施例一，这里不再重复。

以上，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组散热系统，其特征在于，包括进风口(10)、离心风机(1)和控制系统；

所述进风口(10)设置在风力发电机组的塔筒(2)壁上，所述离心风机(1)与所述进风口(10)连通；

所述控制系统包括用于控制所述离心风机(1)的主控系统(7)、设置于所述塔筒(2)内的温度传感器(6)和风速传感器(8)，所述温度传感器(6)和所述风速传感器(8)均与所述主控系统(7)电连接；

所述主控系统(7)根据所述温度传感器(6)所检测到的风力发电机组内温度的变化和所述风速传感器(8)所检测到的风力发电机组内风速的变化，实时控制离心风机(1)的运行。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述控制系统包括变频器(4)，所述主控系统(7)通过所述变频器(4)与所述离心风机(1)电连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，在所述塔筒(2)内设有主控平台(9)和位于所述主控平台(9)上方的第二平台(11)，在所述主控平台(9)和所述第二平台(11)上设有彼此对齐的出风口，所述离心风机(1)设在所述主控平台(9)的所述出风口的下方。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述风速传感器(8)设置在所述第二平台(11)的所述出风口的上方。

5.根据权利要求3所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，在所述主控平台(9)和所述第二平台(11)的所述出风口上均设有栅格板(3)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述离心风机(1)包括叶轮(103)、外转子电机(104)、蜗壳(106)和过渡段(101)；

所述叶轮(103)设置在所述外转子电机(104)的外转子(110)上，所述叶轮(103)和所述外转子电机(104)设置在所述蜗壳(106)内，所述过渡段(101)在所述离心风机(1)的进风侧固定在所述蜗壳(106)上。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述过渡段(101)在其远离所述蜗壳(106)的一端设有法兰，所述离心风机(1)设在所述塔筒(2)内部并通过所述法兰固定在所述进风口(10)上。

8.根据权利要求6所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述离心风机(1)包括电机固定板(105)，所述电机固定板(105)固定在所述蜗壳(106)上，所述外转子电机(104)固定在所述电机固定板(105)上。

9.根据权利要求6所述的风力发电机组散热系统，其特征在于，所述离心风机(1)还包括导风圈(102)，所述导风圈(102)设在所述叶轮(103)和所述过渡段(101)之间。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括根据权利要求1-9任一项所述的风力发电机组散热系统。