CN105927483B - 一种环绕式风力发电机冷却系统 - Google Patents

一种环绕式风力发电机冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环绕式风力发电机冷却系统，包括环形冷却笼、轴向风盘盖、风路接头、轴向风盘和自然风斗；所述环形冷却笼与轴向风盘盖连接；所述轴向风盘盖与轴向风盘连接；所述风路接头分别安装于环形冷却笼、轴向风盘和自然风斗上；所述自然风斗通过风路接头及其管线分别与环形冷却笼和轴向风盘连接；所述环形冷却笼包括轴向风道、径向进风口、径向风道、固定法兰孔、管路通过孔和轴向进风口。该冷却系统采用环形冷却笼包围液压油路管道，分别通过轴向风道和径向风道进入冷却风，当径向风吹到轴向风道中时会在轴风道中做回旋运动，在轴向风的作用下沿着轴向运动，形成立体风柱，利用自然风冷却，无需消耗额外能源，增加了散热效率。

Description

一种环绕式风力发电机冷却系统
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，具体是一种环绕式风力发电机冷却系统。
背景技术
随着风力发电机装机容量的不断增加，风力发电机的性能问题一直是研究的热点，由于风力发电机自身运行过程中会产生很多热量，如果不及时排除会大大影响风力发电机的性能。在风力发电机中由于是风速提供动力，风力发电机转速的不确定性会使得风力发电机齿轮箱中各齿轮产生过多的摩擦，所以风力发电机中主要产生热量的是齿轮箱，如果不及时散热会使得齿轮箱中的齿轮产生点蚀、胶合等故障，这会大大影响风力发电机的寿命，所以优化风力发电机的冷却系统对提高风力发电机的性能具有重要意义。
由于风力发电机齿轮箱中的润滑油是降温和导热的主要介质，现有风力发电机冷却系统的基本结构和原理大致相同，即通过在外接油路中加装散热片，通过在散热片上安装风扇的风冷方式或者通过水冷的方式来降低温度，由于散热片散热部分结构尺寸较薄，很容易被腐蚀，造成泄露，并且由于散热器结构一般呈网状，散热效果也不是很好；另一方面需要额外的提供动力来驱动风扇或者水泵，这就造成了风力发电机自身能源的消耗，降低了风力发电机的运行效率。专利号为ZL201310182642.3公开了一种超大型风力发电机组冷却系统，包括风冷水箱、供水管道和回水管道；在供水管道上设有第一温度传感器、冷却装置、第二温度传感器和若干并联设置的换热系统；该冷却系统还设有PLC控制器，PLC控制器分别通过通迅线与第一温度传感器、第二温度传感器、压力传感器和电磁阀连接。该装置结构复杂，风力发电机自身能源的消耗，降低了风力发电机的运行效率，控制过程复杂，成本高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种环绕式风力发电机冷却系统。该冷却系统采用环形冷却笼包围液压油路管道，分别通过轴向风道和径向风道进入冷却风，在风力发电机机舱外侧设置自然风斗用来接收自然风，分别连接环形冷却笼的轴向风道和径向风道，当径向风吹到轴向风道中时会在轴风道中做回旋运动，在轴向风的作用下沿着轴向运动，形成立体风柱，增加了散热效率。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种环绕式风力发电机冷却系统，其特征在于该冷却系统包括环形冷却笼、轴向风盘盖、风路接头、轴向风盘和自然风斗；所述环形冷却笼与轴向风盘盖连接；所述轴向风盘盖与轴向风盘连接；所述风路接头分别安装于环形冷却笼、轴向风盘和自然风斗上；所述自然风斗通过风路接头及其管线分别与环形冷却笼和轴向风盘连接；
所述环形冷却笼包括轴向风道、径向进风口、径向风道、固定法兰孔、管路通过孔和轴向进风口；所述轴向风盘盖包括风盘盖管路过孔、风盘盖轴向导风孔、风盘盖法兰孔、外圈配合法兰孔和内圈配合法兰孔；所述轴向风盘包括风盘轴向风过孔、风盘外固定销、风盘轴风向连接孔和风盘内固定销；
所述管路通过孔开孔于环形冷却笼的中轴线位置；所述径向进风口与轴向风道间隔地开在环形冷却笼外表面；所述径向进风口与径向风道连通；所述轴向进风口与轴向风道连通；所述径向风道与轴向风道连通；
所述轴向风盘盖通过风盘盖法兰孔与环形冷却笼连接；所述风盘盖管路过孔与管路通过孔轴心正对连通；风盘盖轴向导风孔与风盘轴向风过孔正对连通；所述外圈配合法兰孔与风盘外固定销配合，内圈配合法兰孔与风盘内固定销配合；
所述风路接头分别安装于环形冷却笼的径向进风口、轴向风盘的风盘轴向风连接孔和自然风斗上；
所述风盘轴向风连接孔与风路接头连接；所述风盘轴向风过孔与风盘盖轴向导风孔对齐；
所述自然风斗通过风路接头及其管线分别与径向进风口和风盘轴向风连接孔连接；所述自然风斗上设置有风斗集风孔。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：本发明采用了新型的冷却方式，实现了风力发电机的快速冷却，利用自然风冷却，无需消耗额外能源，节约了自身能耗，在冷却风道中形成立体冷却风具有散热性能好、节能、稳定性好、制造成本低廉和使用寿命长等有点，适于实际应用推广。
附图说明
图1是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的除去自然风斗的整体结构示意图；
图2是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的环形冷却笼的结构示意图；
图3是本发明环绕式风力发电机冷却系统沿图2的A-A方向的剖视图；
图4是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的轴向风盘盖的正侧视结构示意图；
图5是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的轴向风盘盖的后侧视结构示意图；
图6是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的风路接头结构示意图；
图7是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的轴向风盘的正侧视结构示意图；
图8是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的轴向风盘的后侧视结构示意图；
图9是本发明环绕式风力发电机冷却系统一种实施例的自然风斗结构示意图；
图10是本发明环绕式风力发电机冷却系统在轴向风道中形成的立体风柱示意图；(图中：1、环形冷却笼；2、轴向风盘盖；3、风路接头；4、轴向风盘；5、自然风斗；1.1、轴向风道；1.2、径向进风口；1.3、径向风道；1.4、固定法兰孔；1.5、管路通过孔；1.6、轴向进风口；2.1、风盘盖管路过孔；2.2、风盘盖轴向导风孔；2.3、风盘盖法兰孔；2.4、外圈配合法兰孔；2.5、内圈配合法兰孔；4.1、风盘轴向风过孔；4.2、风盘外固定销；4.3、风盘轴风向连接孔；4.4、风盘内固定销；5.1、风斗集风孔)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种环绕式风力发电机冷却系统(简称冷却系统，参见图1-10)，包括环形冷却笼1、轴向风盘盖2、风路接头3、轴向风盘4和自然风斗5；所述环形冷却笼1与轴向风盘盖2连接；所述轴向风盘盖2与轴向风盘4连接，是轴向风盘4的盖子；所述风路接头3分别安装于环形冷却笼1、轴向风盘4和自然风斗5上；所述自然风斗5通过风路接头3及其管线分别与环形冷却笼1和轴向风盘4连接；
所述环形冷却笼1包括轴向风道1.1、径向进风口1.2、径向风道1.3、固定法兰孔1.4、管路通过孔1.5和轴向进风口1.6；所述轴向风盘盖2包括风盘盖管路过孔2.1、风盘盖轴向导风孔2.2、风盘盖法兰孔2.3、外圈配合法兰孔2.4和内圈配合法兰孔2.5；所述轴向风盘4包括风盘轴向风过孔4.1、风盘外固定销4.2、风盘轴风向连接孔4.3和风盘内固定销4.4；
所述管路通过孔1.5开孔于环形冷却笼1的中轴线位置，用于风力发电机齿轮箱的液压油路通过；所述径向进风口1.2与轴向风道1.1间隔地开在环形冷却笼1外表面；所述径向进风口1.2与径向风道1.3连通；所述轴向进风口1.6与轴向风道1.1连通；所述径向风道1.3与轴向风道1.1连通；所述环形冷却笼1包围在风力发电机齿轮箱的液压油路周围，通过轴向风与径向风的相互配合在轴向风道1.1中形成立体风柱来对液压油路进行降温，环形冷却笼1在整个冷却系统中起到冷却风导向和包围液压油路的作用；轴向风与径向风的相互配合是指当径向风沿径向风道1.3吹到轴向风道1.1中时会在轴向风道1.1中做回旋运动，在轴向风的作用下沿着轴向运动，形成立体风柱(参见图10)；
所述轴向风盘盖2通过风盘盖法兰孔2.3与环形冷却笼1连接，轴向风盘盖2设在环形冷却笼1和轴向风盘4之间，对立体风柱的形成起到主要作用；所述风盘盖管路过孔2.1与管路通过孔1.5轴心正对，风盘盖管路过孔2.1和管路通过孔1.5连通，用于风力发电机齿轮箱的液压油路通过；所述风盘盖轴向导风孔2.2为方形通孔，风盘盖轴向导风孔2.2与风盘轴向风过孔4.1正对连通，风盘盖轴向导风孔2.2完全覆盖风盘轴向风过孔4.1，风盘盖轴向导风孔2.2的尺寸≥风盘轴向风过孔4.1的尺寸，对由风盘轴向风过孔4.1中吹来的风起到引导的作用，使得吹向轴向风道1.1的风能覆盖整个轴向风道1.1；所述外圈配合法兰孔2.4与风盘外固定销4.2配合，内圈配合法兰孔2.5与风盘内固定销4.4配合，实现轴向风盘盖2与轴向风盘4连接的连接；
所述风路接头3用来连接风路；所述风路接头3分别安装于环形冷却笼1的径向进风口1.2、轴向风盘4的风盘轴向风连接孔4.3和自然风斗5上，提供径向风或轴向风；
所述风盘轴向风连接孔4.3与风路接头3连接，接收来自自然风斗5的风；所述风盘轴向风过孔4.1与风盘盖轴向导风孔2.2对齐；
所述自然风斗5共有两个，均安装在风力发电机机舱外侧，每个自然风斗5上均设有12个风斗集风孔5.1，通过风路接头3及其管线分别与径向进风口1.2和风盘轴向风连接孔4.3连接，提供径向风和轴向风；所述集风孔5.1用来接收自然风。
本发明环绕式风力发电机冷却系统的工作原理和工作流程是：将环形冷却笼1、轴向风盘盖2、风路接头3、轴向风盘4组成的主体部分套装在风力发电机齿轮箱的液压油路上，将两个自然风斗5分别置于机舱外两侧，并且自然风斗5开口朝向来风侧，与风力发电机的叶轮朝向一致，通过风路接头3分别连接自然风斗5和风力发电机机舱内装置；当有自然风吹来时，两个自然风斗5会同时接收风能，通过风路接头3的连接将自然风引入径向进风口1.2和轴向风连接孔4.3处，径向进风口1.2中的风吹到液压油路后，回弹进入轴向风道1.1做回旋运动，风盘轴向风连接孔4.3处的风经过风盘轴向风过孔4.1吹出，经过风盘盖轴向导风孔2.2的导向后由轴向吹入轴向风道1.1，和径向进风口1.2进入的回旋风叠加后形成回旋柱状风在轴向风道1.1内运动，这样可以不断的把风力发电机齿轮箱液压油路内的热量带出，在节约了能耗的同时，提高了散热效率。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种环绕式风力发电机冷却系统，其特征在于该冷却系统包括环形冷却笼、轴向风盘盖、风路接头、轴向风盘和自然风斗；所述环形冷却笼与轴向风盘盖连接；所述轴向风盘盖与轴向风盘连接；所述风路接头分别安装于环形冷却笼、轴向风盘和自然风斗上；所述自然风斗通过风路接头及其管线分别与环形冷却笼和轴向风盘连接；
所述环形冷却笼包括轴向风道、径向进风口、径向风道、固定法兰孔、管路通过孔和轴向进风口；所述轴向风盘盖包括风盘盖管路过孔、风盘盖轴向导风孔、风盘盖法兰孔、外圈配合法兰孔和内圈配合法兰孔；所述轴向风盘包括风盘轴向风过孔、风盘外固定销、风盘轴风向连接孔和风盘内固定销；
所述管路通过孔开孔于环形冷却笼的中轴线位置；所述径向进风口与轴向风道间隔地开在环形冷却笼外表面；所述径向进风口与径向风道连通；所述轴向进风口与轴向风道连通；所述径向风道与轴向风道连通；
所述轴向风盘盖通过风盘盖法兰孔与环形冷却笼连接；所述风盘盖管路过孔与管路通过孔轴心正对连通；风盘盖轴向导风孔与风盘轴向风过孔正对连通；所述外圈配合法兰孔与风盘外固定销配合，内圈配合法兰孔与风盘内固定销配合；
所述风路接头分别安装于环形冷却笼的径向进风口、轴向风盘的风盘轴向风连接孔和自然风斗上；
所述风盘轴向风连接孔与风路接头连接；所述风盘轴向风过孔与风盘盖轴向导风孔对齐；
所述自然风斗通过风路接头及其管线分别与径向进风口和风盘轴向风连接孔连接；所述自然风斗上设置有风斗集风孔。
2.根据权利要求1所述的环绕式风力发电机冷却系统，其特征在于所述风盘盖轴向导风孔为方形通孔。
3.根据权利要求1所述的环绕式风力发电机冷却系统，其特征在于风盘盖轴向导风孔的尺寸大于等于风盘轴向风过孔的尺寸。
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