CN110725779B - 空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法。空气冷却系统设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，其包括：各自独立运行的两个以上的子系统，每个子系统包括：除湿装置，设置于机舱的壁部且与机舱连通；驱动设备，设置于机舱内，以将外界冷却空气经除湿装置引入机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换；其中，两个以上子系统的驱动设备同时运行，以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。该空气冷却系统扩展了空气冷却系统的功能性。

Description

空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法

技术领域

本发明涉及冷却技术领域，特别是涉及一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法。

背景技术

风力发电是最接近商业化的可再生能源技术之一，是可再生能源发展的重点。风力发电机组中的电机在运行过程中存在热损耗，其主要包括：电磁损耗，即绕组中由于欧姆阻抗产生的焦耳热，即铜损；铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗等，即铁耗；以及不可避免的杂散损耗；若为永磁电机，则还包括磁钢损耗。这些损耗使电机运行时释放出大量的热量，而这些热量不仅会对电机本身及其绝缘结构造成一定的冲击，导致缩短绝缘寿命甚至绝缘失效，还会导致电机的输出功率不断下降。

随着风力发电机组的快速发展，机组的单机容量不断增加，风力发电机机组的损耗不断提高，冷却系统的设计越来越重要。尤其当风力发电机组处于风沙较大、潮湿低温、高盐等环境恶劣的工况时，对冷却系统的功能要求也更严苛。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法，该空气冷却系统可以实现包括冷却功能的多重功能。

一方面，本发明提出了一种空气冷却系统，该空气冷却系统设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，其至少包括：各自独立运行的两个以上的子系统，每个子系统包括：除湿装置，设置于机舱的壁部且与机舱连通；驱动设备，设置于机舱内，以将外界冷却空气经除湿装置引入机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换；其中，两个以上子系统的驱动设备同时运行，以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。

根据本发明的一个方面，第一功能为对风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者，第二功能为对除湿装置进行除冰。

根据本发明的一个方面，两个以上子系统的结构相同。

根据本发明的一个方面，每个子系统还包括：第一管道，具有位于机舱内的第一端和位于机舱外的第二端，驱动设备对应于第一管道的第一端设置，除湿装置对应于第一管道的第二端设置于机舱的壁部；第二管道，其一端连接发电机的出气口，另一端经与第一管道交汇后延伸至机舱外与外界冷却空气连通，以将发电机的出气口排放的部分高温空气与进入第一管道的冷却空气进行混合。

根据本发明的一个方面，该空气冷却系统还包括温度传感器和与温度传感器电连接的控制器，当温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，控制器控制两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以对每个子系统的除湿装置进行除冰。

根据本发明的一个方面，每个子系统还包括调节阀，调节阀设置于第一管道与第二管道的交汇处，以调节由第二管道进入第一管道的高温空气的流量。

根据本发明的一个方面，每个子系统还包括过滤装置，过滤装置将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第一管道和驱动设备位于第一空腔。

根据本发明的一个方面，过滤装置包括隔离支架和设置于隔离支架上的过滤组件，隔离支架与机舱的壁部连接，且沿第一空腔内的空气流动方向渐缩设置。

根据本发明的一个方面，过滤组件包括靠近第一空腔设置的第一过滤件和靠近第二空腔设置的第二过滤件，且第二过滤件的滤网孔径小于第一过滤件的滤网孔径。

根据本发明的一个方面，每个子系统还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第二管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。

根据本发明的一个方面，空气冷却系统还包括第三管道，发电机还设置有辅助出气口，辅助出气口设置于机舱内或者机舱外，第三管道的一端连接辅助出气口，另一端与外界连通。

根据本发明的一个方面，发电机的辅助出气口对应于机舱内设置；每个子系统还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第三管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。

根据本发明的一个方面，两个以上子系统的多个子管道在机舱内沿周向交替分布。

根据本发明的一个方面，两个以上子系统的第二管道分体设置或者一体设置。

另一方面，本发明还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括：发电机；机舱，与所述发电机连接；以及如前所述的任一种空气冷却系统，该空气冷却系统设置于机舱与发电机的进气口之间。

另一方面，本发明还提供了一种如前所述的风力发电机组的冷却方法，该冷却方法包括：获取运行指令信息，所述运行指令包括第一指令和第二指令；当获取第一指令时，同时启动N个子系统的驱动设备，以实现第一功能，其中，N≥2；当获取第二指令时，N个子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。

根据本发明的一个方面，实现第一功能包括：同时启动N个子系统的驱动设备，每个子系统至少包括设置于机舱的壁部且与机舱连通的除湿装置和设置于机舱内的驱动设备；外界冷却空气在N个子系统的驱动设备的作用下，经除湿装置进入所述机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换。

根据本发明的一个方面，实现第二功能包括：监测机舱外的环境温度是否低于预定温度；如果是，则启动N个子系统中第i个子系统的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子系统中其余子系统的除湿装置进行除冰，其中，1≤i<N；关闭第i个子系统的驱动设备，启动第i+1个子系统的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子系统中其余子系统的除湿装置进行除冰，以实现第二功能。

本发明提供的一种空气冷却系统及风力发电机组，通过在风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间设置各自独立运行的两个以上子系统，且两个以上子系统的驱动设备同时运行时，可以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，可以实现第二功能，充分利用发电机的余热，将两个子系统协同作用，扩展了空气冷却系统的功能性。另外，两个以上子系统各自独立运行，当其中一个子系统发生故障后，不会影响另一个子系统的运行，提高了空气冷却系统的容错性和可靠性；并且空气冷却系统冷却效率高、结构简单紧凑、占用空间小，成本较低，便于维护。另外，本发明提供的一种风力发电机组的冷却方法，根据接收的不同指令，可以实现不同的功能，提高了风力发电机组的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种空气冷却系统的结构示意图；

图2是图1所示的空气冷却系统的机舱内的管路布局结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；

图4本发明实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；

图5是图4所示的空气冷却系统的机舱内的管路布局结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种风力发电机组的冷却方法的流程框图。

其中：

M-发电机；C-机舱；In-进气口；O-出气口；A-辅助出气口；S-子系统；F-过滤件；C1-第一空腔；C2-第二空腔；

1-第一管道；11-第一端；12-第二端；

2-除湿装置；

3-驱动设备；

4-第二管道；41-子管道；42-第一循环风机；

5-调节阀；6-过滤装置；61-隔离支架；621-第一过滤件；622-第二过滤件；

7-第三管道；71-第二循环风机。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图7对本发明实施例的空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法进行详细描述。

由于风力发电机组的机舱C外的环境空气一般具有一定的相对湿度，尤其对于海上风力发电机组，海上环境为高盐高湿的空气，且大部分以液滴颗粒的形式存在，因此在进入机舱C之前还需要对外界冷却空气进行除盐除湿。当机舱C外的环境温度低于预定温度时，例如在冬季的寒冷地区运行时，由于外界冷却空气处于潮湿、低温环境中，机舱C的除湿装置2通常会结冰，堵塞进入机舱C的通道，还需要进行除冰工作。

参阅图1，本发明实施例提供了一种空气冷却系统，设置于风力发电机组的机舱C与发电机M的进气口In之间，该空气冷却系统包括各自独立运行的两个以上子系统S。每个子系统S至少包括：除湿装置2和驱动设备3。

除湿装置2设置于机舱C的壁部且与机舱C连通。除湿装置2例如可以为气液分离器，其可以设置于机舱C的内壁或者外壁上，用于分离出外界冷却空气中的液滴。

驱动设备3设置于机舱C内，以将外界冷却空气经除湿装置2引入机舱C内。由于惯性的作用，大部分直径为例如12μm以上的液滴颗粒将会撞击在风力发电机组的叶片上，然后流出机舱C外，除去大直径的液滴颗粒后，剩余含有少量水分和少量盐分的潮湿空气经由除湿装置2被驱动设备3引入机舱内，与由发电机M的出气口O排放的部分高温空气混合，经过滤(再次过滤装置在下文中详细说明)后，并与机舱C的发热部件和/或发电机M进行热交换。

可选地，驱动设备3为离心式风机，其包括驱动电机和风机叶片，风机叶片在驱动电机的驱动下转动。机舱C内的发热部件例如包括但不限于各种电气设备、变速箱等，根据风力发电机组的具体布局结构而定。

其中，两个以上子系统S的驱动设备3同时运行，以实现第一功能；两个以上子系统S的驱动设备3分别交替运行预定时间，以实现第二功能。

可选地，第一功能为对风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者，第二功能为对除湿装置2进行除冰。

本发明提供的一种空气冷却系统，通过在风力发电机组的机舱C与发电机M的进气口E之间设置各自独立运行的两个以上子系统S，且两个以上子系统S的驱动设备3同时运行时，可以实现第一功能；两个以上子系统S的驱动设备3分别交替运行预定时间，可以实现第二功能，充分利用了发电机的余热，将两个子系统S协同作用，扩展了空气冷却系统的功能性。另外，两个以上子系统S各自独立运行，当其中一个子系统S发生故障后，不会影响另一个子系统S的运行，提高了空气冷却系统的容错性和可靠性；并且空气冷却系统冷却效率高、结构简单紧凑、占用空间小，成本较低，便于维护。

下面结合附图进一步详细描述本发明实施例提供的空气冷却系统的具体结构。

再次参阅图1，空气冷却系统的每个子系统S的结构可以相同，这样省却了复杂的设置，简化了整个空气冷却系统。具体地，单个子系统S还包括：第一管道1和第二管道4。

第一管道1具有位于机舱C内的第一端11和位于机舱C外的第二端12，驱动设备3对应于第一管道1的第一端11设置，除湿装置2对应于第一管道1的第二端12设置于机舱C的壁部，这里可以是机舱C的内壁，也可以是机舱C的外壁，优选设置于机舱C的外壁，使得进入机舱C的冷却空气全部经过除湿装置2，不占用机舱C的内部空间。

第二管道4的一端连接发电机M的出气口O，另一端经与第一管道1交汇后，延伸至机舱C外部，与外界冷却空气连通，以将发电机M的出气口O排放的部分高温空气与进入第一管道1的冷却空气进行混合。

优选地，驱动设备3设置在第一管道1与第二管道4交汇处的下游区域，外界冷却空气与发电机M的高温排气(温度可达90摄氏度以上)混合，提高了外界冷空气的温度而降低了外界冷却空气的湿度。研究证明，在一定相对湿度条件下，例如74％的相对湿度的条件下，盐可以以液体盐的形式存在于空气内，因此，控制混合气体的相对湿度低于74％，优选低于60％，混合空气内含有的液体盐就能够被干燥固化并自动析出。

将驱动设备3设置于第一管道1与第二管道4交汇处的下游区域，可以更好地驱动第一管道1和第二管道4内的气体充分混合，并实现控制混合空气的相对湿度，固化除盐；也可避免外界空气中的盐侵蚀驱动设备3，从而进入机舱C和发电机M。因此，将混合后的空气与机舱C的发热部件和/或发电机M进行热交换。既可以充分利用发电机M排出的高温废热气，降低能耗，又能对外界冷却空气进行除湿除盐，还可以直接对风力发电机组的机舱C内的发热部件和/或发电机M进行冷却。

由此，该空气冷却系统采用外界冷却空气直接冷却的方式，冷却温度低，并且两个以上子系统S在各自驱动设备3的作用下进入第一管道1，与由发电机M的出气口O排放至第二管道4的高温空气混合后，共同汇合至机舱C内，极大地提高了风力发电机组的冷却效率。由于不存在腐蚀泄漏的风险，可靠性也比液冷或者空液一体的冷却方式要高，同时节省了液冷管道、泵站、热交换器、稳压系统等复杂部件，结构紧凑、占用空间小，便于维护，制造成本较低。

进一步地，本发明实施例提供的空气冷却系统还包括：温度传感器和与温度传感器电连接的控制器(图中未示出)。

可选地，温度传感器设置于机舱C的壁部，用于监测机舱C外的环境温度。当温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，控制器控制两个以上子系统S的驱动设备3分别交替运行预定时间，以对每个子系统S的除湿装置2进行除冰。该预定温度例如为0℃，预定时间例如为10分钟～30分钟。

除冰的工作原理如下所述：当第一个子系统S的驱动设备3运行时，机舱C内的压力增大，由于没有开启其余子系统S的驱动设备3，压力大的空气会通过第二子系统S未启动的驱动设备3和第一管道1向外扩散，由于机舱C内的空气温度高于外界环境温度，故可以对第二子系统S的第一管道1和除湿装置2进行除冰。

第一个子系统S的驱动设备3运行预定时间之后，关闭第一个子系统S的驱动设备3，再启动第二个子系统S的驱动设备3，同样的工作原理，机舱C内的压力增大，压力大的空气会通过其余子系统S的未启动的驱动设备3和第一管道1向外扩散，由于机舱C内的空气温度高于外界环境温度，故运行预定时间后，可以对其余子系统S的第一管道1和除湿装置2进行除冰，

以此类推，将两个以上子系统S的每个子系统的第一管道1和第一除湿系统2进行除冰。当除冰工作完成后，两个以上子系统S的第一管道1与外界空气均可连通。

进一步地，每个子系统S还包括调节阀5，调节阀5设置于第一管道1与第二管道4的交汇处，以调节由第二管道4进入第一管道1的高温空气的流量。

该调节阀5优选为三通阀，分别与第一管道1、第二管道4和外界冷却空气连通。发电机M的出气口O排放至第二管道4的一部分高温空气经调节阀5进入第一管道1，剩余的大部分高温空气经过第二管道4排出机舱C外。进入第一管道1的高温空气与含有高盐高湿的空气混合后，温度升高，成为不稳定的饱和盐溶液颗粒与空气的混合物，通过调节阀5控制混合气体的相对湿度低于74％，优选地，低于60％，该混合物在驱动设备3的转动作用下以结晶形式析出盐晶体，大部分盐晶体落入机舱C的储存盒(图中未示出)内，另一部分盐晶体经由过滤装置6过滤除去，这样提高了对外界冷却空气的除盐和除湿效果。

进一步地，第二管道4上设置有第一循环风机42，以提高第二管道4内的高温空气与第一管道1内的潮湿空气的混合效率，提高外界冷却空气的除盐除湿效果。

进一步地，每个子系统S还包括过滤装置6，过滤装置6将机舱C的内部空间分隔为第一空腔C1和第二空腔C2，第一管道1和驱动设备3位于第一空腔C1，过滤装置6用于除掉混合空气中残留的灰尘、盐等颗粒。

可选地，过滤装置6包括隔离支架61和设置于隔离支架61上的过滤组件，隔离支架61与机舱C的壁部连接，且沿第一空腔C1内的空气流动方向渐缩设置。

外界冷却空气被两个以上子系统S的驱动设备3引流至机舱C的过程中，除盐、除湿后的混合空气与隔离支架61的内壁不断发生碰撞产生阻力，压力逐渐降低，流速逐渐升高，从而混合空气以高速被推入至过滤组件。隔离支架61可以呈抛物面或锥形面结构，为制造方便，一般选用锥形面结构。

进一步地，过滤组件包括靠近第一空腔C1设置的第一过滤件621和靠近第二空腔C2设置的第二过滤件622，且第二过滤件622的滤网孔径小于第一过滤件621的滤网孔径。第一过滤件621的作用是除掉空气中残留的灰尘等大颗粒，第二过滤件622的作用是除掉剩余的直径为例如大于5μm以上的盐雾颗粒，进一步提高混合空气的纯净度。

过滤后的空气可以直接冷却机舱C内的发热部件，并通过发电机M的进气口In处的过滤件F进入发电机M内部，过滤件F用于除掉混合空气中残留的灰尘等杂质，然后吸收定子绕组、定子铁芯、磁钢等发热部件的热量后，再经出气口O进入第二管道4，其中一部分高温空气进入第一管道1继续下一次的空气冷却循环，另一部分高温空气排出至机舱C外。

参阅图2，为了提高对发电机M的冷却效果，每个子系统S还包括设置于机舱C内且与外界连通的多个子管道41，多个子管道41布置于位于机舱C的过滤装置6下游的部分，并与第二管道4连通，以将发电机M产生的高温空气通过多个子管道41排放至机舱C外。

由于发电机M在生产制造工艺上可能存在偏差，影响空气冷却系统上的冷却空气在发电机M内的分配，为了保持发电机M的温度在周向上的均匀性，两个子系统S的多个子管道41在机舱C内沿周向交替分布。例如，第一个子系统S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道41，如图2所示的黑色管道，第二个子系统S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道41，如图2所示的白色管道，两个子系统S的6个子管道41在机舱C内沿周向交替分布，保持了发电机M散热的均匀稳定性，提高了发电机M的运行可靠性。

参阅图3，本发明实施例还提供了一种空气冷却系统，其与图1所示的空气冷却系统结构类似，不同之处在于，两个以上子系统S的第二管道4一体设置，从而可以减少第二管道4和第一循环风机42的数量，降低制造成本，减少机舱的占用空间，布局紧凑。此时，单个第二管道4内的发电机M的高温气体分别与两个以上子系统S的第一管道1交汇混合，对两个以上子系统S由第一管道1进入机舱C的外界冷空气除湿除盐后，再次混合，过滤后进入机舱C和发电机M，对机舱C的发热部件和/或发电机M进行冷却。

请一并参阅图4和图5，本发明实施例还提供了一种空气冷却系统，其与图1所示的空气冷却系统结构类似，不同之处在于，发电机M还设置有辅助出气口A，空气冷却系统还包括第三管道7，第三管道7的一端连接辅助出气口A，另一端与外界连通。

进一步地，第三管道7上设置有第二循环风机71，以提高第三管道7的排气效率。

辅助出气口A的作用是将发电机M的出气口排出的高温空气分为两条支路：一个支路的一部分高温空气通过第二管道4与第一管道1内的湿冷空气混合，另一部分排出机舱C外；另外一个支路通过第三管道7直接排出机舱C外。相对于图1所示的空气冷却系统来说，可以减小第二管道4的排气阻力，有效降低对第一循环风机42的功率要求，同时降低空气冷却系统的复杂性。

可选地，如图5所示，发电机M的辅助出气口A对应于机舱C内设置，每个子系统S还包括设置于机舱C内且与外界连通的多个子管道41，多个子管道41与第三管道7连通，以将发电机M产生的高温空气通过多个子管道41排放至机舱C外。

由于发电机M在生产制造工艺上可能存在偏差，影响空气冷却系统上的冷却空气在发电机M内的分配，为了保持发电机M的温度在周向上的均匀性，两个以上子系统S的多个子管道41在机舱C内沿周向交替分布。以两个子系统S为例，第一个子系统S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道41，如图2所示的黑色管道，第二个子系统S包括设置于机舱C内且与外界连通的3个子管道41，如图2所示的白色管道，两个子系统S的6个子管道41在机舱C内沿周向交替分布，确保发电机M的温度在周向上的均匀性，提高了发电机M的运行可靠性。

可以理解的是，本发明实施例提供的空气冷却系统的每个子系统S的结构也可以不同，例如，其中一个子系统S包括第一管道1、除湿装置2、驱动设备3、第二管道4和过滤装置6，另一个子系统S包括第一管道1、除湿装置2、驱动设备3、第二管道4和除湿装置或者其它装置，以实现不同的功能。

参阅图6，本发明实施例还提供了一种空气冷却系统，其与图4所示的空气冷却系统结构类似，不同之处在于，发电机M的辅助出气口A设置于机舱C外，此时的第二循环风机71也处于机舱C外，省去了多个子管道41，减小了机舱C的占用空间，布局更加紧凑、简单，同时降低了制造成本。

另外，本发明实施例还提供了一种风力发电机组，其包括：发电机M、与发电机M连接的机舱C，以及如前所述的任一种空气冷却系统，该空气冷却系统设置于机舱C与发电机M的进气口In之间。

如前所述，该风力发电机组在机舱与发电机的进气口之间设置如前所述的任一种空气冷却系统，其包括各自独立运行的两个以上的子系统S，当其中一个子系统S发生故障后，不会影响另一个子系统S的运行，提高了空气冷却系统的容错性和可靠性，并且空气冷却系统结构简单紧凑，节省机舱C的占用空间，成本较低，提高了风力发电机组的可维护性。

参阅图7，本发明实施例还提供了一种如前所述的风力发电机组的冷却方法，该冷却方法包括：

步骤S1：获取运行指令信息，所述运行指令包括第一指令和第二指令；

步骤S2：当获取所述第一指令时，同时启动N个子系统S的驱动设备3，N≥2，以实现第一功能。可选地，第一功能为对风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者。

步骤S3：当获取所述第二指令时，N个子系统S的驱动设备3分别交替运行预定时间，以实现第二功能。可选地，第二功能为对除湿装置2等进行除冰。

步骤S2中实现第一功能包括：

步骤S21：同时启动N个子系统S的驱动设备3，每个子系统S至少包括设置于机舱C的壁部且与机舱C连通的除湿装置2和设置于机舱C内的驱动设备3；

步骤S22：外界冷却空气在N个子系统S的驱动设备3的作用下，经除湿装置2进入机舱C，与由发电机M的出气口O排放的部分高温空气混合，并与机舱C的发热部件和/或发电机M进行热交换。

步骤S3中实现第二功能包括：

步骤S31：监测机舱C外的环境温度是否低于预定温度，该预定温度例如为0℃。

步骤S32：如果是，则启动N个子系统S中第i个子系统S的驱动设备3，运行预定时间，实现对N个子系统S中其余子系统S的除湿装置2进行除冰，1≤i<N。该预定时间可以为10分钟～30分钟。

步骤S33：关闭第i个子系统S的驱动设备3，启动第i+1个子系统S的驱动设备3，运行预定时间，实现对N个子系统S中其余子系统S的除湿装置2进行除冰。

可以理解的是，如果机舱C外的环境温度高于预定温度，则不需要对除湿装置2进行除冰，直接对风力发电机组进行空气冷却即可。

本发明实施例提供的一种风力发电机组的冷却方法，根据接收的不同指令，可以实现不同的功能，扩展了空气冷却系统的功能性，尤其在监测到机舱C外的环境温度低于预定温度时，先对除湿装置2进行除冰、再对风力发电机组进行空气冷却，提高了风力发电机组的冷却效果和使用寿命。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种空气冷却系统，设置于风力发电机组的机舱(C)与发电机(M)的进气口(In)之间，其特征在于，所述空气冷却系统包括各自独立运行的两个以上的子系统(S)，每个所述子系统(S)至少包括：

除湿装置(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；

驱动设备(3)，设置于所述机舱(C)内，以将外界冷却空气经所述除湿装置(2)引入所述机舱(C)，与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的部分高温空气混合，并与所述机舱(C)的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换；

其中，两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)同时运行，以实现第一功能；两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以实现第二功能；

所述第一功能为对所述风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者，所述第二功能为对所述除湿装置(2)进行除冰；

每个所述子系统(S)还包括：

第一管道(1)，具有位于所述机舱(C)内的第一端(11)和位于所述机舱(C)外的第二端(12)，所述驱动设备(3)对应于所述第一管道(1)的所述第一端(11)设置，所述除湿装置(2)对应于所述第一管道(1)的所述第二端(12)设置于所述机舱(C)的壁部；

过滤装置(6)，所述过滤装置(6)将所述机舱(C)的内部空间分隔为第一空腔(C1)和第二空腔(C2)，所述第一管道(1)和所述驱动设备(3)位于所述第一空腔(C1)；

所述过滤装置(6)包括隔离支架(61)和设置于所述隔离支架(61)上的过滤组件，所述隔离支架(61)与所述机舱(C)的壁部连接，且沿所述第一空腔(C1)内的空气流动方向渐缩设置。

2.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，两个以上所述子系统(S)的结构相同。

3.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括：

第二管道(5)，其一端连接所述发电机(M)的所述出气口(O)，另一端经与所述第一管道(1)交汇后延伸至所述机舱(C)外与外界冷却空气连通，以将所述发电机(M)的所述出气口(O)排放的部分高温空气与进入所述第一管道(1)的冷却空气进行混合。

4.根据权利要求1或3所述的空气冷却系统，其特征在于，所述空气冷却系统还包括温度传感器和与所述温度传感器电连接的控制器，当所述温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，所述控制器控制两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以对每个所述子系统(S)的所述除湿装置(2)进行除冰。

5.根据权利要求3所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括调节阀(5)，所述调节阀(5)设置于所述第一管道(1)与所述第二管道(4)的交汇处，以调节由所述第二管道(4)进入所述第一管道(1)的高温空气的流量。

6.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，所述过滤组件包括靠近所述第一空腔(C1)设置的第一过滤件(621)和靠近所述第二空腔(C2)设置的第二过滤件(622)，且所述第二过滤件(622)的滤网孔径小于所述第一过滤件(621)的滤网孔径。

7.根据权利要求3所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括设置于所述机舱(C)内且与外界连通的多个子管道(41)，多个所述子管道(41)与所述第二管道(4)连通，以将所述发电机(M)产生的高温空气通过多个所述子管道(41)排放至所述机舱(C)外。

8.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，所述空气冷却系统还包括第三管道(7)，所述发电机(M)还设置有辅助出气口(A)，所述辅助出气口(A)设置于所述机舱(C)内或者所述机舱(C)外，所述第三管道(7)的一端连接所述辅助出气口(A)，另一端与外界连通。

9.根据权利要求8所述的空气冷却系统，其特征在于，所述辅助出气口(A)对应于所述机舱(C)内设置；

每个所述子系统(S)还包括设置于所述机舱(C)内且与外界连通的多个子管道(41)，多个所述子管道(41)与所述第三管道(7)连通，以将所述发电机(M)产生的高温空气通过多个所述子管道(41)排放至所述机舱(C)外。

10.根据权利要求7或9所述的空气冷却系统，其特征在于，两个以上所述子系统(S)的多个所述子管道(41)在所述机舱(C)内沿周向交替分布。

11.根据权利要求3所述的空气冷却系统，其特征在于，两个以上所述子系统(S)的所述第二管道(4)分体设置或者一体设置。

12.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

发电机(M)；

机舱(C)，与所述发电机(M)连接；以及

如权利要求1至11任一项的空气冷却系统，所述空气冷却系统设置于所述机舱(C)与所述发电机(M)的进气口(In)之间。

13.一种如权利要求12所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法包括：

获取运行指令信息，所述运行指令包括第一指令和第二指令；

当获取所述第一指令时，同时启动N个子系统(S)的驱动设备(3)，以实现第一功能，其中，N≥2；

当获取所述第二指令时，N个所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以实现第二功能。

14.根据权利要求13所述的冷却方法，其特征在于，所述实现第一功能包括：

同时启动N个子系统(S)的驱动设备(3)，每个子系统(S)至少包括设置于机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通的除湿装置(2)和设置于所述机舱(C)内的驱动设备(3)；

外界冷却空气在N个子系统(S)的驱动设备(3)的作用下，经所述除湿装置(2)进入所述机舱(C)，与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的部分高温空气混合，并与所述机舱(C)的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换。

15.根据权利要求13所述的冷却方法，其特征在于，所述实现第二功能包括：

监测机舱(C)外的环境温度是否低于预定温度；

如果是，则启动N个子系统(S)中第i个子系统(S)的驱动设备(3)，运行预定时间，实现对N个子系统(S)中其余子系统(S)的所述除湿装置(2)进行除冰，其中，1≤i<N；

关闭第i个子系统(S)的驱动设备(3)，启动第i+1个子系统(S)的驱动设备(3)，运行预定时间，实现对N个子系统(S)中其余子系统(S)的所述除湿装置(2)进行除冰。

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