CN110905741A - 一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，包括送风结构、回风结构、空气分配结构，送风结构、回风结构均安装在风力发电机外壳上，空气分配结构安装在主轴承上，空气分配结构与送风结构、回风结构相连，空气源经过送风结构进入空气分配结构中，通过空气分配结构，空气直接喷射至主轴承内表面和轮毂空间。本发明设有空气分配结构，通过空气分配结构能够实现高温和超低温下主轴承和轮毂的温度调节，延长主轴承和轮毂的使用寿命。

Description

一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统
技术领域
本发明涉及风电领域，特别涉及一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统。
背景技术
主轴承是风力发电机组的核心部件。主轴承在风电机组连续满发运行情况下，滚道摩擦会产生摩擦热。若主轴承无法有效地将这部分热量传递出去或散发出去，主轴承将长期在高温条件下运行。而给轴承起润滑作用的润滑脂寿命随着温度升高迅速降低。若脂润滑作用失效，滚道与轴承内外圈之间就会产生干摩擦，摩擦热增加，进一步加速脂的失效，如此恶性循回将导致轴承失效，严重影响整机寿命，也给机组运行维护带来很大困难。因此为轴承进行冷却，确保轴承的运行温度尤为重要。然而对于低温或超低温状态下，因脂在低温下粘性大，因此难以启动，需要将脂加热到一定温度后，有助于主轴承启动。
轮毂作为转动部件，为了防止雨水等进入，一般设计为密封结构。轮毂内部一般布置有多个电气柜。在夏天高温机组又连续满发的运行状况下，极容易造成轮毂电气柜高温报警，影响电气设备使用寿命。然而因轮毂转动，使得在轮毂上开孔布置通风设备并不容易实现，有设备脱落风险且设备容易运行不稳定。因此，为控制轮毂温度设计一套有效的冷却方式在风电机组中也尤为重要。然而，对于低温或超低温状态下，电气设备容易失效，因此需要加热以保障电气设备正常运行。
为解决主轴承冷却和加热问题，专利CN102767479B《具有热控系统的直接驱动型风力涡轮机》，提供了一种通过散热片与主轴承内表面整体的支撑，使主轴承热量通过内表面导热至散热片，再连接至其它冷源的主轴承冷却方案。
为解决主轴承冷却问题，专利CN107842472A《用于风力发电机的轴承的冷却系统》其提供了一种主轴承依靠热管冷端吸收内表面热耗，将热量进行传导，再通过冷空气带走热管热量。
针对主轴承和轮毂的冷却，专利CN201908789U《一种风力发电机散热装置》仅公开了一种简单的散热原理，对于具体采用何种结构来实现主轴承和轮毂的冷却并没有展开。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、工作可靠的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，包括送风结构、回风结构、空气分配结构，送风结构、回风结构均安装在风力发电机外壳上，空气分配结构安装在主轴承上，空气分配结构与送风结构、回风结构相连，空气源经过送风结构进入空气分配结构中，通过空气分配结构，空气直接喷射至主轴承内表面和轮毂空间。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述送风结构包括送风管路和送风风机，回风结构包括回风管路、回风风机，所述送风管路、送风风机、回风管路、回风风机均安装在风力发电机外壳上，所述送风风机正对送风管路的进风端设置，送风管路的出风端连接空气分配结构，空气分配结构与回风管路的进风端连接，回风管路的出风端设有回风风机。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述送风管路内靠近进风端处设有加热器。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述空气分配结构包括空气分配风筒以及空气分配风筒两侧和顶部连通且延伸的多个空气通道：位于空气分配风筒侧面的空气通道延伸为若干个同轴设置的半环形分配器，空气分配风筒两侧延伸的半环形分配器为对称结构，位于空气分配风筒同一侧同轴的半环形分配器绕主轴承半圈安装在主轴承上，每个半环形分配器在面向主轴承内表面一侧上均匀分布多个空气流通孔；位于空气分配风筒顶部的空气通道以一定的角度延伸为多根分配管，分配管延伸至轮毂空间。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述空气分配风筒底部与送风管路连通，空气分配风筒顶部两侧连接半环形分配器的一端，半环形分配器的另一端连接回风管路。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述半环形分配器以一定间距沿主轴承内表面轴向布满，且沿着空气分配风筒对称布置。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述半环形分配器为矩形截面。
上述风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，所述空气流通孔为圆形。
本发明的有益效果在于：本发明设有空气分配结构，当系统为冷却作用时，冷源空气经过送风管路在高压送风风机的驱动下进入空气分配结构中，通过该空气分配结构，冷空气可以直接喷射至主轴承内表面和轮毂空间，吸收了主轴承和轮毂热量的空气通过回风管路和回风风机回到所述冷空气源头；当系统为加热作用时，开启加热器，在高压送风风机的驱动下，加热后的空气进入空气分配结构中，通过该分配结构，热空气可以喷射至主轴承内表面和轮毂空间；从而实现高温和超低温下主轴承和轮毂的温度调节，延长主轴承和轮毂的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，包括送风结构、回风结构、空气分配结构4，空气分配结构4与送风结构、回风结构相连。
所述送风结构包括送风管路3和送风风机1，回风结构包括回风管路5、回风风机6，所述送风管路3、送风风机1、回风管路5、回风风机6均安装在风力发电机外壳上，所述送风风机1正对送风管路3的进风端设置，送风管路3的出风端连接空气分配结构4，空气分配结构4与回风管路5的进风端连接，回风管路5的出风端设有回风风机6。所述送风管路3内靠近进风端处设有加热器2。
空气源经过送风管路3在送风风机1的驱动下进入空气分配结构4中，通过空气分配结构4，空气直接喷射至主轴承7内表面和轮毂8空间。
所述空气分配结构4包括空气分配风筒4-4以及空气分配风筒4-4两侧和顶部连通且延伸的多个空气通道：位于空气分配风筒4-4侧面的空气通道延伸为若干个同轴设置的半环形分配器4-1，所述半环形分配器4-1为矩形截面或任何形状的截面，空气分配风筒4-4两侧延伸的半环形分配器4-1为对称结构，位于空气分配风筒4-4同一侧同轴的半环形分配器4-1绕主轴承7半圈安装在主轴承7上，每个半环形分配器4-1在面向主轴承7内表面一侧上均匀分布多个空气流通孔4-3，所述空气流通孔4-3为圆形或任何形状的孔；位于空气分配风筒4-4顶部的空气通道以一定的角度延伸为多根分配管4-2，分配管4-2延伸至轮毂8空间。
所述半环形分配器4-1以一定间距沿主轴承7内表面轴向布满，且沿着空气分配风筒4-4对称布置，也可以不对称。
所述分配管4-2个数、长度和角度依据特定的设计，延伸至轮毂8空间。
所述空气分配风筒4-4底部与送风管路3连通，空气分配风筒4-4顶部两侧连接半环形分配器4-1的一端，半环形分配器4-1的另一端连接回风管路5。
本发明的工作原理如下：本发明能实现高温和超低温下主轴承7和轮毂8的温度调节。在高温状态下，来自机舱或制冷设备的冷空气，通过送风管路3经高压送风风机1增压后，进入空气分配风筒4-4，流经空气分配风筒4-4的空气通道，分别进入半环形分配器4-1和分配管4-2，进入半环形分配器4-1的冷空气喷射至主轴承7内表面，使主轴承7内表面温度降低，进入分配管4-2的冷空气喷射至轮毂8空间，对轮毂8空间进行冷却。通过回风风机6和回风管路5，将轮毂8空间和主轴承7的热空气输送至机舱空间或机舱外。以此结构实现主轴承7和轮毂8的同时冷却，从而确保轴承和电气设备在高温下的使用寿命和机组的可靠运行。此外，在超低温或低温状态下，开启加热器2，机舱空气通过送风管路3和高压送风风机1增压，热空气进入空气分配结构4，并经过分配，对主轴承7和轮毂8进行有效的加热，使得在超低温或低温下，有助于主轴承7的启动以及防止电气设备低温失效。空气源头为热空气时，也不开启回风风机6，用于机组加热。

Claims (8)

1.一种风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：包括送风结构、回风结构、空气分配结构，送风结构、回风结构均安装在风力发电机外壳上，空气分配结构安装在主轴承上，空气分配结构与送风结构、回风结构相连，空气源经过送风结构进入空气分配结构中，通过空气分配结构，空气直接喷射至主轴承内表面和轮毂空间。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述送风结构包括送风管路和送风风机，回风结构包括回风管路、回风风机，所述送风管路、送风风机、回风管路、回风风机均安装在风力发电机外壳上，所述送风风机正对送风管路的进风端设置，送风管路的出风端连接空气分配结构，空气分配结构与回风管路的进风端连接，回风管路的出风端设有回风风机。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述送风管路内靠近进风端处设有加热器。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述空气分配结构包括空气分配风筒以及空气分配风筒两侧和顶部连通且延伸的多个空气通道：位于空气分配风筒侧面的空气通道延伸为若干个同轴设置的半环形分配器，空气分配风筒两侧延伸的半环形分配器为对称结构，位于空气分配风筒同一侧同轴的半环形分配器绕主轴承半圈安装在主轴承上，每个半环形分配器在面向主轴承内表面一侧上均匀分布多个空气流通孔；位于空气分配风筒顶部的空气通道以一定的角度延伸为多根分配管，分配管延伸至轮毂空间。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述空气分配风筒底部与送风管路连通，空气分配风筒顶部两侧连接半环形分配器的一端，半环形分配器的另一端连接回风管路。
6.根据权利要求4所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述半环形分配器以一定间距沿主轴承内表面轴向布满，且沿着空气分配风筒对称布置。
7.根据权利要求4所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述半环形分配器为矩形截面。
8.根据权利要求4所述的风力发电机组主轴承和轮毂的冷却和加热系统，其特征在于：所述空气流通孔为圆形。
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