CN114658616A - 风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括设置在机舱中的散热系统。所述散热系统包括：进风口，设置在所述机舱的侧壁上，用于将外界空气引入到所述机舱内部；出风口，设置在所述机舱的底壁上；第一排风管道，所述第一排风管道的一端与所述发电机的内部连通；冷却风机，所述冷却风机的进口与所述第一排风管道的另一端连通；第二排风管道，所述第二排风管道的一端与所述冷却风机的出口连通，并且所述第二排风管道的另一端与所述出风口连通。根据本发明的风力发电机组，可通过采用侧面进风、底部出风的方式，可有效地散热、可缩短机舱罩的长度、减小机舱的重量、使机组载荷和成本得到控制，并且可确保机组的可靠性。

Description

风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组。
背景技术
随着风力发电机组的功率增加，发电机的发热量随之增加，因此，发电机组的散热系统需要有效地进行散热以保证发电机的运行效率和各部件的使用寿命。现有技术的发电机散热系统采用的出风管路一般都比较长，影响发电机散热效果。
另外，为了提高散热效果需选用更高风量的冷却风机，但是这样的冷却风机会产生更多的噪声，目前国际上对于机组的噪声控制有要求，国内的机组在使用时也需要根据使用环境控制噪声。随着更高风量的冷却风机的使用，冷却风机的噪声也在增加，并在机组的整机噪声中占的比例越来越大。冷却风机的噪声主要是与冷却风机功率和转速等直接相关的风扇叶轮的气动噪声。
目前针对冷却风机的噪声，可采用特殊材质的冷却风机叶轮，这在一定程度上能降低冷却风机的噪声，但降幅有限。现有技术中，采用机舱尾部设置出风口的方式，通过在出风口处加装消音装置减小噪声，但机舱罩需要足够长、噪声减小不明显，且该结构复杂并且难以维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机组，以解决大功率的风力发电机组的发电机的散热和噪声控制的问题。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括：机舱、设置机舱的迎风侧的发电机以及设置在机舱中的散热系统，其特征在于，散热系统包括：进风口，设置在机舱的侧壁上，用于将外界空气引入到机舱内部；出风口，设置在机舱的底壁上；第一排风管道，第一排风管道的一端与发电机的内部连通；冷却风机，冷却风机的进口与第一排风管道的另一端连通；第二排风管道，第二排风管道的一端与冷却风机的出口连通，并且第二排风管道的另一端与出风口连通。
可选地，进风口可设置为比出风口更靠近发电机。
可选地，第二排风管道内可设置有消音装置。
可选地，第二排风管道可包括分段设置并可拆卸地相互连接的上风管和下风管，上风管和下风管通过法兰和紧固螺栓可拆卸地相互连接，上风管的上端与冷却风机连接，下风管的下端与出风口连接。
可选地，消音装置可以为消音片，消音片通过紧固螺钉可拆卸地设置在上风管和/或下风管的侧壁上。
可选地，消音片可以为多个，沿着竖直方向延伸，并在第二排风管道内排列为多列。
可选地，散热系统可设置为两组，分别设置在机舱内部的左右两侧。
可选地，第二排风管道的朝向出风口的一端可设置有防护网，上风管和下风管中的每个上可设置有吊环，进风口处设置有过滤器，出风口处设置有密封结构，第二排风管道连接到密封结构。
可选地，冷却风机可以为离心风机、轴流风机或或混流风机。
可选地，风力发电机组还可包括控制器，用于控制冷却风机，使得外界自然风通过进风口进入机舱内，流经发电机的内部后通过第一排风管道和第二排风管道，然后通过出风口排出。
根据本发明的风力发电机组，可通过采用侧面进风、底部出风的方式，可对发电机有效地散热、可缩短机舱罩的长度、减小机舱的重量、使机组载荷和成本得到控制，并且可确保机组的可靠性。
根据本发明的风力发电机组，由于采用机舱底部出风的方式，可以避免出风方向对整机噪声的影响，降低了整机噪声水平。另外，机舱底部出风更加容易维护和更换零部件，降低了运维的风险。
根据本发明的风力发电机组，通过设置进风口比出风口更靠近发电机，可有效的避免通过冷却风机排出机舱的热空气又进入机舱，导致机舱的温度和发电机的温度升高的现象。
根据本发明的风力发电机组，通过设置消音装置，可降低冷却风机的噪声。
根据本发明的风力发电机组，通过第二排风管道包括分段设置并可拆卸地相互连接的上风管和下风管，可利于第二排风管道在机组上进行维护和更换。
根据本发明的风力发电机组，通过设置多个消音片，可有效地降低第二排风管道及出风口处的气动噪声。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的风力发电机组的主视图；
图2是根据本发明的实施例的风力发电机组的俯视图；
图3是根据本发明的实施例的第二排风管道的示例的主视图；
图4是根据本发明的实施例的第二排风管道的示例的俯视图。
附图标记说明：
1-发电机；2-第一排风管道；3-进风口；4-进风过滤器；5-冷却风机；6-第二排风管道；7-出风口；8-机舱；61-上风管；62-消音装置；63-吊环；64-消音片紧固螺钉；65-法兰；66-下风管；67-过滤网；68-风管紧固螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。在整个说明书中，相同的标号始终指示相同的部件。
根据本发明的风力发电机组散热系统应用于直驱风力发电机组，然而，本发明不限于此，该风力发电机组散热系统也可应用于其他类型的风力发电机组或者用于需要进行风冷冷却的其他发电机系统。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组散热系统可包括进风口和出风口以及连接所述进风口和出风口的管道，另外还包括驱动气流循环的冷却风机。根据本发明的实施例，进风口可设置在机舱的侧部，而出风口可设置在机舱的底部。通过采用侧面进风、底部出风的方式，可对发电机有效地散热、可缩短机舱罩的长度、减小机舱的重量、使机组载荷和成本得到控制，并且可确保机组的可靠性。另一方面，由于采用机舱底部出风的方式，可以避免出风方向对整机噪声的影响，降低了整机噪声水平，机舱底部出风形式的噪声明显小于机舱尾部出风形式的噪声。另外，机舱底部出风比机舱尾部出风更加容易维护和更换零部件，降低了运维的风险。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组可设置两组散热系统，分别设置在机舱内部的左右两侧。风力发电机组可包括彼此对称设置的两个散热系统，这样设置的好处在于：可更加均匀地冷却发电机，从而提高该散热系统的可靠性。在此，左右对称的两个散热系统可共用一个进风口，或者各自拥有至少一个进风口。下面将以每个散热系统包括一个进风口为例来介绍根据本发明的示例性实施例的风力发电机组散热系统。
图1是根据本发明的实施例的风力发电机组的主视图，并且图2是根据本发明的实施例的风力发电机组的俯视图。
如图1中所示，风力发电机组包括机舱8、设置机舱8的迎风侧的发电机1以及设置在机舱8中的散热系统。
根据本发明的实施例的风力发电机组的散热系统包括：进风口3，设置在机舱8的侧壁上，用于将外界空气引入到机舱8内部；出风口7，设置在机舱8的底壁上；第一排风管道2，第一排风管道2的一端与发电机1的内部连通；冷却风机5，冷却风机5的进口与第一排风管道2的另一端连通；第二排风管道6，第二排风管道6的一端与冷却风机5的出口连通，并且第二排风管道6的另一端与出风口7连通。冷却风机5工作时，能够使发电机内部呈现微负压的状态，从而通过进风口3进入机舱8内的冷空气能够进入发电机中，对发电机的部件进行冷却。
根据本发明的实施例，进风口3设置在机舱8的侧部，当散热系统关闭时，可使机舱8内部的热量通过进风口3及时散发到机舱8外部。当散热系统开启时，从进风口3吸入的冷空气可被直接引入到发电机1的内部以对发电机1进行有效地冷却，并且冷空气的一部分可在机舱8内流动，降低机舱8内的温度。
可选地，进风口3处可设置有进风过滤器4，用于过滤机舱外部的冷空气，防止冷空气中的粉尘颗粒等进入机舱8和发电机1内部而影响机组内部的整洁，并对机舱8内的电气部件及发电机1造成损坏影响其性能。另外，进风过滤器4可用于防水，当遇到雨水或潮湿天气时，防止雨或水气等进入机舱8内部损坏电气部件。
第一排风管道2可用于汇集和输送来自发电机1的热空气，使热空气沿第一排风管道2在机舱8内流动，避免热空气整体流入机舱8导致空气温度上升。根据实施例，机舱8的叶轮侧端板上可设置有通风孔，使得机舱8的内部空间与发电机1的内部连通，从而使进入机舱8中的外界冷空气能够进入发电机1的内部。机舱8的叶轮侧端板上还可设置有支撑孔，第一排风管道2的一端可穿过该支撑孔，并与发电机1的内部连通。
进一步地，第一排风管道2可以设置为多个，多个第一排风管道2靠近发电机3的第一端可分别连接到发电机3的不同的位置，并且多个第一排风管道2的第二端最终均连接到冷却风机5。例如，第一排风管道2可包括上排风管道和下排风管道两部分，分别设置在发电机3的上部和下部，来自发电机3的上部和下部的热空气分别流入上排风管道和下排风管道，然后通过冷却风机5和第二排风管道6被排放到机舱8的外部。再例如，多个第一排风管道2靠近发电机3的第一端可均设置在发电机3的上部，由于热胀冷缩，发电机的热空气将会移动到发电机的上方。通过将第一排风管道2设置为多个，可提高发电机3的冷却效率。
冷却风机5可从发电机1中抽气，从而为热空气的流动提供动力，进而为散热系统的气流循环提供动力。具体地，当冷却风机5启动时，发电机内的热空气被汇集到第一排风管道2，并且沿着第一排风管道2进入冷却风机5。冷却风机5可以是离心风机等，当热空气流入冷却风机5时，使第一排风管道2内朝向机舱尾部排放的热空气改变风向，流经第二排风管道6及机舱底部的出风口7排放到机舱外部。然而，冷却风机5还可以通过其他类型的风机进行替代，例如轴流风机或混流风机等。
当冷却风机5启动时，由于发电机1内的热空气被抽出并排放到机舱8外部，使发电机1的内部相对于机舱8内的空气整体呈现微负压的状态。因此，机舱8内部的冷空气被引入到发电机1中，对发电机1进行冷却。在这种情况下，机舱8内部的空气相对于机舱8外部整体呈现微负压的状态，使机舱8外部的冷空气通过进风口3进入机舱8。
出风口7可使第二排风管道6与外部空气进行连通，来自发电机的热空气通过出风口7排放到机舱8外部。出风口7处可设置有密封结构，第二排风管道6可连接到该密封结构，防止第二排风管道6中的热空气泄漏到机舱8的内部。
可选地，进风口3设置为比出风口7更靠近发电机1。即，出风口7与发电机1之间的距离大于进风口3与发电机1之间的距离，而且出风口7相对进风口1位置低，使得从外部冷空气经过较短的气流路径后直接进入发电机1的内部，并且防止从出风口7排出的热空气通过进风口3再返回机舱8。
根据实施例，优选采用侧面进风、底部出风的方式，可对发电机有效地散热，另外，与现有技术中将出风口设置在机舱尾部相比，可缩短机舱罩的长度，减小机舱的重量、使机组载荷和成本得到控制，并且可确保机组的可靠性。将进风口设置为比出风口更靠近发电机，可有效的避免通过冷却风机排出机舱的热空气又进入机舱，导致机舱的温度和发电机的温度升高的现象。另一方面，由于采用机舱底部出风的方式，可以避免出风方向对整机噪声的影响，降低了整机噪声水平，机舱底部出风形式的噪声明显小于机舱尾部出风形式的噪声。另外，机舱底部出风比机舱尾部出风更加容易维护和更换零部件，降低了运维的风险。
另外，由于根据本发明的实施例的散热系统的主要部件均设置在机舱8内部，散热系统的主要部件的维护或更换会更方便。
图3是根据本发明的实施例的第二排风管道的示例的主视图，图4是根据本发明的实施例的第二排风管道的示例的俯视图。
第二排风管道6可用作输送热空气通道，从冷却风机5流出的热空气流经第二排风管道6后排放到机舱8外部。
可选地，第二排风管道6可包括分段设置并可拆卸地相互连接的上风管61和下风管66，上风管61和下风管66通过法兰和紧固螺栓68可拆卸地相互连接，上风管61的上端可与冷却风机5的出口连接，下风管66的下端可与出风口7连接。通过将第二排风管道6分段设置，可便于风管的加工，改善第二排风管道6的整体强度，也利于第二排风管道6在机组上进行维护和更换。
另外，上风管61和下风管66中的每个上可设置有吊环，方便外部吊装设备的吊钩勾住吊环，以进一步利于第二排风管道6在机组上进行维护和更换。
根据本发明的实施例以第二排风管道6包括上风管61和下风管66为例进行说明，但是第二排风管道6中包括的风管的数量不限于此，例如，风管可形成为相互连接的至少三个。上风管61和下风管66的端部可设置有连接法兰，上风管61和下风管66通过法兰和螺栓相互连接，然而，连接方式不限于此，还可使用销式连接、卡式连接等。
另外，第二排风管道6的朝向出风口7的一端设置有防护网，用于防止机舱8外部的异物进入第二排风管道6内部而影响散热系统的性能。
为了减小风力发电机组的散热系统引起的噪声，根据本发明的实施例可在第二排风管道6内设置有消音装置62，消音装置62可用于降低冷却风机5的噪声。
消音装置62可以是为消音片，消音片通过紧固螺钉64可拆卸地设置在上风管61和/或下风管66的侧壁上。消音片可以是多个，沿着竖直方向延伸，并在第二排风管道6内排列为多列，从而将第二排风管道6的内部空间划分为多个排风风道，气流通过消音装置62后可有效地降低第二排风管道6及出风口7处的气动噪声。
消音片可由微孔金属板制成、或者由降噪棉制成、微孔金属板之间夹设降噪棉、或者由降噪棉包裹微孔金属板制成，生产成本低且便于制造。消音装置62设置在第二排风管道6内部，使得第二排风管道6自带降噪功能，降低风力发电机组散热系统的气动噪音。另外，消音片的长度可根据风力发电机组的噪声控制需求进行设计，因此，可针对不同的地区安装不同长度的消音片，从而节约成本。另外，当风力发电机组不需要控制噪声时可不安装消音装置62，从而节约成本。将第二排风管道6设置为多段，有利于消音片的安装和拆卸以及根据噪声控制需求调整消音片的长度。
由于风力发电机组的发电状态依赖于外部风的大小，机组并非处于实时运行中，因此发电机1的温度并非一直都处于高温状态。因此，散热系统可具有工作状态和关闭状态。为确保散热系统正常、高效、节能地运行，风力发电机组还包括控制器(未示出)，用于控制冷却风机5，使得外界自然风通过进风口3进入机舱8内，流经发电机1的内部后通过第一排风管道2和第二排风管道6，然后通过出风口7排出。另外，风力发电机组还可设置有温度监测装置(未示出)，用于监测发电机1的温度。控制器可接收来自温度监测装置的结果，控制冷却风机5，从而控制散热系统的开启和关闭。
当风力发电机组未运行时，冷却系统可处于关闭状态。当风力发电机组运行时，发电机1的温度逐渐升高达到设定的温度时，控制器可控制冷却风机5启动，对发电机1进行冷却。
如上所述，根据本发明的风力发电机组，可通过采用侧面进风、底部出风的方式，可对发电机有效地散热、可缩短机舱罩的长度、减小机舱的重量、使机组载荷和成本得到控制，并且可确保机组的可靠性。
根据本发明的风力发电机组，由于采用机舱底部出风的方式，可以避免出风方向对整机噪声的影响，降低了整机噪声水平。另外，机舱底部出风更加容易维护和更换零部件，降低了运维的风险。
根据本发明的风力发电机组，通过设置进风口比出风口更靠近发电机，可有效的避免通过冷却风机排出机舱的热空气又进入机舱，导致机舱的温度和发电机的温度升高的现象。
根据本发明的风力发电机组，通过设置消音装置，可降低冷却风机的噪声。
根据本发明的风力发电机组，通过第二排风管道包括分段设置并可拆卸地相互连接的上风管和下风管，可利于第二排风管道在机组上进行维护和更换。
根据本发明的风力发电机组，通过设置多个消音片，可有效地降低第二排风管道及出风口处的气动噪声。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (10)

1.一种风力发电机组，所述风力发电机组包括机舱(8)、设置所述机舱(8)的迎风侧的发电机(1)以及设置在所述机舱(8)中的散热系统，其特征在于，所述散热系统包括：
进风口(3)，设置在所述机舱(8)的侧壁上，用于将外界空气引入到所述机舱(8)内部；
出风口(7)，设置在所述机舱(8)的底壁上；
第一排风管道(2)，所述第一排风管道(2)的一端与所述发电机(1)的内部连通；
冷却风机(5)，所述冷却风机(5)的进口与所述第一排风管道(2)的另一端连通；
第二排风管道(6)，所述第二排风管道(6)的一端与所述冷却风机(5)的出口连通，并且所述第二排风管道(6)的另一端与所述出风口(7)连通。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述进风口(3)设置为比所述出风口(7)更靠近所述发电机(1)。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述第二排风管道(6)内设置有消音装置(62)。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述第二排风管道(6)包括分段设置并可拆卸地相互连接的上风管(61)和下风管(66)，所述上风管(61)和下风管(66)通过法兰和紧固螺栓可拆卸地相互连接，所述上风管(61)的上端与所述冷却风机(5)连接，所述下风管(66)的下端与所述出风口(7)连接。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述消音装置(62)为消音片，所述消音片通过紧固螺钉可拆卸地设置在所述上风管(61)和/或所述下风管(66)的侧壁上。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述消音片为多个，沿着竖直方向延伸，并在所述第二排风管道(6)内排列为多列。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述散热系统设置为两组，分别设置在所述机舱(8)内部的左右两侧。
8.根据权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述第二排风管道(6)的朝向所述出风口(7)的一端设置有防护网，所述上风管(61)和下风管(66)中的每个上设置有吊环，所述进风口(3)处设置有过滤器，所述出风口(7)处设置有密封结构，所述第二排风管道(6)连接到所述密封结构。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述冷却风机(5)为离心风机、轴流风机或混流风机。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括控制器，用于控制所述冷却风机(5)，使得所述外界自然风通过所述进风口(3)进入所述机舱(8)内，流经所述发电机(1)的内部后通过所述第一排风管道(2)和所述第二排风管道(6)，然后通过所述出风口(7)排出。
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