CN201635814U - 一种用于风力发电机组的空冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于风力发电机组的空冷设备，为设在风力发电机组中的齿轮箱中的循环供油回路冷却，其特征在于，包含设在齿轮箱上部的空气管道；设在空气管道中的热交换器；循环供油回路中的润滑油流经齿轮箱进行热交换，并通过与循环供油回路连接的热交换器，利用空气管道中的冷空气为润滑油冷却。由于在空气管道内设有多岔口通道，在热交换器的外侧设有散热鳍片，增加了热交换的面积；顶电机带动鼓风机工作，加速空气管道中空气流动；由于将进风口设在机舱的前端，使进风口吸入一直是冷空气，提高了散热的效率；由于在热交换器外部、空气管道接口涂覆防腐材料，杜绝腐蚀、滋生菌藻等问题，使维护简单，提高了风力发电机运行的可靠性。

Description

一种用于风力发电机组的空冷设备

技术领域

本实用新型涉及一种冷却设备，特别涉及一种用于风力发电机组的空冷设备。

背景技术

风力发电机运行过程中，其中的齿轮箱、发电机、控制系统等部件会产生大量的热量。为了确保发电机组长期安全稳定运行，需要对以上部件进行有效冷却。

早期的风力发电机由于功率较小，其发热量也不大，只需通过自然通风就可以满足冷却要求。随着风力发电机的功率逐步增大，自然通风已经无法满足机组的冷却需求，目前运行的风力发电机组普遍采用强制风冷与液冷的冷却方式，其中功率低于750kW的发电机组多采用强制风冷方式，而对于功率大于750kW的中大型风电机组，则需采用循环液冷的方式才能满足冷却要求。

请参见图1所示的用于齿轮箱的循环液冷设备，包含循环供油回路100和冷却介质环路200，其中循环供油回路100中的油泵130可由齿轮箱300箱体内的温度传感器控制，当油温高于额定温度时，油泵130起动，油路管道120中的润滑油流经齿轮箱300，带走其产生的热量后，流入油冷器110进行冷却；当油温低于额定温度时，循环供油回路100切断，停止冷却。

冷却介质环路200中，冷却水泵220始终保持工作，循环将风力发电机组内部的热量带至外部散热器230进行散热。冷却介质管道240中的冷却水先流经油冷器110，在其中与高温的齿轮箱300润滑油进行热交换，使润滑油降温；然后冷却水流入设置在发电机400定子绕组周围的换热器210，吸收发电机400产生的热量，最后由水泵220送至外部散热器230进行冷却，再继续进行下一轮热交换的循环。

由于风力发电机组的控制系统类型不同，其功能与散热量也有所差异，因此对于控制系统通常采用不同的冷却方式，当控制系统的散热量较小时，可由机舱内部空气对其进行冷却；当控制系统的散热量较大时，可在控制系统外部设置换热器，或与发电机共用一个换热器，由冷却水将产生的热量带走，从而达到对控制系统的温度控制。

虽然液冷系统能为齿轮箱、发电机、控制系统降温冷却，但是由于增加了换热器与冷却介质管道，结构复杂，占用了风力发电机机舱内部的空间，使对机座的焊接安装难度增大，且费用较高，维护也更加复杂。

同时液冷设备的外部散热器长期暴露在机舱外部，受环境影响容易引起腐蚀、结垢、菌藻滋生、污泥等问题，影响换热器的散热效果，从而影响风力发电机长期、可靠的工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于风力发电机组的空冷设备，能够有效地为大功率的风力发电机组散热冷却，结构简单，节省风力发电机中空间，降低安装和维护的难度，提高风力发电机运行的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种用于风力发电机组的空冷设备，用来为设置在风力发电机组中的齿轮箱中的循环供油回路冷却，其特征在于，包含

设置在上述风力发电机组的齿轮箱上部的空气管道；

设置在上述空气管道中的热交换器；

上述循环供油回路中的润滑油流经齿轮箱进行热交换，并通过与上述循环供油回路连接的热交换器，利用上述空气管道中的冷空气为润滑油冷却。

上述热交换器是油-空气热交换器。

上述热交换器通过外侧设有的若干散热鳍片与上述空气管道连接。

上述空气管道一端设置有进风口，通过空气管道内部设有的多岔口通道，与空气管道另一端设置的出风口连接。

上述空气管道的进风口设置在风力发电机组机舱的外部前端；上述出风口设置在机舱的后端。

上述空气管道顶部设置有顶电机、与上述顶电机连接的鼓风机，上述顶电机带动鼓风机工作，将冷空气快速吸入上述空气管道。

上述热交换器的外部、上述空气管道的接口分别涂覆有防腐材料。

上述热交换器还与上述风力发电机组的发电机或控制系统上设置的内部传热装置连接，通过上述空气管道中吸入的冷空气为发电机或控制系统冷却。

本实用新型提供的一种用于风力发电机组的空冷设备，与现有技术相比，其优点在于：本实用新型由于在齿轮箱的上部设置热交换器和空气管道散热，结构简单、安装维护方便；

本实用新型由于在空气管道内部设有多岔口通道，在热交换器的外侧设有若干散热鳍片，增加了热交换的面积，提高了热交换的效率；并在空气管道顶部利用顶电机带动鼓风机工作，加速空气管道中的空气流动；因而能够更快地使润滑油降温，从而节省齿轮箱冷却时间；

本实用新型由于将空气管道的进风口设置在机舱的前端，利用风力发电机的偏航能力，使进风口一直处于风向的上游，保证吸入空气管道的一直是冷空气，从而提高了散热的效率；

本实用新型由于将空气管道和热交换器均设置在风力发电机的机舱内，并在热交换器的外部、空气管道的接口涂覆防腐材料，杜绝热交换器和空气管道腐蚀、滋生菌藻等问题，因此维护简单，提高了风力发电机运行的可靠性。

附图说明

图1是现有采用循环液冷方式的冷却设备的总体结构示意图；

图2是本实用新型一种用于风力发电机组的空冷设备的总体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

以下提供本实用新型涉及的空冷设备对风力发电机组的齿轮箱冷却的一个实施例。

请参见图2所示，本实用新型提供的用于风力发电机组的空冷设备，与设置在齿轮箱30中的循环供油回路10连接，该空冷设备包含设置在齿轮箱30上部的空气管道20、设置在空气管道20中的热交换器40、设置在空气管道20顶部的顶电机50和鼓风机60。

循环供油回路10的油泵将润滑油通过油路管道输送到齿轮箱30的各个润滑点。循环供油回路10还与齿轮箱30中的监控装置连接，该监控装置包含若干温度传感器、采样模块、主控模块。由温度传感器检测油路管道中的齿轮箱30油温变化，转换成模拟电信号并通过采样模块发送给主控模块。当油温高于额定温度时，由主控模块控制循环供油回路10的油泵启动，使润滑油流经齿轮箱30的各个润滑点，带走其产生的热量后，流入空气管道20中的热交换器40中进行冷却；润滑油在经过过滤之后重新由主控模块分配到各个润滑点，重复上述循环散热的过程，保持齿轮箱30的油温在允许的最高温度之下。

热交换器40是油-空气热交换器40，通过空气管道20中的冷空气对高温的润滑油进行散热冷却。热交换器40的外侧设有若干散热鳍片，增加了热交换器40与空气管道20的接触面积，提高了热交换的效率，因而能够更快地使润滑油降温。

空气管道20一端设置有进风口21，通过空气管道20内部设有的多岔口通道，分别与空气管道20另一端设置的出风口22连接，增加了热交换的面积。

空气管道20顶部的顶电机50带动鼓风机60工作，加速空气管道20中的空气流动，使冷空气高速地由进风口21吸入，进行热交换后，从出风口22排出，增加了单位时间吸入的冷空气。

空气管道20的主体设置在风力发电机组的机舱内、齿轮箱30的上部，使空气管道20的进风口21相对出风口22处于机舱外部的前端，且与机舱侧壁保持一定的距离。由于风力发电机具有的偏航能力，即机舱能够始终迎向来风的方向，使进风口21一直处于风向的上游，而出风口22处于风向的下游，保证吸入空气管道20的是冷空气，热交换后排出的热空气也不会影响进风口21吸入的空气的温度，从而提高了散热的效率。

由于本实用新型将空气管道20主体和热交换器40均设置在风力发电机的机舱内，并在热交换器40的外部、空气管道20的接口涂覆防腐材料(Tectyl846或等价防腐涂料)，杜绝热交换器40和空气管道20腐蚀、滋生菌藻等问题，因此能够提高风力发电机运行的可靠性。

实施例2

以下提供本实用新型涉及的空冷设备对风力发电机组的发电机、控制系统冷却的实施例。

本实施例中提供的用于风力发电机组的空冷设备，其总体结构与上述实施例1中相类似，唯一不同点在于，实施例1中利用油路管道与油-空气热交换器连接为齿轮箱散热；而在本实施例中，需要在发电机或控制系统上设置内部传热装置，如背景技术中所述换热器，并将内部传热装置与热交换器连接将热量传递，利用空气管道中吸入的冷空气为发电机或控制系统冷却。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于风力发电机组的空冷设备，用来为设置在风力发电机组中的齿轮箱(30)中的循环供油回路(10)冷却，其特征在于，包含

设置在所述风力发电机组的齿轮箱(30)上部的空气管道(20)；

设置在所述空气管道(20)中的热交换器(40)；

所述循环供油回路(10)中的润滑油流经齿轮箱(30)进行热交换，并通过与所述循环供油回路(10)连接的热交换器(40)，利用所述空气管道(20)中的冷空气为润滑油冷却。

2.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述热交换器(40)是油-空气热交换器(40)。

3.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述热交换器(40)通过外侧设有的若干散热鳍片与所述空气管道(20)连接。

4.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述空气管道(20)一端设置有进风口(21)，通过空气管道(20)内部设有的多岔口通道，与空气管道(20)另一端设置的出风口(22)连接。

5.如权利要求4所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述空气管道(20)的进风口(21)设置在风力发电机组机舱的外部前端；所述出风口(22)设置在机舱的后端。

6.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述空气管道(20)顶部设置有顶电机(50)、与所述顶电机(50)连接的鼓风机(60)，所述顶电机(50)带动鼓风机(60)工作，将冷空气快速吸入所述空气管道(20)。

7.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述热交换器(40)的外部、所述空气管道(20)的接口分别涂覆有防腐材料。

8.如权利要求1所述的用于风力发电机组的空冷设备，其特征在于，所述热交换器(40)还与所述风力发电机组的发电机或控制系统上设置的内部传热装置连接，通过所述空气管道(20)中吸入的冷空气为发电机或控制系统冷却。

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