CN212412984U - 一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统包括柜体、冷却芯组组件、内风路进风口组件、外风路进风口组件、内风路出风口和外风路出风口，所述冷却芯组组件设于柜体内部，所述柜体的一端形成有两个内风路进风口，每个内风路进风口上均装有内风路进风口组件，其另一端形成有内风路出风口，所述柜体的一侧上形成有两个外风路进风口，每个外风路进风口上均装有外风路进风口组件，其另一侧形成有外风路出风口。本实用新型具有结构简单、重量轻、体积小、换热效率高、防水性能和防腐蚀性能好等优点。

Description

一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电机的技术领域，尤其是指一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统。

背景技术

业内习知，永磁风力发电机具有效率高、功率因数高、重量轻、结构简单、可靠性高、功率密度高等特点；发电机运行时会产生大量铁耗、铜耗、杂散损耗等产生的热量，在运行时如不能及时有效进行热交换排出，影响发电机的正常运行；但冷却系统的换热功率即不能过大于、更不能小于发电机产生的热量损耗。所以在设计发电机冷却系统时，要充分考虑发电机损耗与冷却系统换热功率的匹配性。现有的风电发电机冷却系统，其内风路本身不带风机，冷却介质循环靠发电机转子两端的风扇得以实现，在发电机设计时转子的长度尺寸必须考虑能安装风扇，使发电机的整体长度尺寸加长，体积增加，降低了发电机的功率密度。另外如果将风扇安装在转子上、其冷却效果和机械功率损耗与发电机的转速密切相关，影响换热的效果和发电机的效率，而其外风路采用单风机，一旦损坏、发电机将不能运行，降低了机组的可靠性，机组低功率运行时、风机运行的功率损耗占比较大，影响发电机的效率。同时现有的冷却系统采用散热管进行热交换、换热效率低，对于大功率发电机来说，冷却系统的体积需要设计的很大，换热功率才能匹配发电机的损耗热量。但发电机冷却系统需要安装在几百米高空，因此整个冷却系统的重量、外形尺寸都不宜过大。且发电机冷却系统安装在海上，湿度、盐雾大环境恶劣，一旦雨水、湿气等进入发电机内部，使定子绕组绝缘电阻低、造成发电机烧毁的风险，其密封防水性能和防腐蚀性能也非常重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、重量轻、体积小、换热效率高、防水性能和防腐蚀性能好的海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，包括柜体、冷却芯组组件、内风路进风口组件、外风路进风口组件、内风路出风口和外风路出风口，所述冷却芯组组件设于柜体内部，所述柜体的一端形成有两个内风路进风口，每个内风路进风口上均装有内风路进风口组件，通过该两个内风路进风口组件将热风从发电机中部出风口抽入冷却芯组组件内部，其另一端形成有内风路出风口，由内风路进风口组件、冷却芯组组件和内风路出风口构成冷却系统的内风路，所述柜体的一侧上形成有两个外风路进风口，每个外风路进风口上均装有外风路进风口组件，通过两个外风路进风口组件吸入的外部空气与冷却芯组组件内部的热风进行空气热交换后变成凉风，其另一侧形成有外风路出风口，由外风路进风口组件、冷却芯组组件和外风路出风口构成冷却系统的外风路，经内风路和外风路热交换后的凉风通过内风路出风口最终送回发电机内部。

进一步，所述冷却芯组组件包括多个芯组模块，且该多个芯组模块呈矩阵状排列。

进一步，所述芯组模块由换热齿板及用于固定换热齿板的外部支撑框架组成。

进一步，所述换热齿板为带环氧树脂涂层的铝片，所述铝片厚度为0.2mm。

进一步，所述内风路进风口组件包括内风路离心风扇、用于驱动内风路离心风扇转动的内风路变频驱动电机及装于内风路离心风扇上的内风路导风罩。

进一步，所述外风路进风口组件包括外风路轴流风扇、用于驱动外风路轴流风扇转动的外风路变频驱动电机及装于外风路轴流风扇上的外风路导风罩。

进一步，所述内风路出风口处设有导风罩。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型结构简单、体积小、重量轻，通过采用双风机结构，使经过冷却芯组的冷却介质各处流速、风压均匀，因此可以充分利用换热齿板的换热面积，大大提高了冷却系统的换热效率。同时风扇的驱动电机采用变频驱动电机及两路冗余设计，提高了冷却系统的可靠性和利用效率。

2、本实用新型的内风路自带双风机结构，使发电机设计时免去考虑转子两端安装风扇，方便电机设计，使发电机的轴向长度可以减小，充分利用了发电机机座的空间，大大提高了发电机的功率密度。且外风路变频驱动电机和内风路变频驱动电机均可采用开式轴承结构，相对于现有的冷却系统风机电机采用密封轴承，可以进行润滑脂的添加及废油排放，方便维护，延长了电机的使用寿命。

3、本实用新型能够使发电机内部的冷却介质在冷却芯组组件中仅与外部空气做热交换并相互隔离，所以没有内外空气的交叉污染，能有效避免外部的湿气和盐雾进入发电机内部，造成元器件腐蚀，从而保证发电机的防护等级。同时可以根据发电机的运行环境温度及输出功率，通过控制内风路离心风扇的运行数量或内风路变频驱动电机的运行频率调节整个冷却系统的换热功率，使发电机与冷却系统的热平衡是一个动态平衡，满足发电机在不同运行状态下的热稳定、使发电机的效率最优。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1去除部分部件的结构示意图。

图3为本实用新型的芯组模块的结构示意图。

图4为本实用新型的内风路进风口组件的结构示意图。

图5为本实用新型的外风路进风口组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，本实施例所述的海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，安装在发电机的上方，包括柜体1、冷却芯组组件2、内风路进风口组件3、外风路进风口组件4、内风路出风口5和外风路出风口(图中未示出)，所述冷却芯组组件2包括多个芯组模块，且该多个芯组模块呈矩阵状排列在柜体1内部，每个芯组模块均由换热齿板201及用于固定换热齿板201的外部支撑框架202组成，所述换热齿板201为带环氧树脂涂层的铝片，所述铝片厚度为0.2mm，具有重量轻、换热效果好、防腐蚀能力强的优点；所述柜体1的一端形成有两个内风路进风口，每个内风路进风口上均装有一个内风路进风口组件3，所述内风路进风口组件3包括内风路离心风扇301、用于驱动内风路离心风扇301转动的内风路变频驱动电机302及装于内风路离心风扇301上的内风路导风罩303，通过该两个内风路进风口组件3将热风从发电机中部出风口抽入冷却芯组组件2内部，其另一端形成有内风路出风口5，并装有导风罩(图中未示出)，由内风路进风口组件3、冷却芯组组件2和内风路出风口5构成冷却系统的内风路；所述柜体1的一侧上形成有两个外风路进风口，每个外风路进风口上均装有一个外风路进风口组件4，所述外风路进风口组件4包括外风路轴流风扇401、用于驱动外风路轴流风扇401转动的外风路变频驱动电机402及装于外风路轴流风扇401上的外风路导风罩403，通过两个外风路进风口组件4吸入的外部空气与冷却芯组组件2内部的热风进行空气热交换后变成凉风，其另一侧形成有外风路出风口(图中未示出)，由外风路进风口组件4、冷却芯组组件2和外风路出风口构成冷却系统的外风路，经内风路和外风路热交换后的凉风通过内风路出风口5最终送回发电机内部，并由外风路出风口排出热交换后的热风，从而形成发电机冷却介质的内部循环，冷却发电机的定子和转子，使发电机的运行始终处于热平衡状态，并保持电机温升的稳定。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：包括柜体、冷却芯组组件、内风路进风口组件、外风路进风口组件、内风路出风口和外风路出风口，所述冷却芯组组件设于柜体内部，所述柜体的一端形成有两个内风路进风口，每个内风路进风口上均装有内风路进风口组件，通过该两个内风路进风口组件将热风从发电机中部出风口抽入冷却芯组组件内部，其另一端形成有内风路出风口，由内风路进风口组件、冷却芯组组件和内风路出风口构成冷却系统的内风路，所述柜体的一侧上形成有两个外风路进风口，每个外风路进风口上均装有外风路进风口组件，通过两个外风路进风口组件吸入的外部空气与冷却芯组组件内部的热风进行空气热交换后变成凉风，其另一侧形成有外风路出风口，由外风路进风口组件、冷却芯组组件和外风路出风口构成冷却系统的外风路，经内风路和外风路热交换后的凉风通过内风路出风口最终送回发电机内部。

2.根据权利要求1所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述冷却芯组组件包括多个芯组模块，且该多个芯组模块呈矩阵状排列。

3.根据权利要求2所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述芯组模块由换热齿板及用于固定换热齿板的外部支撑框架组成。

4.根据权利要求3所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述换热齿板为带环氧树脂涂层的铝片，所述铝片厚度为0.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述内风路进风口组件包括内风路离心风扇、用于驱动内风路离心风扇转动的内风路变频驱动电机及装于内风路离心风扇上的内风路导风罩。

6.根据权利要求1所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述外风路进风口组件包括外风路轴流风扇、用于驱动外风路轴流风扇转动的外风路变频驱动电机及装于外风路轴流风扇上的外风路导风罩。

7.根据权利要求1所述的一种海上大功率发电机板式交叉逆流空气冷却系统，其特征在于：所述内风路出风口处设有导风罩。

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