CN216518430U - 一种机舱散热装置、机舱和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机舱散热装置、机舱和风力发电机组。该机舱散热装置至少包含进风口、通风管、机舱散热口、排风扇以及出风口。在机舱上设置入流方向与机组正常工作时来风方向相同的进风口，根据具体机舱布局设置出风口；并通过通风管将进风口与出风口连通；且在通风管上设置若干机舱散热口。充分利用风电机组工作时机舱内外空气流动的特性，将机舱内热空气经机舱散热口并通过通风管自然排到机舱外。同时在机舱散热口处设置排风扇，可在设定条件下启动排风扇加速机舱散热，使得机舱内热量快速有效散发。

Description

一种机舱散热装置、机舱和风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组机舱内温度控制领域，具体涉及一种机舱散热装置、机舱和风力发电机组。

背景技术

风力发电机组在运行过程中发电机、齿轮箱等机舱内部件产生大量的热量，为保证风力发电机组长期安全、稳定运行，风电机组运行中所产生的热量需及时散发出去。常规风电机组通过给机舱内发热部件如齿轮箱、发电机配置专门的冷却系统来确保这些部件的温度维持在正常范围内。另外风电机组运行中机舱内仍有其他部件如电气柜体、动力电缆、轴承等也产生热量，并持续向机舱内辐射热量；同时机舱外环境温度较高情况下也加剧了机舱内的热量积累；另一方面相对机舱内环境温度而言，部分发热部件如齿轮箱正常工作油温仍比较高，进而不断会向机舱内辐射热量。以上所述这些因素促使机舱内温度上升，甚至影响机舱内部件正常的工作。随着风电行业发展，风电机组的容量不断增大，运行过程中机舱内产生的热量也随之增加，风电机组机舱内温升问题愈发突出。

对于解决机舱内温升问题，有的方案是直接把机舱设计成开放式，即机舱内直接与外界连通。但这种方案使得机舱内设备器件暴露在自然环境中，影响机舱内设备器件的正常运行，目前已应用不多。尤其在沙尘或者盐雾严重的环境中机舱经常设计成密闭式的。

对于密闭型机舱，由于机舱内热量难以自然散发出去，目前行业内有采用单独的散热系统来控制机舱内温升的方案。

公开号CN205243744U公开了风力发电机组的机舱散热装置、风力发电机组的机舱。该方案是在机舱外壁上设置热交换器，并设置第一循环流道、第二循环流道和相对应的流体驱动装置，其中第一循环流道与机舱内连通，第二循环流道与机舱外连通。机舱内热量通过第一循环流道在换热器内与第二循环流道交换热量，实现散热功能。该方案虽可以起到机舱温度控制功能，结构复杂成本高昂。

公开号CN110761959A公开了充分利用空气流动特性将塔筒内空气引至机舱，并从机舱底部强制排出的机舱散热方案，但该方案的外界冷却空气流动路径与机舱内热空气分布区域不能较好地重合，难以有效控制机舱内温度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机舱散热装置、机舱和风力发电机组，以有效提高风力发电机机舱散热能力，同时尽量减少机组的采购成本及运行成本的支出。

第一方面，提供一种机舱散热装置，其至少包括进风口、通风管、机舱散热口、排风扇以及出风口；所述进风口的入流方向与风电机组正常运行时的来风方向相同；风力发电机机舱包含机舱本体以及包裹机舱本体的机舱罩；根据风电机组机舱结构的具体形式，所述进风口可位于机舱罩前壁上，或位于机舱外部；所述出风口朝向及位置根据机舱散热装置结构布置和机舱结构而定；所述进风口连接至少一根通风管；每个所述通风管连接至少一个进风口和至少一个出风口；所述出风口连接至少一根通风管；所述通风管上设置若干所述机舱散热口，所述机舱散热口直接或间接连通机舱内部与所述通风管；所述机舱散热口上设置有所述排风扇。

可选地，所述通风管是独立的管道，或者是硬性薄壳材料或软性材料与机舱罩壁拼成的管道。

可选地，所述进风口是单独的零件，或者是机舱罩壁面的开孔特征，或者是所述通风管主体结构的一部分。

可选地，所述出风口是单独的零件，或者是机舱罩壁面的开孔特征，或者是所述通风管主体结构的一部分。

可选地，所述通风管完全位于机舱内部，或者，所述通风管的一部分位于机舱内部并且其另一部分位于机舱外部，所述机舱散热口直接或者通过连接件连通机舱内部与所述通风管。

可选地，所述通风管位于机舱外部，机舱罩上设置有对应的连通口，所述机舱散热口通过连接件与机舱连通口连接，使得机舱内部与所述通风管连通。

可选地，用于连通机舱内部与所述通风管，或者连接所述机舱散热口和机舱连通孔的连接件具有通孔结构，且可以是独立的零件或者是所述通风管主体结构的一部分。

可选地，所述排风扇安装于所述机舱散热口内，或者安装在用于连通机舱内部与所述通风管或连接所述机舱散热口和机舱连通孔的连接件上。

可选地，所述机舱散热口设置在机舱内发热部件附近的上方位置。

可选地，在机舱内设置温度传感器实时监测机舱内环境温度，并设置温度控制阈值，根据不同的阈值决定是否启动，以及启动几个所述排风扇。

第二方面，提供一种风力发电机组的机舱，其包括机舱本体和第一方面所述的任意一种机舱散热装置，所述机舱本体的内腔与所述机舱散热装置连通。

第三方面，提供一种风力发电机组，其包括第二方面所述的风力发电机组的机舱。

本实用新型与现有技术方案相比具有如下有益效果：本实用新型在机舱上设置所述进风口、通风管、机舱散热口、排风扇以及出风口，充分利用机舱内外空气流动的特点带走机舱内热空气。机舱内温度超过一定阈值时，根据控制逻辑启动所述排风扇加速机舱内热空气排出，使得机舱内热量快速有效散发。另外本实用新型所用到的零件结构、简单制造方便，且可根据风电机组具体的机舱结构灵活布置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型一种风力发电机组机舱散热装置俯视图；

图2 为本实用新型一种风力发电机组机舱散热装置前视剖视图；

图3为本实用新型一种风力发电机组机舱散热装置左视图；

图4为进风口及出风口与通风管连接的另一种实施例；

图5为通风管设置在机舱外的一种实施例。

图中，101、左进风口；102、右进风口；201、左通风管；202、右通风管；301、左机舱散热口一；302、左机舱散热口二；303、右机舱散热口一；304、右机舱散热口二；401、左连接管一；402、左连接管二；403、右连接管一；404、右连接管二；501、左排风扇一；502、左排风扇二；503、右排风扇一；504、右排风扇二；601、左出风口；602、右出风口；7、机舱罩；801、发热部件一；802、发热部件二。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型一种风力发电机组机舱散热装置，其较佳的具体实施方式是：

为了有效提高风力发电机机舱散热能力，同时尽量减少机组的采购成本及运行成本的支出，本实用新型实施例提出一种风力发电机组机舱散热装置。本实用新型实施例设置入流方向与机组正常工作时来风方向相同的进风口，根据具体机舱布局设置出风口；并通过通风管将进风口与出风口连通；且在通风管上设置若干机舱散热口。充分利用机舱内外空气流动的特点，带走机舱内热空气排到机舱外。另外在机舱散热口处设置排风扇，在设定条件下启动排风扇，加速机舱内热空气排出，使得机舱内热量快速有效散发。

如图1所示，为本实用新型实施例的一种风力发电机组机舱散热装置方案俯视图，图中左侧为机舱前方，右侧为机舱后方。左进风口101和右进风口102开口朝向机舱前方；左进风口101和右进风口102分别设置在机舱罩7前壁的左上角和右上角上。左出风口601和右出风口602开口朝向机舱后方；左出风口601和右出风口602分别设置在机舱罩7后壁的左上角和右上角上。左通风管201连接左进风口101和左出风口601；右通风管202连接右进风口102和右出风口602。左通风管201和右通风管202均在机舱内部，且为独立的管道。左通风管201上设置有左机舱散热口一301和左机舱散热口二302；右通风管202上设置有右机舱散热口一303,和右机舱散热口二304。左机舱散热口一301和左机舱散热口二302分别通过左连接管一401和左连接管二402连通机舱内部与左通风管201；右机舱散热口一303和右机舱散热口二304分别通过右连接管一403和右连接管二404连通机舱内部与右通风管202。左连接管一401、左连接管二402、右连接管一403和右连接管二404上分别安装左排风扇一501、左排风扇二502、右排风扇一503和右排风扇二504。

左进风口101和右进风口102由机舱罩7前壁面直接开孔形成，左出风口601和右出风口602有机舱罩7后壁面直接开孔形成。左通风管201两端分别连接至机舱罩7的前后壁面对应的左进风口101、左出风口601位置；右通风管202两端分别连接至机舱罩7的前后壁面对应的右进风口102、右出风口602位置。

左机舱散热口一301和右机舱散热口一303设置在发热部件一801左右两侧的上方；左机舱散热口二302右机舱散热口二304设置在发热部件二802左右两侧的上方。

左连接管一401、左连接管二402为左通风管201主体结构的一部分；右连接管一403和右连接管二404为右通风管202主体结构的一部分。

风电机组工作时，机舱内发热部件产生热量并辐射到周围空气中，空气温度升高密度变小上升，并在机舱顶部集聚压力增加。同时机舱前端的气流分别从左进风口101和右进风口102流入左通风管201和右通风管202；且机舱前侧气压高，后侧负压区空气压力低，左通风管201和右通风管202内气流加速，使得左通风管201和右通风管202内的压力保持在较低水平，使得机舱内空气压力高于左通风管201和右通风管202内的压力；机舱内热空气从左连接管一401、左连接管二402、右连接管一403和右连接管二404经左机舱散热口一301、左机舱散热口二302、右机舱散热口一303和右机舱散热口二304进入左通风管201和右通风管202，并随着气流从左出风口601和右出风口602排出。

若气压、机舱外环境温度过高、机舱内发热部件短时间内发热量过大等因素导致机舱内温度上升，机舱内热空气的自然排出仍不能满足机舱内温度控制需求，使得机舱内温度进一步上升至设定阈值，则根据设定条件，部分或全部启动左排风扇一501、左排风扇二502、右排风扇一503和右排风扇二504强制排风，加快机舱内热量散发。

因机舱内发热部件的位置、机舱内或者机舱罩前后壁面空间的限制，进风口及出风口与通风管的连接关系根据实际情况灵活调整。一个进风口或出风口可以连接一根或多根通风管，或者，一根通风管可以连接一个或多个进风口或出风口。如图4所示为进风口及出风口与通风管连接的另一种实施例。

若机舱内或者机舱罩前后壁面空间限制，无法在机舱内部布置机舱散热装置，也可将通风管设置在机舱外部或机舱罩壁面上，并在机舱罩壁面上开设连通孔，并通过连接件连通机舱内部与机舱散热装置。如图5所述为通风管设置在机舱外的一种实施例。

另外，本实用新型实施例还提供一种风力发电机组的机舱，其包括机舱本体和所述的任意一种机舱散热装置，所述机舱本体的内腔与所述机舱散热装置连通。

另外，本实用新型实施例还提供一种风力发电机组，其包括所述的风力发电机组的机舱。此外，风力发电机组可以为但不限于水平轴风力发电机组，该水平轴风力发电机组可以是直驱、半直驱、双馈型、超导型风力发电机组或其他任意类型的风力发是机组。风力发电机组可以包括用于支撑机舱的支撑结构、至少一个设置于支撑结构上的机舱、发电机和设置于机舱前端或后端的叶轮。该发电机可设置于机舱的内部，或者设置于机舱的外部，发电机与叶轮转动连接，叶轮包括至少一个叶片和一个轮毂，叶片可转动地设置于轮毂上。

综合以上所述，本实用新型实施例所提供的一种风力发电机组机舱散热装置，在机舱上设置所述进风口、通风管、机舱散热口、排风扇以及出风口，充分利用风力发电机工作时机舱内外空气的特点，将机舱内热空气自然排到机舱外，达到机舱散热的目的。同时设置排风扇，可在设定条件下启动排风扇，加速机舱内热量的散热。另外本实用新型零件少，结构简单，而且可根据机舱内发热部件布置，机舱内及机舱壁面的空间情况灵活布置，进而通过简单且成本低廉的方式有效控制机舱内环境温度，确保风电机组安全、可靠运行。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种机舱散热装置，其特征在于：其至少包括进风口、通风管、机舱散热口、排风扇以及出风口；所述进风口入流方向与风电机组正常运行时的来风方向相同；风力发电机机舱包含机舱本体以及包裹机舱本体的机舱罩；所述进风口位于机舱罩前壁上，或位于机舱外部；所述进风口连接至少一根通风管；每个所述通风管连接至少一个进风口和至少一个出风口；所述出风口连接至少一根通风管；所述通风管上设置若干所述机舱散热口，所述机舱散热口直接或间接连通机舱内部与所述通风管；所述机舱散热口上设置有所述排风扇。

2.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述进风口是单独的零件，或者是机舱罩壁面的开孔，或者是所述通风管主体结构的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述出风口是单独的零件，或者是机舱罩壁面的开孔，或者是所述通风管主体结构的一部分。

4.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述通风管完全位于机舱内部，或者，所述通风管的一部分位于机舱内部并且其另一部分位于机舱外部，所述机舱散热口直接或者通过连接件连通机舱内部与所述通风管。

5.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述通风管位于机舱外部，机舱罩上设置有对应的连通口，所述机舱散热口通过连接件与机舱连通口连接，使得机舱内部与所述通风管连通。

6.根据权利要求4或者5所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述连接件具有通孔结构，是独立的零件或者是所述通风管主体结构的一部分。

7.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述通风管是独立的管道，或者是硬性薄壳材料或软性材料与机舱罩壁拼成的管道。

8.根据权利要求1所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述机舱散热口设置在机舱内发热部件附近的上方位置。

9.根据权利要求4或者5所述的一种机舱散热装置，其特征在于：所述排风扇安装于所述机舱散热口内或所述连接件上。

10.一种风力发电机组的机舱，其特征在于，包括机舱本体和权利要求1-9中任一项所述的机舱散热装置，所述机舱本体的内腔与所述机舱散热装置连通。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求10所述的风力发电机组的机舱。

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