塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机制造技术

本发明专利技术所述的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，涉及一种风力发电机的变压器柔性安装结构。包括机舱、主机架、变流器/变压器、冷却系统与塔筒；主机架、变流器及冷却系统装于机舱内部，机舱内不在装有变压器；机舱装于塔筒的顶部；其特征在于变压器置于塔筒的内部，变压器通过吊索柔性悬挂于主机架底部的底板下部；或者是变压器通过吊索柔性悬挂于位于塔筒顶部的横梁下部。变压器与主机架底板或横梁之间要有合适距离，以方便人员从变压器能够到达主机架；塔顶内壁布置有缓冲层，变压器和缓冲层之间留有较小间隙。变压器、主机架底板或横梁之间留有人员上下的空间。本发明专利技术具有结构新颖、加工简便、组装方便、稳定性强、降低损耗、降低投资成本与维修成本等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所述的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，涉及一种风力发电机的变压器柔性安装结构。
技术介绍
随着风电机组的装机容量越来越大，变压器作为风机重要的电气设备，其体积和重量也随之增加。如何合理的布置变压器，是整机设计需要重点考虑的因素。大多数风机的变压器为内置于塔筒底部或外置于塔筒外部地面，方便地面人员检修，但变压器远离发电机，不可避免的存在一些弊端：一方面，发电机至变压器低压侧电缆较长，线损较大，长期成本较高，据业内专家估算，以2兆瓦风机为例，整个塔筒高度内的输电电缆，在风机20年生命周期内，以690V输电相比35kV高压输电，要增加线损折合经济价值达百万元以上。第二方面，内置于塔底的变压器，需要单独的冷却系统。第三，置于塔筒外部的变压器，需要额外建设基础或平台，增加了风机占地面积和成本。目前也有少数风机将变压器置于机舱内，不仅缩短了发电机与变压器之间的低压电缆长度，降低了线损，而且可以利用机舱的冷却系统而不再需要单独设置冷却系统，但是这会显著增加机舱的体积，对本来就紧凑的机舱布置带来不便。兆瓦级风机，塔顶高度多在数十米甚至百米以上。上百吨的风机在塔顶运行时，会引起塔顶的低频摆动，这对机组的稳定性和疲劳寿命都有不利影响。为尽量减小这种不利影响，除了在设计时避免叶轮与塔筒共振外，也需要考虑如何增加一定阻尼，以减小塔顶的摆动量。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的是研究设计一种新型的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机。用以解决现有技术中存在的下列问题：1、变压器置于塔底，低压线缆较长，增加了电量损耗，日积月累造成极大的经济损失；2、变压器置于塔底，需要单独的冷却系统，增加了投资成本与维修成本；3、变压器置于塔筒外部，需要额外建设基础平台及防护设施，增加了风机的占地面积及投资维修成本；4、变压器安装于机舱内，显著增加机舱体积，不利于机舱紧凑布置；5、风机运行时塔顶的低频摆动对机组的稳定性和寿命有不利影响，应设法减弱这种摆动。上述现有变压器的布置，都达不到减弱塔顶摆动的目的。本专利技术的技术解决方案是这样实现的：本专利技术的特点主要是变压器安装方式的改变，由现有的刚性连接改为为柔性悬挂，由现有的塔底或机舱内布置改为塔顶内布置，以实现减小塔身晃动程度，增加风机稳定性的效果。本专利技术所述的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，包括机舱、主机架、变流器、变压器、冷却系统与塔筒；主机架、变流器及冷却系统装于机舱内部，机舱内不再装有变压器；机舱装于塔筒的顶部，主机架优选为带空腔铸造结构，也可为焊接结构；其特征在于变压器置于塔筒顶部的内部，变压器通过吊索柔性悬挂于主机架底部的底板下部；或者是变压器通过吊索柔性悬挂于位于塔筒顶部的横梁下部。变压器与主机架底板或横梁之间要有合适距离，以方便人员从变压器能够到达主机架；冷却系统具有排扇式换热器，为变流器、变压器及发电机等设备提供冷却。本专利技术所述的塔筒位于变压器位置的内壁上设置有缓冲层；缓冲层为橡胶层。本专利技术所述的变压器侧壁外轮廓为圆柱形或近圆多边形；变压器的侧边与缓冲层之间留有间隙。由于变压器柔性悬吊，其与塔筒之间可允许相对位移，当风机在塔筒顶端产生摆动时，所述间隙使变压器与缓冲层可以有碰撞接触，悬吊变压器的惯性阻尼作用，可以减弱塔顶摆动。本专利技术所述的变压器中间留有通孔结构；主机架底板上留有通孔；横梁之间也要留有足够的空间便于供人员上下；通孔结构以及变压器与塔筒之间的间隙，形成冷却气流的通道。本专利技术所述的变压器采用空气自然冷却时，所述冷却系统的排扇式换热器向机舱外排风时，塔筒内形成向上的气流，恰好为变压器冷却所用。若变压器采用水冷，变压器自身的冷却管路通过软管并联到冷却系统中，不需要单独的变压器水冷系统。本专利技术所述的主机架底部和变压器顶部设置有吊耳；吊索两端带有U形扣；用U形扣连接吊耳；吊索20为圆环链、钢丝绳等可承载绳索，吊索数量至少为3条；主机架底板须具有足够的强度，因为不仅传递风载带来的弯矩，还要承受变压器的重力。本专利技术所述的横梁至少为两根，横梁可用螺栓连接或焊接的方式固定在塔顶内壁上；横梁的下部和变压器顶部设置有吊耳；吊索两端带有U形扣；用U形扣连接吊耳；吊索数量至少为3条。本专利技术的优点是显而易见的，主要表现在：1、本专利技术所述风机，采用变压器内置塔顶并柔性悬挂的结构，利用变压器惯性以及与塔筒之间的接触碰撞，对塔顶摆动产生一定的阻尼作用，减小晃动程度，有利于风机的稳定运行。2、所述变压器距离发电机很近，变压器低压侧只需要很短的低压电缆，而经过变压器升压后整个塔筒高度范围内输电为高压输电，相比于变压器置于塔筒底部远离发电机的布置，能明显的降低线损，具有长远经济价值。3、所述变压器内置于塔筒顶部，相比于置于塔筒内底部或者外部地面，节省了土建基础或安装平台的费用；相比于内置于机舱的布置，节省了安装空间，减小了机舱尺寸，有利于机舱小型化、集成化。4、可利用机舱的冷却系统，不需要设置单独冷却系统。本专利技术具有结构新颖、加工简便、组装方便、稳定性强、降低损耗、降低投资成本与维修成本等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。附图说明本专利技术共有2幅附图,其中：附图1本专利技术变压器柔性吊装于主机架底部结构示意图；附图2本专利技术变压器柔性吊装于横梁底部结构示意图。在图中：1、冷却系统2、排扇式换热器3、变流器4、机舱5、软管6、主机架7、底板8、通孔9、吊耳10、吊索11、缓冲层12、间隙13、变压器14、通孔结构15、塔筒16、横梁。具体实施方式1本专利技术的具体实施例如附图所示，塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机包括机舱4、主机架6、变流器3、变压器13、冷却系统1与塔筒15；主机架6、变流器3及冷却系统1装于机舱4内部；机舱4装于塔筒15的顶部；其特征在于变压器13置于塔筒15的内部，变压器13通过吊索10柔性悬挂于主机架6底部的底板7下部；冷却系统1包括排扇式换热器2。塔筒15位于变压器13位置的内壁上设置有缓冲层11；缓冲层11为橡胶层。变压器13侧壁外轮廓为圆柱形或近圆多边形；变压器13的侧边与缓冲层11之间留有间隙12。变压器13中间留有通孔结构14；底板7上留有通孔8；以提供人员上下的空间；通孔结构14以及变压器13与塔筒15之间的间隙，形成冷却气流的通道。变压器13自身的冷却管路通过软管5并联到冷却系统1中，成为冷却系统分支之一。主机架6底部和变压器13顶部设置有吊耳9；吊索10两端带有U形扣；用U形扣连接吊耳9；吊索10数量至少为3条。具体实施方式2本专利技术的具体实施例如附图所示，塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机包括机舱4、主机架6、变流器3、变压器13、冷却系统1与塔筒15；主机架6、变流器3及冷却系统1装于机舱4内部；机舱4装于塔筒15的顶部；其特征在于变压器13置于塔筒15的内部，变压器13通过吊索10柔性悬挂于位于塔筒15顶部的横梁16下部；冷却系统1包括排扇式换热器。塔筒15位于变压器13位置的内壁上设置有缓冲层11；缓冲层11为橡胶层。变压器13侧壁外轮廓为圆柱形或近圆多边形；变压器13的侧边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，包括机舱(4)、主机架(6)、变流器(3)、变压器(13)、冷却系统(1)与塔筒(15)；主机架(6)、变流器(3)及冷却系统(1)装于机舱(4)内部；机舱(4)装于塔筒(15)的顶部；其特征在于变压器(13)置于塔筒(15)的内部，变压器(13)通过吊索(10)柔性悬挂于主机架(6)底部的底板(7)下部；冷却系统(1)具有排扇式换热器(2)，为变流器、变压器及发电机等设备提供冷却。

【技术特征摘要】
1.一种塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，包括机舱(4)、主机架(6)、变流器(3)、变压器(13)、冷却系统(1)与塔筒(15)；主机架(6)、变流器(3)及冷却系统(1)装于机舱(4)内部；机舱(4)装于塔筒(15)的顶部；其特征在于变压器(13)置于塔筒(15)的内部，变压器(13)通过吊索(10)柔性悬挂于主机架(6)底部的底板(7)下部；冷却系统(1)具有排扇式换热器(2)，为变流器、变压器及发电机等设备提供冷却。2.一种塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，包括机舱(4)、主机架(6)、变流器(3)、变压器(13)冷却系统(1)与塔筒(15)；主机架(6)、变流器(3)及冷却系统(1)装于机舱(4)内部；机舱(4)装于塔筒(15)的顶部；其特征在于变压器(13)置于塔筒(15)的内部，变压器(13)通过吊索(10)柔性悬挂于位于塔筒(15)顶部的横梁(16)下部；冷却系统(1)具有排扇式换热器(2)，为变流器、变压器及发电机等设备提供冷却。3.根据权利要求1或2所述的塔筒顶部柔性悬挂变压器的风力发电机，其特征在于所述的塔筒(15)位于变压器(13)位置的内壁上设置有缓冲层(11)；缓冲层(11)为橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：范玉林，高德忠，宋清玉，
申请(专利权)人：一重集团大连设计研究院有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21