冷却风力涡轮机发电机制造技术

冷却风力涡轮机发电机，描述了一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置(100、200)，该装置包括：冷却空气进口(105)，其在机舱(103)的外壁(107)处，用于将冷却空气(109)引入机舱内的空间区域(111)；进口风扇(113)，其在冷却空气进口(105)的下游，被配置为对空间区域(111)内的引入的冷却空气加压；过滤系统(115)，其在进口风扇(113)的下游并将空间区域(111)与机舱(103)内的另一空间区域(117)隔开，该另一空间(117)区域与待冷却的发电机部分(119)连通；管道系统(129)，其适于将通过从发电机部分到冷却空气的热量交换来加热的冷却空气(132)的一部分(130)引导到空间区域(111)内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却风力涡轮机发电机
本专利技术涉及一种装置并涉及一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的方法。此外，本专利技术涉及具有机舱、发电机以及控制装置的风力涡轮机。
技术介绍
风力涡轮机发电机可以安装在机舱中，该机舱安装在风力涡轮机塔的顶部上。在机舱中，其上连接多个转子叶片的转子轴可以得到支撑并且该转子轴可以机械地连接至发电机转子，发电机转子可以包括多个永磁体并且其可以相对于安装在机舱内的发电机的定子部分旋转。在发电机的操作期间，由于永磁体相对于定子的旋转所引起的感应效应，可以在定子绕组中感应出电压和电流。由此，在发电机的操作期间，发电机的温度可能升高。因此，通常，在发电机的操作期间，必须对发电机进行冷却，特别是直接驱动式发电机，其中发电机转子直接连接至风力涡轮机的转子轴，多个转子叶片在装在该转子轴上。常规地，可以使用液体链路系统以便冷却直接驱动式风力涡轮机，特别是直接驱动式发电机。然而，当使用液体链路系统时，冷却空气温度可能比利用直接冷却式发电机或利用直接冷却系统时高大约20°。此外，液体链路系统可能相对复杂和昂贵。直接冷却系统可能不如液体链路冷却系统那么昂贵。降低发电机的温度可能够使由风力产生的扭矩增大5％。液体链路系统的优点可以是：很少空气与周围环境进行交换，从而降低了发电机中的腐蚀水平。利用液体链路，还可以更易于将湿度保持在相对低的水平。总地来说，液体链路系统几乎不会产生进入发电机的污物，并且其湿度低，减少腐蚀问题。常规的直接冷却系统具有一些优点，特别是考虑到发电机的操作的可靠性或者冷却系统的操作的可靠性和安全性而言。因此，需要一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置和方法，其可靠、安全并且可以在相对较长的时间上确保正确的操作，从而减少了维护工作和成本。这种需求可以利用独立权利要求的主题来解决。
技术实现思路
这种需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本专利技术的有利实施例通过从属权利要求来描述。根据本专利技术的一实施例，提供了一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置，该装置包括：冷却空气进口，在机舱的外壁处，用于将冷却空气引入机舱内的空间区域；进口风扇，在冷却空气进口的下游，被配置为对空间区域内引入的冷却空气加压；过滤系统，在进口风扇的下游并且将空间区域与机舱内的另一空间区域隔开，其它空间区域与待冷却的发电机部分连通(特别是用于将来自发电机部分的热能交换给冷却空气以获得加热的冷却空气)；以及管道系统，适于将通过从发电机部分到该冷却空气的热量交换来加热的冷却空气的一部分引导到空间区域内。冷却空气进口可以例如布置在机舱的底壁上或者机舱的顶壁上。在其它实施例中，冷却空气进口可以布置在机舱的背面处。根据其它实施例，冷却空气进口可以包括在机舱外壁不同面上的一个或多个开口。经由冷却空气进口，周围的冷却空气可以被引入到空间区域内，其在下文中也被称为低湿度过滤室。空间区域可以尤其通过过滤系统的部件和/或一些内壁部分与机舱内的其它空间区域隔开。在该空间区域内，根据本专利技术的实施例，经由冷却空气进口引入的冷却空气可以通过有利地将冷却空气与排放空气(即，已经通过与发电机的部件热交换而被加热的冷却空气)的一部分进行混合来降低湿度。进口风扇可以包括例如电动马达和安装在通过电动马达驱动而旋转的风扇轴上的叶片。进口风扇可以将来自机舱外部的环境空气吸入到空间区域内，并且可以将引入到空间区域内的空气加压到例如环境压力以上的压力，特别是在0和1000帕之间的压力。其它加压值也是可能的。该压力需要足够高以克服过滤器压力损失并且对机舱加压以防止未经过滤的空气泄漏到机舱内。过滤器上的压力损失通常可以在50和300帕之间(1巴为101325帕)。此外，机舱中的压力可以是空间区域中的压力减小了压力损失，例如，如果空间区域中的压力为900帕且压力损失为200帕，则机舱中的压力可以为700帕。机舱中的压力可以保持在环境压力以上20和500帕之间。为了避免引入到空间区域内的增压冷却空气离开该空间区域，该装置还可以包括进口阀，其可以抑制冷却空气从空间区域排放到外部但是其可以允许将来自外部的冷却空气引入到空间区域内。过滤系统可以包括一个或多个过滤器，特别是颗粒过滤器，用于过滤可能在环境中存在的固体颗粒，使其无法到达机舱内的部件，特别是无法到达待冷却的发电机部分。尤其是，过滤系统(以及任选的一些内壁部分)可以适于或布置成使得引入到其它空间区域内的所有空气已经通过过滤系统的主动过滤区域。由此，可以避免将含有灰尘和/或颗粒的脏空气引入到其它空间区域内。过滤的冷却空气可以与发电机部分交换热量，从而将发电机部分所产生的一部分热能带走，以获得加热的冷却空气。管道系统可以包括一个或多个管部分或管，其可以被配置为引导加热的冷却空气。主要地，管道系统可以包括排气管或排气管道，其在机舱内从待冷却的发电机部分延伸到在机舱的外表面处的排气出口。通过将通过交换发电机部分的热量而被加热的冷却空气的一部分引导到空间区域内，经由冷却空气进口引入空间区域内的冷却空气可以(稍微)被加热。从而，可以降低空间区域内存在的经合并的冷却空气的相对湿度。相对湿度的降低可以减少溶解或融化在冷却空气内的盐的量。相对湿度的降低可以通过干燥液滴来转换空气中液化的盐颗粒从而形成固体盐颗粒。由此，盐得以干燥，从而形成固体盐颗粒。固体盐颗粒可以通过过滤系统被有效地过滤掉。此外，相比于输送相对较湿的冷却空气通过过滤器的常规系统而言，该过滤系统劣化的程度较小。由此，可以确保利用含有相对较低量的溶解盐的清洁空气来冷却发电机部分。因此，可以减少发电机的部分，例如定子部分和/或转子部分的腐蚀问题。根据本专利技术的实施例，管道系统包括：排气管道，用于将加热的冷却空气的另一部分引导到机舱的外部；以及旁通管道，被布置成在排气管道与空间区域之间提供连通，使得被引入到空间区域内的冷却空气与通过旁通引导的加热的冷却空气的部分合并，并且合并的空气通过进口风扇。排气管道可以大体上是或者包括例如沿机舱的纵向方向延伸的直管。排气管道可以引导来自发电机部分的加热的冷却空气远离发电机并沿朝向机舱后部的方向。旁通管道可以联接至排气管道并且可以将来自排气管道的加热的冷却空气的部分引导到空间区域。从而，经由冷却空气进口引入的冷却空气和加热的冷却空气的部分的合并可以存在于空间区域内。从而，合并的空气的温度可以高于经由冷却空气进口引入的冷却空气的温度。由此，合并的空气的相对湿度可以低于经由冷却空气进口引入的冷却空气的相对湿度。根据本专利技术的一实施例，进口风扇被配置为将加热的冷却空气的部分与经由冷却空气进口引入的冷却空气进行混合。合并的空气可以通过或穿过进口风扇，该进口风扇可导致加热的冷却空气的部分与经由冷却空气进口引入的冷却空气的有效混合。因此，在混合空气中可以获得均匀的温度，并且混合空气的湿度可以均匀地降低，以便干燥早先溶解在经由冷却空气进口引入的冷却空气中的盐。干燥的盐可以通过过滤系统被有效地过滤掉。根据本专利技术的一实施例，该装置进一步包括阀，该阀安装在旁通管道中并且可以控制为调节阀开口，以便调节引导到空间区域内的加热的冷却空气的部分的量。通过调节阀开口，可以调节加热的冷却空气的量，以便实现合并的空气的期望或预定湿度。从而，可以有效地进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置(100、200)，所述装置包括：冷却空气进口(105)，在所述机舱(103)的外壁(107)处，用于将冷却空气(109)引入所述机舱内的空间区域(111)；进口风扇(113)，在所述冷却空气进口(105)的下游，被配置为对所述空间区域(111)内的引入的所述冷却空气加压；过滤系统(115)，在所述进口风扇(113)的下游并将所述空间区域(111)与所述机舱(103)内的另一空间区域(117)隔开，其它空间(117)区域与待冷却的发电机部分(119)连通；管道系统(129)，适于将通过从发电机部分到该冷却空气的热量交换来加热的冷却空气(132)的一部分(130)引导到所述空间区域(111)内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 DE 102016218963.81.一种用于冷却安装在风力涡轮机的机舱中的发电机的装置(100、200)，所述装置包括：冷却空气进口(105)，在所述机舱(103)的外壁(107)处，用于将冷却空气(109)引入所述机舱内的空间区域(111)；进口风扇(113)，在所述冷却空气进口(105)的下游，被配置为对所述空间区域(111)内的引入的所述冷却空气加压；过滤系统(115)，在所述进口风扇(113)的下游并将所述空间区域(111)与所述机舱(103)内的另一空间区域(117)隔开，其它空间(117)区域与待冷却的发电机部分(119)连通；管道系统(129)，适于将通过从发电机部分到该冷却空气的热量交换来加热的冷却空气(132)的一部分(130)引导到所述空间区域(111)内。2.根据前述权利要求所述的装置，其中所述管道系统包括：排气管道(131)，用于将加热的冷却空气(132)的另一部分(133)引导到所述机舱的外部(135)；以及旁通管道(137)，被布置为在所述排气管道(131)与所述空间区域(111)之间提供连通，使得被引入所述空间区域的冷却空气与通过所述旁通管道(137)引导的加热的冷却空气(132)的部分(137)合并，并且合并的空气(139)通过所述进口风扇(113)。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述进口风扇(113)被配置为将所述加热的冷却空气的部分与经由所述冷却空气进口引入的冷却空气进行混合，尤其是为了降低合并的冷却空气的相对湿度，尤其是由此形成固体盐颗粒。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括：阀(141)，所述阀安装在所述旁通管道(137)中并且能控制为调节阀开口，以调节被引导到所述空间区域内的加热的冷却空气的部分的量。5.根据前述权利要求的装置，还包括：湿度传感器(143)，适于测量所述空间区域内存在的空气的湿度；致动器(145)，适于调节所述阀开口；阀控制器(147)，适于基于测量的湿度(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·赫塞尔伦德·泽伦森，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE