用于风力发电机组的轴系的冷却系统及风力发电机组技术方案

本发明专利技术提供一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统及风力发电机组，所述冷却系统包括：环形散热组件，固定地安装在转动轴的内表面上；冷却介质传输组件，与环形散热组件固定地结合；流体滑环组件，固定在定轴上；冷凝器，固定在风力发电机组的除了轴系之外的部分，冷却介质传输组件通过流体滑环组件连接到所述冷凝器以形成消散由轴系传递到所述环形散热组件的热的制冷循环回路。根据本发明专利技术的冷却系统是在风力发电机组设计完成后而添加的，不影响风力发电机组内其他部件的运行，并且实施简单、安装可靠；另外，通过在动态部分和静态部分之间设置流体滑环，可实现动态部分和静态部分之间的流体连通，实现冷却系统的循环。

【技术实现步骤摘要】
用于风力发电机组的轴系的冷却系统及风力发电机组
本专利技术涉及风力发电领域，特别涉及一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统。
技术介绍
风力发电机组大多采用永磁直驱风力发电机，如图1(风力发电机组的结构示意图)和图2(图1的A部分的截面图)所示，具有永磁直驱风力发电机的风力发电机组主要包括：叶片1、轮毂2、发电机子系统3、机舱4和塔架5。发电机子系统3主要包括：永磁直驱风力发电机6、定轴7、转动轴9、主轴承。主轴承包括轴承内圈10、轴承滚子8和轴承外圈11，轴承内圈10连接到转动轴9，轴承外圈11连接到定轴7，由于叶片1、轮毂2与转动轴9连接在一起，因此，在外部风载的作用下，通过主轴承的轴承滚子8，可实现转动轴9与定轴7之间的相对运动。因此主轴承是风力发电机的核心部件之一，其寿命关系到整台风力发电机组的寿命，其一旦失效，更换非常困难，并且费用昂贵。为确保主轴承的工作，需要对主轴承进行润滑，目前主轴承的润滑方式主要有两种：润滑脂润滑和润滑油润滑。对于滚动轴承而言，通常采取脂润滑脂润滑，这是因为与润滑油润滑相比，润滑脂润滑装置更加简单且润滑脂不易泄漏，便于轴承的维护和保养等。然而，风力发电机组可能安装于沿海、戈壁和草原地区，各地气候条件差异很大，如果主轴承内的产生的热不能有效地散发，外加风力发电机组所处的恶劣环境(如高温环境)，主轴承内部可能持续在高温下工作，润滑脂的寿命会随着温度升高而迅速降低，由此导致润滑脂的润滑作用失效。由于轴承滚子8、轴承内圈10和轴承外圈11受到外界风载作用并承受风力发电机组自身的重量，因此在轴承内圈10和轴承外圈11相对旋转时，会产生较大的摩擦力矩，进而导致轴承内部产生较大的热量。若不能实时地将产生的热散发出去，会导致轴承具有较高的温度，而较高的温度会导致润滑油的粘度下降，进而影响轴承的轴承内圈10、轴承滚子8和轴承外圈11两两之间的润滑油膜建立，由此可能产生干摩擦，导致传动系统内部的零部件的温度急剧上升，主轴承的工作游隙会因热膨胀而超出合理的工作范围，甚至可能发生“抱轴”现象。由此可知，长时间的高温运行会导致严重的恶性循环，并严重影响轴承的寿命，导致轴承失效，无法满足风力发电机组整机运行寿命20～25年要求。实际上，不仅是风力发电机的主轴承，其他轴系的轴承也存在这个问题。而且，轴承众多的失效形式归根结底都是因“热”而产生的，而且，随着风力发电机发电功率的逐步增大，散热问题不仅影响润滑脂的寿命，也对风力发电机组的其他部件造成威胁(如，内部部件可能因高温而熔化)，因此受到越来越多的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统，以有效地散发轴承的热。根据本专利技术的一方面，提供一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统，所述轴系包括定轴、转动轴以及设置在所述定轴和转动轴之间的轴承，所述轴承包括轴承外圈、轴承滚子和轴承内圈，所述轴承外圈连接到定轴，所述轴承内圈连接到转动轴，其中，所述冷却系统可包括：环形散热组件，固定地安装在所述转动轴的内表面上；冷却介质传输组件，与所述环形散热组件固定地结合；流体滑环组件，固定在所述定轴上；冷凝器，固定在所述风力发电机组的除了所述轴系之外的部分，其中，所述冷却介质传输组件通过所述流体滑环组件连接到所述冷凝器以形成消散由轴系传递到所述环形散热组件的热的制冷循环回路，通过环形散热组件增大传热面积并将热传递到所述冷却介质传输组件中的冷却介质，将轴系的热有效地传递到外部。所述环形散热组件可包括沿着所述转动轴的圆周方向按照预定间隔设置的多个散热基板，所述冷却介质传输组件沿着所述转动轴的圆周方向附着在所述多个散热基板上，以便于所述环形散热组件和所述冷却介质传输组件的安装。所述环形散热组件可包括沿着所述转动轴的圆周方向按照预定间隔设置的多个散热基板。所述冷却介质传输组件可包括：入口管，设置在所述环形散热组件的与流体滑环组件相邻的侧部；出口管，设置在所述侧部，以与所述入口管相邻；热管单元，包括分别设置在所述多个散热基板中的每个散热基板中的热管，所述热管中的每个热管包括入口和出口，每个入口连接到所述入口管，每个出口连接到所述出口管。每个所述热管可弯曲地嵌在散热基板中，以进一步增大散热面积，带走更多的热。每个所述散热基板可通过粘接剂固定到所述转动轴的内表面上，以实现所述散热基板的固定安装。所述流体滑环组件可包括一个流体滑环，所述冷却介质传输组件通过送液管和集气管穿过所述流体滑环与所述冷凝器连接。通过设置一个流体滑环，减小了整个冷却系统所占据的空间，简化了系统的结构。所述流体滑环组件可包括第一流体滑环和第二流体滑环，所述冷却介质传输组件通过送液管和集气管与所述冷凝器连接，其中，所述送液管穿过所述第一流体滑环，且所述集气管穿过所述第二流体滑环。通过设置两个流体滑环，简化了流体滑环的内部结构，节约了制造成本。所述流体滑环组件中的每个流体滑环可包括固定壳体和旋转腔体，所述固定壳体固定地安装在所述定轴上并与所述冷凝器中的冷却介质连通，所述旋转腔体连接到所述冷却介质传输组件并随所述却介质传导组件一起旋转，所述固定壳体和所述旋转腔体彼此可旋转地连通，从而实现流体滑环的可旋转连通。所述冷却系统还可包括泵送来自所述冷凝器中的冷却介质的动力泵，以使冷却介质在冷却系统中顺利地循环流动。所述冷凝器可安装在所述风力发电机组的机舱上，从而既不影响机舱的内部部件的布置，还能避免对风力发电机的内部部件造成额外的升温。所述冷却系统还可包括控制器，所述控制器用于控制所述冷却系统的启动和冷却介质的流量，当所述轴承外圈的温度达到第一阈值温度且环境温度小于等于第一环境温度时，所述控制器控制所述冷却系统不启动，冷却介质的流量为0；当所述轴承外圈的温度达到所述第一阈值温度且所述环境温度大于所述第一环境温度小于所述第二环境温度时，所述控制器控制所述冷却系统开始启动，且控制冷却介质的流量为Q1；当所述轴承外圈的温度达到第二阈值温度时，所述环境温度大于所述第二环境温度时，所述控制器控制所述冷却系统持续运行，且控制冷却介质的流量为Q2，其中，Q2＞Q1。通过该控制方法，能够确保冷却系统正常、高效、节能地运行。所述第一阈值温度可为50℃，所述第二阈值温度可为55℃，所述第一环境温度可为30℃，所述第二环境温度可为35℃。根据本专利技术的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组可包括如上所述的冷却系统。如上所述，本专利技术的冷却系统包括静态部分和动态部分，动态部分主要由随转动轴转动的散热器组成，静态部分主要由冷凝器构成，通过在动态部分和静态部分之间设置流体滑环，可实现动态部分和静态部分之间的流体连通，从而实现冷却系统的循环。利用本专利技术的冷却系统，无论风力发电机组的外界环境温度如何，均可以将主轴承的温度控制在目标温度范围，从而可以保证主轴承的运行的正常游隙，保证主轴承的使用寿命。另外，本专利技术的冷却系统是在风力发电机组设计完成后而添加的，不影响风力发电机组内其他部件的运行，并且实施简单、安装可靠。附图说明图1是风力发电机组的结构示意图；图2是图1的A部分的截面图；图3是包括根据本专利技术的实施例的用于风力发电机的冷却系统的风力发电机组的局部剖切分解结构示意图；图4是根据本专利技术的实施例的冷却系统的局部结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统，所述轴系包括定轴(7)、转动轴(9)以及设置在所述定轴(7)和转动轴(9)之间的轴承，所述轴承包括轴承外圈(11)、轴承滚子(8)和轴承内圈(10)，所述轴承外圈(11)连接到定轴(7)，所述轴承内圈(10)连接到转动轴(9)，其特征在于，所述冷却系统包括：环形散热组件(20)，固定地安装在所述转动轴(9)的内表面上；冷却介质传输组件(18)，与所述环形散热组件(20)固定地结合；流体滑环组件(16)，固定在所述定轴(7)上；冷凝器(12)，固定在所述风力发电机组的除了所述轴系之外的部分，其中，所述冷却介质传输组件(18)通过所述流体滑环组件(16)连接到所述冷凝器(12)以形成消散由轴系传递到所述环形散热组件(20)的热的制冷循环回路。

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组的轴系的冷却系统，所述轴系包括定轴(7)、转动轴(9)以及设置在所述定轴(7)和转动轴(9)之间的轴承，所述轴承包括轴承外圈(11)、轴承滚子(8)和轴承内圈(10)，所述轴承外圈(11)连接到定轴(7)，所述轴承内圈(10)连接到转动轴(9)，其特征在于，所述冷却系统包括：环形散热组件(20)，固定地安装在所述转动轴(9)的内表面上；冷却介质传输组件(18)，与所述环形散热组件(20)固定地结合；流体滑环组件(16)，固定在所述定轴(7)上；冷凝器(12)，固定在所述风力发电机组的除了所述轴系之外的部分，其中，所述冷却介质传输组件(18)通过所述流体滑环组件(16)连接到所述冷凝器(12)以形成消散由轴系传递到所述环形散热组件(20)的热的制冷循环回路。2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述环形散热组件(20)包括沿着所述转动轴(9)的圆周方向按照预定间隔设置的多个散热基板(170)，所述冷却介质传输组件(18)沿着所述转动轴(9)的圆周方向附着在所述多个散热基板(170)上。3.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述环形散热组件(20)包括沿着所述转动轴(9)的圆周方向按照预定间隔设置的多个散热基板(170)；所述冷却介质传输组件(18)包括：入口管(181)，设置在所述环形散热组件(20)的与流体滑环组件(16)相邻的侧部(30)；出口管(182)，设置在所述侧部(30)，以与所述入口管(181)相邻；热管单元，包括分别设置在所述多个散热基板(170)中的相应多个热管(180)，其中，所述多个热管(180)中的每个热管(180)包括入口和出口，每个入口连接到所述入口管(181)，每个出口连接到所述出口管(182)。4.如权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，每个所述热管(180)弯曲地嵌在散热基板(170)中。5.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，每个所述散热基板(170)通过粘接剂固定到所述转动轴(9)的内表面上。6.如权利要求1至5中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述流体滑环组件(16)包括一个流体滑环(160)，所述冷却介质传输组件(18)通过送液管(14)和集气管(15)穿过所述流体滑环(160)与所述冷凝器(12)连接。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杨，方涛，梁坤峰，方志祥，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11