风力涡轮机和用于操作风力涡轮机的方法技术

一种风力涡轮机，包括机舱和冷却回路，其中，冷却回路包括机舱内的至少一个内部冷却装置和机舱外部的至少一个外部冷却装置，其中，设置了将冷却回路与第二冷却回路耦接的热交换装置，其中，第二冷却回路包括在机舱外部的另外的外部冷却装置。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机和用于操作风力涡轮机的方法
本专利技术涉及一种包括机舱和冷却回路的风力涡轮机，其中，冷却回路包括机舱内的至少一个内部冷却装置和机舱外部的至少一个外部冷却装置。
技术介绍
风力涡轮机通常包括由混凝土或钢等构成的塔架。机舱设置在塔架的上部部分上、特别是在塔架的顶部上，所述机舱包含若干部件，以将机械能转换成电能。与机舱相邻的是分别设置的转子和毂，其中转子和转子叶片的旋转由沿着风力涡轮机吹送的风提供动力。转子叶片的旋转能量经由连接发电机的轴传递到发电机，旋转能量在发电机处被转换成电能。由于风力涡轮机关于发电的典型容量变得越来越大，因此需要更有效的冷却系统来冷却风力涡轮机的部件。特别是由机械摩擦和/或能量转换过程产生的热量必须分别从机舱或发动机室的内部被处理。用于风力涡轮机的已知冷却系统提供冷却回路，该冷却回路包括至少一个内部冷却装置，以从机舱内部或风力涡轮机的位于机舱内部的部件吸收热量。还设置有位于冷却回路的机舱外部的外部冷却装置，以将来自冷却回路的热量散发到环境空气中。
技术实现思路
本专利技术所基于的问题是提供一种提高冷却系统的冷却功率的简便方法。为了解决这个问题，如上所述的风力涡轮机的特征在于，设置了将冷却回路与第二冷却回路耦接的热交换装置，其中，第二冷却回路包括机舱外部的另外的外部冷却装置。为了从机舱内部移除热量，内部冷却装置将待移除的热量传递到冷却回路中。该热量经由两个不同的分支传递到环境空气中。在第一分支中，冷却回路的外部冷却装置将热量散发到环境空气中。然而，如上所述，在许多情况下，仅此分支不足以提供冷却系统的足够冷却能力。因此，在第二分支中，耦接两个冷却回路的热交换装置将热量从冷却回路传递到第二冷却回路，热量在第二冷却回路处通过第二冷却回路的另外的外部冷却装置传递到环境空气中。因此，通过设置耦接两个冷却回路的热交换装置，增加了通过冷却系统从机舱内部传递到环境空气中的最大可能的热量。冷却系统的提高的冷却能力为机舱内部和/或位于机舱内部的部件提供了更有效的冷却。除了这个益处之外，还有的优点是，通过安装第二冷却回路并通过热交换装置耦接两个冷却回路，可以容易地升级已经存在的包括冷却回路的冷却系统。因此，此升级不需要重新设计或重建冷却回路。相反，已经存在的冷却系统被扩展。在本专利技术的优选实施例中，第二冷却回路包括压缩机、膨胀阀和蒸发器，其中，蒸发器热耦接到热交换装置或是热交换装置的一部分，其中，另外的外部冷却装置是冷凝器。在本专利技术的该实施例中，第二冷却回路以与制冷机器相同的方式工作。在该实施例中，即使在高温下，也确保了充分的冷却。蒸发器可以是通过热交换装置连接到冷却回路的另一个螺旋管区段的螺旋管区段。必须提到的是，第二冷却回路可以仅设置泵和另外的外部冷却装置，特别是散热器。在这种情况下，第二冷却回路不像制冷机那样工作，但也将热量传递到环境空气中。该热交换装置在冷却回路中可相对于外部冷却装置位于上游或下游。冷却回路可包括循环冷却流体（如水或油等）的泵。在第一变型中，当热交换装置在冷却回路中相对于外部冷却装置位于下游时，最初冷却流体流动通过内部冷却装置，在内部冷却装置处冷却流体被加热。接下来，冷却流体到达外部冷却装置，在外部冷却装置处冷却流体被冷却。最后，冷却流体通过热交换装置再次被冷却，在热交换装置处热量被传递到第二冷却回路。在此之后，循环从头开始。然而，还可能存在第二变型，其中与第一变型相比，外部冷却装置和冷却回路中的热交换装置的位置被交换。两种变型都可以是有利的。特别地，两个冷却回路的冷却效率可取决于外部温度，或者换句话说，取决于环境空气的温度以及冷却流体的相应温度。这可以用于确定两种变型的冷却系统相对于例如环境空气的年平均温度的总效率。最后，可以实现更好的变型。在本专利技术的实施例中，外部冷却装置和/或另外的外部冷却装置安装在机舱的舱盖（canopy）上。机舱的舱盖保护机舱内部免受来自外部的湿气、太阳辐射或其它干扰影响。外部冷却装置和/或另外的外部冷却装置可以分别安装在机舱或舱盖的顶部上。在这种情况下，由环境空气的风进行的热交换是最佳的，因为热交换不受塔架的风影（windshadow）等的约束。因此，达到了环境空气相对于外部冷却装置的最佳流动。为了进一步改善热交换，可以设置外部冷却风扇以将环境空气吹送到外部冷却装置上。热交换装置可位于机舱内。然而，由于外部冷却装置位于机舱外部并且因此冷却回路的管道也部分地在机舱外部延伸，所以热交换装置以及第二冷却回路的另外的部件也可以位于机舱外部。该实施例的优点在于，由于通过环境空气来冷却位于机舱外部的第二冷却回路的部件，所以冷却能力可以得到改善。在本专利技术的实施例中，设置了一种控制装置，其中，控制装置被构造成参照温度信息来控制第二冷却回路的操作。这提供了如下优点：可以参照第一冷却回路的操作条件来控制第二冷却回路的操作。特别地，可以通过调整第二冷却回路的操作参数来防止冷却回路的容量过载。此外，冷却系统的效率因子可以通过例如考虑温度信息以及例如冷却系统的其它操作参数的合适模型来确定。可以完成对第二冷却回路的操作的控制以优化效率因子。温度信息可描述机舱内部和/或外部的空气温度和/或冷却回路的冷却流体的温度和/或冷却回路和/或风力涡轮机的至少一个部件的操作温度。这些温度影响冷却系统的操作，因此可用于控制第二冷却回路的操作。这些温度可通过位于部件上的温度传感器来实现，这些部件的温度必须被测量。此外，温度传感器可位于机舱的内部和/或外部，以测量机舱的内部空气的温度和/或环境空气的温度。在该实施例中，可以参照温度信息来控制第二冷却回路的操作条件，特别是冷却能力。在温度（例如冷却回路的冷却流体的温度）超过限定的临界最大值的情况下，可以通过例如启动第二冷却回路的压缩机或泵来启动第二冷却回路。因此，如果冷却回路的冷却流体的温度下降到临界最大值以下，则可停止第二冷却回路的操作。限定的临界最大值可对应于冷却系统在不使第二冷却回路操作的情况下的最大可能冷却能力。冷却系统的最大可能冷却能力还可取决于诸如环境空气的温度的另外的条件。在本专利技术的更复杂的实施例中，可以连续地控制第二冷却回路的冷却功率的量。取决于所需冷却功率与由冷却回路提供的冷却功率之间的所确定的差，可以调节由第二冷却回路提供的冷却功率。这可以通过调节第二冷却回路的压缩机或泵的操作功率来实现。可基于例如模型或经验数据来计算冷却系统和/或第二冷却回路的所需冷却能力。另外，可参照描述风力涡轮机的预期功率需求和/或天气预报等的预测信息来控制第二冷却回路的操作。在该实施例中，如果待由风力涡轮机提供的能量的增加和/或由天气条件引起的环境空气的温度的增加即将发生，则可以预先增加冷却功率。冷却装置可被构造成冷却风力涡轮机的发电机或风力涡轮机的毂。发电机的加热由于机械能到电能的转换过程而发生，但也由于由发电机的部件的旋转引起的摩擦而发生。该热量可以通过内部冷却装置传递到冷却回路中，该内部冷却装置可以是直接与发电机接触的热交换装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力涡轮机，包括机舱（2）和冷却回路（3），其中，所述冷却回路（3）包括所述机舱（2）内的至少一个内部冷却装置（5）和所述机舱（2）外部的至少一个外部冷却装置（15），其特征在于，设置有将所述冷却回路（3）与第二冷却回路（4）耦接的热交换装置（9），其中，所述第二冷却回路（4）包括所述机舱（2）外部的另外的外部冷却装置（8）。/n

【技术特征摘要】
20180703 EP 18181439.31.一种风力涡轮机，包括机舱（2）和冷却回路（3），其中，所述冷却回路（3）包括所述机舱（2）内的至少一个内部冷却装置（5）和所述机舱（2）外部的至少一个外部冷却装置（15），其特征在于，设置有将所述冷却回路（3）与第二冷却回路（4）耦接的热交换装置（9），其中，所述第二冷却回路（4）包括所述机舱（2）外部的另外的外部冷却装置（8）。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第二冷却回路（4）包括压缩机（18）、膨胀阀（19）和蒸发器（22），其中，所述蒸发器（22）热耦接到所述热交换装置（9）或是所述热交换装置（9）的一部分，其中，所述另外的外部冷却装置（8）是冷凝器。


3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述热交换装置（9）在所述冷却回路（3）中相对于所述外部冷却装置（15）位于上游或下游。


4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，所述外部冷却装置（15）和/或所述另外的外部冷却装置（8）安装在所述机舱（2）的舱盖（16）上。


5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，设置了控制装置（21），其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：G艾罗尔迪，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK