空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法技术方案

本发明专利技术涉及一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法。空气冷却系统设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，其包括：各自独立运行的两个以上的子系统，每个子系统包括：除湿装置，设置于机舱的壁部且与机舱连通；驱动设备，设置于机舱内，以将外界冷却空气经除湿装置引入机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换；其中，两个以上子系统的驱动设备同时运行，以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。该空气冷却系统扩展了空气冷却系统的功能性。

Air cooling system, wind turbine and its cooling method

【技术实现步骤摘要】
空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法
本专利技术涉及冷却
，特别是涉及一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法。
技术介绍
风力发电是最接近商业化的可再生能源技术之一，是可再生能源发展的重点。风力发电机组中的电机在运行过程中存在热损耗，其主要包括：电磁损耗，即绕组中由于欧姆阻抗产生的焦耳热，即铜损；铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗等，即铁耗；以及不可避免的杂散损耗；若为永磁电机，则还包括磁钢损耗。这些损耗使电机运行时释放出大量的热量，而这些热量不仅会对电机本身及其绝缘结构造成一定的冲击，导致缩短绝缘寿命甚至绝缘失效，还会导致电机的输出功率不断下降。随着风力发电机组的快速发展，机组的单机容量不断增加，风力发电机机组的损耗不断提高，冷却系统的设计越来越重要。尤其当风力发电机组处于风沙较大、潮湿低温、高盐等环境恶劣的工况时，对冷却系统的功能要求也更严苛。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种空气冷却系统、风力发电机组及其冷却方法，该空气冷却系统可以实现包括冷却功能的多重功能。一方面，本专利技术提出了一种空气冷却系统，该空气冷却系统设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，其至少包括：各自独立运行的两个以上的子系统，每个子系统包括：除湿装置，设置于机舱的壁部且与机舱连通；驱动设备，设置于机舱内，以将外界冷却空气经除湿装置引入机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换；其中，两个以上子系统的驱动设备同时运行，以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。根据本专利技术的一个方面，第一功能为对风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者，第二功能为对除湿装置进行除冰。根据本专利技术的一个方面，两个以上子系统的结构相同。根据本专利技术的一个方面，每个子系统还包括：第一管道，具有位于机舱内的第一端和位于机舱外的第二端，驱动设备对应于第一管道的第一端设置，除湿装置对应于第一管道的第二端设置于机舱的壁部；第二管道，其一端连接发电机的出气口，另一端经与第一管道交汇后延伸至机舱外与外界冷却空气连通，以将发电机的出气口排放的部分高温空气与进入第一管道的冷却空气进行混合。根据本专利技术的一个方面，该空气冷却系统还包括温度传感器和与温度传感器电连接的控制器，当温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，控制器控制两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以对每个子系统的除湿装置进行除冰。根据本专利技术的一个方面，每个子系统还包括调节阀，调节阀设置于第一管道与第二管道的交汇处，以调节由第二管道进入第一管道的高温空气的流量。根据本专利技术的一个方面，每个子系统还包括过滤装置，过滤装置将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第一管道和驱动设备位于第一空腔。根据本专利技术的一个方面，过滤装置包括隔离支架和设置于隔离支架上的过滤组件，隔离支架与机舱的壁部连接，且沿第一空腔内的空气流动方向渐缩设置。根据本专利技术的一个方面，过滤组件包括靠近第一空腔设置的第一过滤件和靠近第二空腔设置的第二过滤件，且第二过滤件的滤网孔径小于第一过滤件的滤网孔径。根据本专利技术的一个方面，每个子系统还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第二管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。根据本专利技术的一个方面，空气冷却系统还包括第三管道，发电机还设置有辅助出气口，辅助出气口设置于机舱内或者机舱外，第三管道的一端连接辅助出气口，另一端与外界连通。根据本专利技术的一个方面，发电机的辅助出气口对应于机舱内设置；每个子系统还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第三管道连通，以将发电机产生的高温空气通过多个子管道排放至机舱外。根据本专利技术的一个方面，两个以上子系统的多个子管道在机舱内沿周向交替分布。根据本专利技术的一个方面，两个以上子系统的第二管道分体设置或者一体设置。另一方面，本专利技术还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括：发电机；机舱，与所述发电机连接；以及如前所述的任一种空气冷却系统，该空气冷却系统设置于机舱与发电机的进气口之间。另一方面，本专利技术还提供了一种如前所述的风力发电机组的冷却方法，该冷却方法包括：获取运行指令信息，所述运行指令包括第一指令和第二指令；当获取第一指令时，同时启动N个子系统的驱动设备，以实现第一功能，其中，N≥2；当获取第二指令时，N个子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，以实现第二功能。根据本专利技术的一个方面，实现第一功能包括：同时启动N个子系统的驱动设备，每个子系统至少包括设置于机舱的壁部且与机舱连通的除湿装置和设置于机舱内的驱动设备；外界冷却空气在N个子系统的驱动设备的作用下，经除湿装置进入所述机舱，与由发电机的出气口排放的部分高温空气混合，并与机舱的发热部件和/或发电机进行热交换。根据本专利技术的一个方面，实现第二功能包括：监测机舱外的环境温度是否低于预定温度；如果是，则启动N个子系统中第i个子系统的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子系统中其余子系统的除湿装置进行除冰，其中，1≤i<N；关闭第i个子系统的驱动设备，启动第i+1个子系统的驱动设备，运行预定时间，实现对N个子系统中其余子系统的除湿装置进行除冰，以实现第二功能。本专利技术提供的一种空气冷却系统及风力发电机组，通过在风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间设置各自独立运行的两个以上子系统，且两个以上子系统的驱动设备同时运行时，可以实现第一功能；两个以上子系统的驱动设备分别交替运行预定时间，可以实现第二功能，充分利用发电机的余热，将两个子系统协同作用，扩展了空气冷却系统的功能性。另外，两个以上子系统各自独立运行，当其中一个子系统发生故障后，不会影响另一个子系统的运行，提高了空气冷却系统的容错性和可靠性；并且空气冷却系统冷却效率高、结构简单紧凑、占用空间小，成本较低，便于维护。另外，本专利技术提供的一种风力发电机组的冷却方法，根据接收的不同指令，可以实现不同的功能，提高了风力发电机组的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种空气冷却系统的结构示意图；图2是图1所示的空气冷却系统的机舱内的管路布局结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；图4本专利技术实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；图5是图4所示的空气冷却系统的机舱内的管路布局结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的另一种空气冷却系统的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种风力发电机组的冷却方法的流程框图。其中：M-发电机；C-机舱；In-进气口；O-出气口；A-辅助出气口；S-子系统；F-过滤件；C1-第一空腔；C2-第二空腔；1-第一管道；11-第一端；12-第二端；2-除湿装置；3-驱动设备；4-第二管道；41-子管道；42-第一循环风机；5-调节阀；6-过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气冷却系统，设置于风力发电机组的机舱(C)与发电机(M)的进气口(In)之间，其特征在于，所述空气冷却系统包括各自独立运行的两个以上的子系统(S)，每个所述子系统(S)至少包括：/n除湿装置(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；/n驱动设备(3)，设置于所述机舱(C)内，以将外界冷却空气经所述除湿装置(2)引入所述机舱(C)，与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的部分高温空气混合，并与所述机舱(C)的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换；/n其中，两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)同时运行，以实现第一功能；两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以实现第二功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种空气冷却系统，设置于风力发电机组的机舱(C)与发电机(M)的进气口(In)之间，其特征在于，所述空气冷却系统包括各自独立运行的两个以上的子系统(S)，每个所述子系统(S)至少包括：
除湿装置(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；
驱动设备(3)，设置于所述机舱(C)内，以将外界冷却空气经所述除湿装置(2)引入所述机舱(C)，与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的部分高温空气混合，并与所述机舱(C)的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换；
其中，两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)同时运行，以实现第一功能；两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以实现第二功能。


2.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，所述第一功能为对所述风力发电机组进行冷却、除湿和除盐中的至少一者，所述第二功能为对所述除湿装置(2)进行除冰。


3.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，两个以上所述子系统(S)的结构相同。


4.根据权利要求2所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括：
第一管道(1)，具有位于所述机舱(C)内的第一端(11)和位于所述机舱(C)外的第二端(12)，所述驱动设备(3)对应于所述第一管道(1)的所述第一端(11)设置，所述除湿装置(2)对应于所述第一管道(1)的所述第二端(12)设置于所述机舱(C)的壁部；
第二管道(5)，其一端连接所述发电机(M)的所述出气口(O)，另一端经与所述第一管道(1)交汇后延伸至所述机舱(C)外与外界冷却空气连通，以将所述发电机(M)的所述出气口(O)排放的部分高温空气与进入所述第一管道(1)的冷却空气进行混合。


5.根据权利要求2或4所述的空气冷却系统，其特征在于，所述空气冷却系统还包括温度传感器和与所述温度传感器电连接的控制器，当所述温度传感器监测的外界环境温度低于预定温度时，所述控制器控制两个以上所述子系统(S)的所述驱动设备(3)分别交替运行预定时间，以对每个所述子系统(S)的所述除湿装置(2)进行除冰。


6.根据权利要求4所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括调节阀(5)，所述调节阀(5)设置于所述第一管道(1)与所述第二管道(4)的交汇处，以调节由所述第二管道(4)进入所述第一管道(1)的高温空气的流量。


7.根据权利要求4所述的空气冷却系统，其特征在于，每个所述子系统(S)还包括过滤装置(6)，所述过滤装置(6)将所述机舱(C)的内部空间分隔为第一空腔(C1)和第二空腔(C2)，所述第一管道(1)和所述驱动设备(3)位于所述第一空腔(C1)。


8.根据权利要求7所述的空气冷却系统，其特征在于，所述过滤装置(6)包括隔离支架(61)和设置于所述隔离支架(61)上的过滤组件，所述隔离支架(61)与所述机舱(C)的壁部连接，且沿所述第一空腔(C1)内的空气流动方向渐缩设置。


9.根据权利要求8所述的空气冷却系统，其特征在于，所述过滤组件包括靠近所述第一空腔(C1)设置的第一过滤件(621)和靠近所述第二空腔(C2)设置的第二过滤件(622)，且所述第二过滤件(622)的滤网孔径小于所述第一过滤件...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洛林，彼得·海赛尔伦德·瑟琳森，张敬祎，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65