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：第一除湿系统，设置于机舱的壁部且与机舱连通；第二除湿系统，设置于机舱内，并将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第二空腔朝向发电机的出气口设置；驱动设备，位于第一空腔内；其中，外界冷却空气在驱动设备的作用下，经第一除湿系统后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合，混合空气进入第一空腔，经第二除湿系统后进入第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。该空气冷却系统同时解决了除湿与冷却问题。

【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。随着海上风力发电机组的快速发展，机组的单机容量不断增加，进而直接带来风力发电机机组损耗的不断提高，电机的冷却系统将占据更大的机舱空间。对于风沙较大或工作环境恶劣的工况，尤其对于海上盐雾环境，对冷却系统的设计要求也更严苛。
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同时解决风力发电机组的除湿与冷却的问题。一方面，本专利技术提出了一种空气冷却系统，其设置于风力发电机组的机舱与发电机的进气口之间，该空气冷却系统包括：第一除湿系统，设置于机舱的壁部且与机舱连通；第二除湿系统，设置于机舱内，并将机舱的内部空间分隔为第一空腔和第二空腔，第二空腔朝向发电机的出气口设置；驱动设备，设置于机舱内；其中，外界空气在驱动设备的作用下，经第一除湿系统后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合，混合空气进入第一空腔，经第二除湿系统后进入第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。根据本专利技术的一个方面，调节由发电机的出气口排放的高温空气的流量，以使第一空腔内的混合空气具有预定的相对湿度。根据本专利技术的一个方面，空气冷却系统包括各自独立运行的两个以上子系统，每个子系统的结构不同。根据本专利技术的一个方面，空气冷却系统还包括：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，第一除湿系统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，空气冷却系统还包括各自独立运行的两个以上子系统，每个子系统至少包括：第一管道、第一除湿系统、驱动设备和第二管道，两个以上子系统的第一管道和驱动设备位于第一空腔内。根据本专利技术的一个方面，空气冷却系统还包括第一调节阀，第一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。根据本专利技术实施例的一个方面，第二除湿系统包括：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；除湿装置，设置于隔离支架上且位于空气流动的下游端；第三管道，其一端与第二管道连通，另一端与除湿装置连接，以将高温空气引流至除湿装置。根据本专利技术的一个方面，除湿装置包括具有容纳腔的转轮和设置于容纳腔内的吸湿颗粒，第三管道穿过转轮，以将容纳腔分为除湿区域和吸湿区域，第三管道的高温空气加热除湿区域的吸湿颗粒，并将除湿区域的潮湿空气处理为干燥空气。根据本专利技术的一个方面，除湿装置还包括驱动电机和传动带，驱动电机设置于机舱内，传动带设置于驱动电机的输出轴与转轮之间，以带动所述转轮相对于所述隔离支架可转动。根据本专利技术的一个方面，第二除湿系统还包括第二调节阀，第二调节阀设置于第三管道与第二管道的连接处，以调节由第二管道进入第三管道的高温空气的流量。根据本专利技术的一个方面，空气冷却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四管道，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，第四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部设置；空气冷却系统还包括设置于机舱内且与外界连通的多个子管道，多个子管道与第四管道连通，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，两个以上子系统的第二管道分体设置或者一体设置。根据本专利技术的一个方面，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，以对每个子系统的第一除湿系统进行除冰。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，与发电机连接；以及如前所述的任一种空气冷却系统，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，其包括：外界冷却空气在驱动设备的作用下经第一除湿系统后，与由发电机的出气口排放的高温空气混合；混合空气进入机舱的第一空腔后经第二除湿系统进入机舱的第二空腔，并与第二空腔内的发热部件和/或发电机进行热交换。根据本专利技术的一个方面，冷却方法还包括：监测机舱外的环境温度是否低于预定温度，风力发电机组的空气冷却系统包括各自独立运行的N个子系统，N≥2，每个子系统至少包括第一除湿系统和驱动设备；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第一除湿系统进行除冰，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第一除湿系统进行除冰；如果否，则启动N个子系统中的至少一个子系统的驱动设备并运行。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空气冷却系统，其包括设置于机舱的壁部且与机舱连通的第一除湿系统和设置于机舱内的第二除湿系统，可以同时解决风力发电机组的除湿及冷却问题，且整体结构简单紧凑、占用空间小，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，通过对外界冷却空气进行两级除湿后再与机舱内的发热部件和/或发电机进行热交换，同时解决了风力发电机组的除湿及冷却问题。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。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中的除湿装置的结构示意图；图3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4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另一种空气冷却系统的结构示意图；图8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。...

【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：/n第一除湿系统(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；/n第二除湿系统(4)，设置于所述机舱(C)内，并将所述机舱(C)的内部空间分隔为第一空腔(C1)和第二空腔(C2)，所述第二空腔(C2)朝向所述发电机(M)的出气口(O)设置；/n驱动设备(3)，位于所述第一空腔(C1)内；/n其中，外界冷却空气在所述驱动设备(3)的作用下，经所述第一除湿系统(2)后与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气混合，混合空气进入所述第一空腔(C1)，经所述第二除湿系统(4)后进入所述第二空腔(C2)，并与所述第二空腔(C2)内的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换。/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：
第一除湿系统(2)，设置于所述机舱(C)的壁部且与所述机舱(C)连通；
第二除湿系统(4)，设置于所述机舱(C)内，并将所述机舱(C)的内部空间分隔为第一空腔(C1)和第二空腔(C2)，所述第二空腔(C2)朝向所述发电机(M)的出气口(O)设置；
驱动设备(3)，位于所述第一空腔(C1)内；
其中，外界冷却空气在所述驱动设备(3)的作用下，经所述第一除湿系统(2)后与由所述发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气混合，混合空气进入所述第一空腔(C1)，经所述第二除湿系统(4)后进入所述第二空腔(C2)，并与所述第二空腔(C2)内的发热部件和/或所述发电机(M)进行热交换。


2.根据权利要求1所述的空气冷却系统，其特征在于，调节由所述发电机(M)的出气口(O)排放的高温空气的流量，以使所述第一空腔(C1)内的混合空气具有预定的相对湿度。


3.根据权利要求1所述的空气冷却系统，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子系统(S)，每个所述子系统(S)的结构相同。


4.根据权利要求1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：
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，所述第一除湿系统(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4所述的空气冷却系统，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子系统(S)，每个所述子系统(S)至少包括：所述第一管道(1)、所述第一除湿系统(2)、所述驱动设备(3)和所述第二管道(5)，两个以上所述子系统(S)的所述第一管道(1)和所述驱动设备(3)位于所述第一空腔(C1)内。


6.根据权利要求4或5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第一调节阀(6)，所述第一调节阀(6)设置于所述第一管道(1)与所述第二管道(5)的交汇处，以调节由所述第二管道(5)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或5所述的空气冷却系统，其特征在于，所述第二除湿系统(4)包括：
隔离支架(41)，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；
除湿装置(42)，设置于所述隔离支架(41)上且位于空气流动的下游端；
第三管道(7)，其一端与所述第二管道(5)连通，另一端与所述除湿装置(42)连接，以将高温空气引流至所述除湿装置(42)。


8.根据权利要求7所述的空气冷却系统，其特征在于，所述除湿装置(42)包括具有容纳腔的转轮(421)和设置于所述容纳腔内的吸湿颗粒(422)，所述第三管道(7)穿过所述转轮(421)，以将所述容纳腔分为除湿区域(A1)和吸湿区域(A2)，所述第三管道(7)的高温空气加热所述除湿区域(A1)的所述吸湿颗粒(422)，以将所述除湿区域(A1)的潮湿空气处理为干燥空气。


9.根据权利要求7所述的空气冷却系统，其特征在于，所述除湿装置(42)还包括驱动电机(423)和传动带(424)，所述驱动电机(423)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洛林，方涛，彼得·海赛尔伦德·瑟琳森，
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