一种风力发电机液体强迫冷却系统技术方案

本实用新型专利技术属于风电机组发电机冷却技术领域，具体涉及一种风力发电机液体强迫冷却系统，目的是提供一种能够既适用于国内风场风沙、盐雾、降雨以及-40℃低温的恶劣环境，又能够有效减少冷却方式造成的额外功率损耗的冷却系统。该系统包括冷却盘管(1)、冷却盘管安装装置(2)、导热结构(3)、冷却泵(4)和外部换热器(5)。本实用新型专利技术采用紧密贴合的冷却盘管和冷却盘管安装装置，并配备自然风冷的外部换热器，使用适应-40℃低温环境的防冻液作为冷却液，能够在降低能耗的前提下实现在恶劣环境下的风力发电机的强迫冷却，满足了该新型MW级风电机组发电机对冷却系统的需求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种风力发电机液体强迫冷却系统
本技术属于风电机组发电机冷却
，具体涉及一种风力发电机液体强迫冷却系统。
技术介绍
现有的风电机组发电机冷却方式有机壳表面自然冷却、开启通风冷却、密闭通风循环冷却等方式。表面自然冷却方式发电机热量通过机壳表面传递给周围介质，为增加散热面积， 机壳表面常加冷却筋。该方式结构简单，但散热能力偏低，为减少发电机的发热，只能通过增大发电机的磁负荷来弥补，一般与开启通风冷却联合使用。开启通风冷却方式发电机的冷却结构为开放式结构，将电机外部的冷空气直接送入发电机内，吸收热量后向周围环境排出。该方式结构简单、冷却效果好，没有额外损耗。 常用于一般清洁、无腐蚀环境，在欧洲风机上应用较为普遍。在国内风电发电机初期多采用此种冷却方式，但国内风场多风沙多盐雾多降雨的状况，对发电机内部的绝缘影响较大。密闭通风循环冷却方式一次冷却介质(发电机内部空气)与周围环境隔离自成闭合循环回路。一次冷却介质吸热后通过回路中的冷却器将热量传递给二次冷却介质带出机外，由于需两次冷却，一次冷却介质温度要比开启通风冷却直接送入发电机内部的环境空气温度要高约15°C，冷却效果相对开启通风冷却方式略差。按二次冷却介质不同可分为空空冷却和空水冷却两种方式，而且可在风沙盐雾条件下使用。但空空冷却需要配空空换热器及轴流风机，占用空间较大，而空水冷却则需配套空水冷却器、轴流风机、二次水冷循环泵及水冷换热器，额外损耗较大。对于MW级风电机组发电机，如果采用密闭通风循环冷却方式，冷却设备多达15kW 以上的功率损耗，而采用液体强迫冷却方式，冷却设备额外损耗只有2 4kW。对于某新型丽级风电机组发电机，既要求适应国内风场风沙、盐雾、降雨以及-40°C低温的恶劣环境， 有效控制温度升高、提高发电机性能，又要求适应国内风场价格竞争的条件，力求降低成本，减少冷却方式造成的额外功率损耗。现有的冷却系统均不能满足该新型MW级风电机组发电机对冷却系统的需求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够既适用于国内风场风沙、盐雾、降雨以及-40°C 低温的恶劣环境，又能够有效减少冷却方式造成的额外功率损耗的风力发电机液体强迫冷却系统。本技术是这样实现的一种风力发电机液体强迫冷却系统，包括冷却盘管、冷却盘管安装装置、导热结构、冷却泵和外部换热器；冷却盘管与冷却泵和外部换热器连接，安装在冷却盘管安装装置内；冷却盘管安装装置为开有凹槽的环状结构，冷却盘管安装装置安装在风力发电机定子支架与绕组叠片之间；导热结构为固化的导热硅胶，安装在冷却盘管与冷却盘管安装装置的凹槽之间；冷却泵与冷却盘管、外部换热器分别连接。如上所述的冷却盘管为圆形铜管。如上所述圆形铜管的表面经过钝化处理。如上所述冷却盘管安装装置凹槽的上半部为矩形、下半部为半椭圆、椭圆的长轴方向与凹槽的上端面平行，该结构的内径与风力发电机的定子外径相同。如上所述的冷却盘管安装装置是风力发电机的定子外筒体。如上所述冷却盘管安装装置凹槽的截面椭圆部分的周长为冷却盘管截面圆周周长的一半。如上所述的导热结构为固化的导热硅胶，覆盖冷却盘管，填补冷却盘管安装装置的顶部与绕组叠片底部的之间的狭缝。如上所述的外部换热器为自然风冷的换热器。本技术的有益效果在于本技术采用紧密贴合的冷却盘管和冷却盘管安装装置，并配备自然风冷的外部换热器，使用适应_40°C低温环境的防冻液作为冷却液，能够在降低能耗的前提下实现在恶劣环境下的风力发电机的强迫冷却，满足了该新型MW级风电机组发电机对冷却系统的需求。附图说明图1是本技术的一种风力发电机液体强迫冷却系统的结构示意图；图2是图1中冷却盘管、冷却盘管安装装置和导热结构局部的结构示意图；图中，1.冷却盘管，2.冷却盘管安装装置，3.导热结构，4.冷却泵，5.外部换热器。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术的一种风力发电机液体强迫冷却系统进行详细的介绍如图1、2所示，一种风力发电机液体强迫冷却系统，包括冷却盘管1、冷却盘管安装装置2、导热结构3、冷却泵4和外部换热器5。其中，冷却盘管1为圆形铜管，与冷却泵4和外部换热器5连接，冷却盘管1安装在冷却盘管安装装置内，在本实施例中，圆形铜管的表面经过钝化处理。冷却盘管安装装置 2为开有凹槽的环状结构，凹槽的上半部为矩形、下半部为半椭圆、椭圆的长轴方向与凹槽的上端面平行，冷却盘管安装装置2的内径与风力发电机的定子外径相同。冷却盘管安装装置2安装在风力发电机定子支架与绕组叠片之间。在其他实施例中，冷却盘管安装装置2也可以是风力发电机的定子外筒体。上述凹槽截面椭圆部分的周长为冷却盘管1截面圆周周长的一半。冷却盘管1安装在冷却盘管安装装置2凹槽中，安装时，通过绕组叠片连接螺栓施加一定的预紧力矩挤压冷却盘管1，使冷却盘管1的下半部与冷却盘管安装装置2凹槽下半部紧密贴合，从而提高冷却盘管1的传热效果。导热结构3为固化的导热硅胶，用于有效增加冷却盘管1与盘管安装装置之间的传热系数。它安装在冷却盘管1与冷却盘管安装装置2的凹槽之间，以覆盖冷却盘管1，并填补冷却盘管安装装置2的顶部与绕组叠片底部的之间的狭缝。通过在冷却盘管1与冷却盘管安装装置2凹槽之间填充导热硅胶，使冷却盘管1与安装装置凹槽之间的导热系数，由狭缝中空气气隙的0.02W/(m.K)提高到1.8W/(m.K)以上，大大提高了冷却盘管1与冷却盘管安装装置2之间的导热系数。冷却泵4与冷却盘管1、外部换热器5分别连接，使冷却液在冷却盘管1与外部换热器5之间循环冷却。冷却泵4为成熟产品，可从市场上购得。外部换热器5为自然风冷的换热器，考虑到风电机组只有年运行时间中约1/3时间满载运行，对冷却系统换热要求最高，此时环境的风速也较高；而当风速降低时，发电机温升也会相应降低，根据风电机组发电机这一特殊运行特性，在冷却系统换热器的选型时， 改变常规采用的强制风冷的散热方式，采用自然风冷的板翅式高效换热器，换热器迎风布置在发电机的后上方，通过流通换热器的自然风对换热器进行冷却，从而省去了常规强制冷却所需的轴流风机，进一步降低了冷却系统的能耗。外部换热器5为成熟产品，可从市场上购得。工作时首先向风力发电机液体强迫冷却系统加入冷却液。冷却液为适应-40°C低温环境的防冻液。风力发电机工作时，绕组热量通过绕组叠片底部以及冷却盘管安装装置2传递给冷却盘管1。冷却泵4将被加热的冷却液循环到外部换热器5进行冷却，冷却后返回冷却盘管1。本技术采用紧密贴合的冷却盘管和冷却盘管安装装置，并配备自然风冷的外部换热器，使用适应_40°C低温环境的防冻液作为冷却液，能够在降低能耗的前提下实现在恶劣环境下的风力发电机的强迫冷却，满足了该新型MW级风电机组发电机对冷却系统的需求。权利要求1.一种风力发电机液体强迫冷却系统，其特征在于包括冷却盘管(1)、冷却盘管安装装置O)、导热结构(3)、冷却泵(4)和外部换热器(5)；冷却盘管(1)与冷却泵(4)和外部换热器(5)连接，安装在冷却盘管安装装置O)内；冷却盘管安装装置(2)为开有凹槽的环状结构，冷却盘管安装装置(2)安装在风力发电机定子支架与绕组叠片之间；导热结构(3) 安装在冷却盘管(1)与冷却盘管安装装置O)的凹槽之间；冷却泵(4)与冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆瑞军，孟醒，杨峰，谢园奇，王铭，
申请(专利权)人：北京万源工业有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：