CN116398372A - 一种电励磁风力发电机用塔架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电励磁风力发电机用塔架，涉及风力发电技术领域，包括机舱和位于机舱下方的塔架，发电机固定于机舱内部，通过偏航轴承与塔架连接，发电机轴内部具有线缆通道，发电机尾部安装有滑环，滑环与风力发电机的动力电源、控制系统及通讯系统连接；塔架靠近机舱端内部由上至下依次设置有电缆平台、励磁平台及箱变平台；变流器位于励磁平台上，其通过励磁电缆、滑环与发电机转子的线圈连接，变流器为发电机转子提供交流励磁电源；发电机定子通过发电机动力输出电缆与固定于箱变平台上的箱变连接。通过本发明提供的塔架，建造成本低，塔架散热性能优良，同时机舱和发电机的重心与塔架中心线重合，避免了塔架共振情况的发生。

Description

一种电励磁风力发电机用塔架

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体的说是涉及一种电励磁风力发电机用塔架。

背景技术

常规永磁风力发电机或者电励磁风力发电机由于发电机直径较大，一般发电机安装在机舱外部，且将发电机前置，并位于叶轮和机舱之间，由此导致机舱和发电机重心偏离塔架中心线，偏航刹车片磨损严重，且容易产生塔架共振，对塔架载荷要求较高，同时机组容量越大，此问题越明显。

常规永磁风力发电机或者电励磁风力发电机的塔架只是起支撑发电机的作用，为了有效的利用风能，现在的塔架建造越来越高，塔架不能有效的散热和节省电缆长度，消耗了大量的资源和建造成本。

因此，如何提供一种电励磁风力发电机用塔架，降低机舱至塔底的电缆成本，提升塔架的散热性能，方便技术人员的施工和检修工作，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电励磁风力发电机用塔架，旨在解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电励磁风力发电机用塔架，包括：机舱和位于所述机舱下方的塔架；

发电机固定于所述机舱内部，其底部通过偏航轴承与所述塔架连接，并位于所述塔架上方；发电机轴一端与风力发电机轮毂连接，所述发电机轴内部具有用于容纳所述机舱至所述风力发电机轮毂线缆的通道，所述发电机尾部安装有滑环，所述滑环与风力发电机的动力电源、控制系统及通讯系统连接；

所述塔架靠近所述机舱端内部由上至下依次设置有电缆平台、励磁平台及箱变平台；变流器位于所述励磁平台上，其通过励磁电缆、所述滑环与发电机转子的线圈连接，所述变流器为发电机转子提供交流励磁电源；发电机定子通过发电机动力输出电缆与固定于所述箱变平台上的箱变连接。

通过以上技术方案，本发明提供的电励磁风力发电机塔架，充分利用了塔架的内部空间，塔架结构更加紧凑，减轻了塔架承受的荷载，能有效避免塔架共振问题的产生。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述励磁平台上还固定有励磁柜，所述励磁柜通过励磁线缆、滑环与所述发电机转子线圈连接，所述励磁柜输出直流电为所述发电机转子励磁；所述变流器通过发电机动力电缆与发电机定子连接，所述变流器将发电机电能转换为频率恒定的电能，所述变流器输出的电能经过固定于所述箱变平台上的箱变升压、通过高压电缆送至塔底。将变流器、励磁系统、箱变安装在距离机舱较近的塔架内部，箱变至塔底使用10Kv及以上电压等级的电缆传输电能，由于输电电压升高，电缆截面积减小，可大幅降低机舱至塔底的电缆成本。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述变流器的液冷循环管路、励磁柜的液冷循环管路分别通过一励磁平台循环泵、一冷却管道与塔架散热夹层连接构成冷却循环系统，所述塔架散热夹层截面为环形腔室，其内部充满冷却液，所述塔架对应所述励磁平台处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为所述塔架散热夹层，所述塔架散热夹层的设置高度取决于所述变流器和/或所述励磁柜产生的热量。提高了塔架的散热性能。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述塔架靠近所述机舱处安装有若干塔架排风风机，所述塔架底部设置有进风口，所述电缆平台、所述励磁平台及所述箱变平台上均设置有通风孔。塔架散热夹层的内壁和外壁将热量释放到塔架外部的和塔架内部的空气中，防止塔架内部温度过高。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述励磁平台对应的通风孔处设置有用于挡液的环形挡液环，所述励磁平台底板下部安装有排液通道。在变流器或者励磁柜液冷循环系统出现漏液时，可防止冷却液污染塔架内壁，同时可将变流器或者励磁柜液冷循环系统产生的漏液从塔底排液通道中排出。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述箱变的液冷循环管路通过一箱变平台循环泵、一变压器油管路与箱变平台塔架散热夹层连接构成冷却循环系统，所述箱变平台塔架散热夹层截面为环形，其内部充满变压器油，所述塔架对应所述箱变平台处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为箱变平台塔架散热夹层，所述箱变平台塔架散热夹层的设置高度取决于所述箱变产生的热量。箱变散热同样采用冷却液的方式，减少塔架的建造成本。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述箱变平台对应的通风孔处设置有用于挡油的挡油环，所述箱变平台底板下部安装有一排液通道。箱变平台塔架散热夹层的内壁和外壁将热量释放到塔架外部的和塔架内部的空气中，在箱变液冷循环系统出现漏液时，可防止冷却液污染塔架内壁，同时可将箱变液冷循环系统产生的漏液从塔底排液通道中排出。

优选的，在上述一种电励磁风力发电机用塔架中，所述偏航轴承下方设置有偏航平台，在所述偏航平台上方所述塔架的外壁上开人孔，在所述偏航平台的下方设置有所述电缆平台，所述偏航平台与所述电缆平台之间设置有电缆支架。维护人员可从偏航平台进入机舱，对风力发电机进行检修维护，电缆支架可以用来承载发电机动力输出电缆的部分重量。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种电励磁风力发电机用塔架，塔架能够承载发电机动力输出电缆的重量，减轻了发电机的荷载；塔架采用冷却液的方式进行散热，减少了建造成本，塔架散热夹层的内壁和外壁将热量释放到塔架外部的和塔架内部的空气；为了预防冷却循环系统故障情况的发生，还设置了排液通道，可将塔架液冷循环系统产生的漏液从塔底排液通道排出，可以防止冷却液污染塔架内壁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的电励磁风力发电机结构示意图；

图2附图为本发明提供的励磁平台俯视图；

图3附图为本发明提供的箱变平台俯视图。

其中：

101-导流罩；102-气流走向；103-轮毂冷凝器；104-叶片；105-风力发电机轮毂；106-压缩机一；107-压缩机二；108-压缩机三；109-单向阀；112-膨胀阀；

201-机舱；202-机舱支架；203-测风支架；

301-发电机；302-发电机定子电枢；303-发电机转子；304-发电机出风口；305-滑环；306-发电机轴；307-发电机后轴承；308-发电机后置风扇；309-发电机前置风扇蒸发器；310-发电机进风口；311-发电机前轴承；312-励磁电缆；314-冷媒管道；

401-偏航轴承，402-人孔；403-塔架排风风机；404-发电机动力输出电缆；405-塔架；406-偏航平台；407-电缆平台；408-电缆支架；

501-塔架散热夹层；502-变流器；503-励磁平台循环泵；504-励磁柜；505-励磁平台；506-冷却管道；508-通风孔；509-挡液环；510-排液通道；

601-箱变平台塔架散热夹层；602-箱变；603-高压电缆；604-箱变平台循环泵；605-箱变平台；606-变压器油管道；609-挡油环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见附图1，本发明实施例公开了一种电励磁风力发电机用塔架，包括：机舱201和位于机舱201下方的塔架405；

发电机301固定于机舱201内部，其底部通过偏航轴承401与塔架405连接，并位于塔架405上方；发电机轴306一端与风力发电机轮毂105连接，发电机轴306内部具有用于容纳机舱201至风力发电机轮毂105线缆的通道，发电机301尾部安装有滑环305，滑环305与风力发电机的动力电源、控制系统及通讯系统连接；

塔架405靠近机舱201端内部由上至下依次设置有电缆平台407、励磁平台505及箱变平台605；变流器502位于励磁平台505上，其通过励磁电缆312、滑环305与发电机转子303的线圈连接，变流器502为发电机转子303提供交流励磁电源；发电机定子通过发电机动力输出电缆404与固定于箱变平台605上的箱变602连接。

进一步地，为了优化上述技术方案，励磁平台505上还固定有励磁柜504，励磁柜504通过励磁线缆312、滑环305与发电机转子303线圈连接，励磁柜504输出直流电为发电机转子303励磁；变流器502通过发电机动力电缆404与发电机定子连接，变流器502将发电机电能转换为频率恒定的电能，变流器502输出的电能经过固定于箱变平台605上的箱变602升压、通过高压电缆603送至塔底。

进一步地，为了优化上述技术方案，变流器502、励磁柜504通过冷却液进行散热，具体如下，参见附图2，变流器502的液冷循环管路和励磁柜504的液冷循环管路分别通过一励磁平台循环泵503、一冷却管道506与塔架散热夹层501连接构成冷却循环系统，所述塔架散热夹层501截面为环形腔内部充满冷却液，所述塔架405对应所述励磁平台505处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为所述塔架散热夹层501，所述塔架散热夹层501的设置高度取决于所述变流器502、所述励磁柜504产生的热量。

进一步地，为了优化上述技术方案，塔架散热夹层501的内壁和外壁将热量释放到塔架外部的和塔架内部的空气中，为防止塔架405内部温度过高，塔架405靠近机舱201处安装有若干塔架排风风机403，塔架405设置进风口，外部气体通过进风口进入内部，电缆平台407、励磁平台505及箱变平台605上均设置有通风孔508。

进一步地，为了优化上述技术方案，励磁平台505对应的通风孔508处设置有用于挡液的环形挡液环509，在变流器502或者励磁柜504液冷循环系统出现漏液时，可防止冷却液污染塔架405内壁；挡液环为竖直方向平行于塔架内部的圆环，底部与励磁平台505连接，励磁平台505底板下部安装有排液通道510，可将变流器502或者励磁柜504液冷循环系统产生的漏液从塔底排水孔排出。

参见附图1和附图3，本实施例中箱变散热也采用冷却液方式，箱变602的液冷循环管路通过一箱变平台循环泵604、一变压器油管路606与箱变平台塔架散热夹层601连接构成冷却循环系统，箱变平台塔架散热夹层601截面为环形，其内部充满变压器油，塔架405对应箱变平台605处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为箱变平台塔架散热夹层601，箱变平台塔架散热夹层601的设置高度取决于箱变602产生的热量。

进一步地，为了优化上述技术方案，同样箱变平台塔架散热夹层601的内壁和外壁将热量释放到塔架外部的和塔架内部的空气中；在箱变平台605通风孔处设置有挡油环609，在箱变602液冷循环系统出现漏液时，可防止冷却液污染塔架405内壁，挡油环为竖直方向平行于塔架内壁的圆环，底部与箱变平台605连接，在箱变平台605底板上安装有一排液管道510，可将箱变602液冷循环系统产生的漏液从塔底排水孔排出。

进一步地，为了优化上述技术方案，偏航轴承401下方设置有偏航平台406，在偏航平台406上方塔架405外壁上开人孔402，维护人员可从偏航平台406进入机舱201，对风力发电机进行检修维护；在偏航平台406下方设置有电缆平台407，电缆平台407在发电机动力输出电缆404安装时承载安装人员，偏航平台406至电缆平台407之间设置有电缆支架408，用来承载发电机动力输出电缆404的部分重量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电励磁风力发电机用塔架，包括：机舱(201)和位于所述机舱(201)下方的塔架(405)，其特征在于，发电机(301)固定于所述机舱(201)内部，其底部通过偏航轴承(401)与所述塔架(405)连接，并位于所述塔架(405)上方；发电机轴(306)一端与风力发电机轮毂(105)连接，所述发电机轴(306)内部具有用于容纳所述机舱(201)至所述风力发电机轮毂(105)线缆的通道，所述发电机(301)尾部安装有滑环(305)，所述滑环(305)与风力发电机的动力电源、控制系统及通讯系统连接；

所述塔架(405)靠近所述机舱(201)端内部由上至下依次设置有电缆平台(407)、励磁平台(505)及箱变平台(605)；变流器(502)位于所述励磁平台(505)上，其通过励磁电缆(312)、所述滑环(305)与发电机转子(303)的线圈连接，所述变流器(502)为发电机转子(303)提供交流励磁电源；发电机定子通过发电机动力输出电缆(404)与固定于所述箱变平台(605)上的箱变(602)连接。

2.根据权利要求1所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述励磁平台(505)上还固定有励磁柜(504)，所述励磁柜(504)通过励磁电缆(312)、滑环(305)与所述发电机转子(303)线圈连接，所述励磁柜(504)输出直流电为所述发电机转子(303)励磁；所述变流器(502)通过发电机动力输出电缆(404)与发电机定子连接，所述变流器(502)将发电机电能转换为频率恒定的电能，所述变流器(502)输出的电能经过固定于所述箱变平台(605)上的箱变(602)升压、通过高压电缆(603)送至塔底。

3.根据权利要求2所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述变流器(502)的液冷循环管路、励磁柜(504)的液冷循环管路分别通过一励磁平台循环泵(503)、一冷却管道(506)与塔架散热夹层(501)连接构成冷却循环系统，所述塔架散热夹层(501)截面为环形腔室，其内部充满冷却液，所述塔架(405)对应所述励磁平台(505)处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为所述塔架散热夹层(501)，所述塔架散热夹层(501)的设置高度取决于所述变流器(502)和/或所述励磁柜(504)产生的热量。

4.根据权利要求1所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述塔架(405)靠近所述机舱(201)处安装有若干塔架排风风机(403)，所述塔架(405)底部设置有进风口，所述电缆平台(407)、所述励磁平台(505)及所述箱变平台(605)上均设置有通风孔(508)。

5.根据权利要求4所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述励磁平台(505)对应的通风孔(508)处设置有用于挡液的环形挡液环(509)，所述励磁平台(505)底板下部安装有排液通道(510)。

6.根据权利要求1所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述箱变(602)的液冷循环管路通过一箱变平台循环泵(604)、一变压器油管路(606)与箱变平台塔架散热夹层(601)连接构成冷却循环系统，所述箱变平台塔架散热夹层(601)截面为环形，其内部充满变压器油，所述塔架(405)对应所述箱变平台(605)处内嵌有内环，并与内环形成环形腔室作为箱变平台塔架散热夹层(601)，所述箱变平台塔架散热夹层(601)的设置高度取决于所述箱变(602)产生的热量。

7.根据权利要求1所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述箱变平台(605)对应的通风孔(508)处设置有用于挡油的挡油环(609)，所述箱变平台(605)底板下部安装有一排液通道(510)。

8.根据权利要求1所述的一种电励磁风力发电机用塔架，其特征在于，所述偏航轴承(401)下方设置有偏航平台(406)，在所述偏航平台(406)上方所述塔架(405)的外壁上开人孔(402)，在所述偏航平台(406)与所述电缆平台(407)之间固定有电缆支架(408)。

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