CN118224053A - 冷却系统和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种冷却系统和风力发电机组，冷却系统包括机舱罩、轮毂、散热器以及机舱导流件，轮毂可转动地设置于机舱罩的第一端，轮毂的顶部突出于机舱罩的顶部；散热器固定于机舱罩的上方，且靠近机舱罩的第二端设置；机舱导流件固定于机舱罩的顶部，机舱导流件包括导流罩，导流罩从轮毂朝向散热器底部延伸，导流罩和轮毂的连接处平滑过渡，如此，通过在机舱罩的顶部设置机舱导流件，以将经过轮毂的气体引导至散热器位置处，避免散热器的来流风速由于上述台阶或台阶类似物而受到影响，从而避免了轮毂与机舱罩连接处的台阶而导致挡风效应，提高了散热器的散热速度，从而提高了冷却系统的散热效率。

Description

冷却系统和风力发电机组

技术领域

本公开属于风力发电技术领域，尤其涉及一种冷却系统和风力发电机组。

背景技术

海上大兆瓦机组多采用E-top形式，即发电机、齿轮箱、变流器、变压器等均布局于机舱内。目前，海上大兆瓦机组多采用空-水-空冷却形式，在机舱顶部布置大面积外冷散热器，通过外界空冷冷却流经各部件被加热的冷却液。当海上机组容量等级越来越大时，其散热需求也随之增大，外冷散热器的面积及其风机功率越来越大。对于机组成本和机头重量是个严峻的挑战。

发明内容

本公开的主要目的在于提供一种冷却系统和风力发电机组，以提高散热器的散热速度。

针对上述目的，本公开提供如下技术方案：

本公开的一个方面，提供一种冷却系统，所述冷却系统包括机舱罩、轮毂、散热器以及机舱导流件，所述轮毂可转动地设置于所述机舱罩的第一端，所述轮毂的顶部突出于所述机舱罩的顶部；所述散热器固定于机舱罩的上方，且靠近所述机舱罩的第二端设置；所述机舱导流件固定于所述机舱罩的顶部，所述机舱导流件包括导流罩，所述导流罩从所述轮毂朝向所述散热器底部延伸，所述导流罩和所述轮毂的连接处平滑过渡。

如此，通过在机舱罩的顶部设置机舱导流件，机舱导流件包括导流罩，导流罩从轮毂朝向散热器底部延伸，以将经过轮毂的气体引导至散热器位置处，避免散热器的来流风速由于上述台阶或台阶类似物而受到影响，从而避免了轮毂与机舱罩连接处的台阶而导致挡风效应，提高了散热器的散热速度，从而提高了冷却系统的散热效率。

本公开一示例性实施例，所述导流罩为至少两个，且至少两个所述导流罩沿所述机舱罩的宽度方向间隔设置，相邻所述导流罩之间的缝隙设置为导流通道。如此，通过在相邻的导流罩之间设置导流通道，可以增大通过散热器的来流风速，从而提高冷却系统的散热效率。

具体地，所述机舱导流件还包括导风板，所述导风板设置于相邻的所述导流罩之间，且所述导风板从所述轮毂朝向所述散热器延伸。如此，通过在相邻的导流罩之间形成的导流通道内设置导风板，对来流风进行整流，进一步缩小了来流风的流动空间，从而保证了来流风速，利于散热器散热，尤其对流经散热器底部的来流风进行改善。

可选地，所述导流罩沿所述机舱罩的长度方向与所述散热器间隔设置，且所述导流罩的顶面呈弧面。

本公开一示例性实施例，每个所述导流通道内设置有至少两个导风板，至少两个所述导风板平行且间隔设置，所述导风板从所述轮毂朝向所述散热器延伸。

可选地，至少两个所述导风板自上而下间隔且平行设置。

进一步地，所述机舱导流件还包括加热器，用于为所述导风板加热，所述加热器设置于所述导流罩内。如此，本实施例通过设置加热器，保证散热器在寒冷的冬季能够正常运行，从而提高了冷却系统的使用可靠性。

可选地，为了提高冷却系统的自动化程度，降低冷却系统的运维成本，所述冷却系统还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器能够监测所述散热器的温度，所述控制器能够根据所述温度传感器的监测数据控制加热器的启动或者停止。如此通过控制器、温度传感器实现加热器的自动化控制，避免能源浪费。

进一步地，所述冷却系统还包括风机，所述风机能够朝向所述散热器吹风，所述风机设置于所述散热器的背离所述机舱导流件的一侧。如此，利用强制风冷，增大通过散热器的来流风速，从而提高散热器的散热速度。

本公开另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的冷却系统。

具体地，所述风力发电机组还包括至少两个叶片，至少两个所述叶片沿所述轮毂的周向均匀设置。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为本公开一示例性实施例提供的冷却系统的结构图。

图2为图1中的机舱导流件的结构图。

附图标记说明：

1、机舱罩； 2、机舱导流件；

3、轮毂； 4、叶片；

5、温度传感器； 6、散热器；

7、风机； 21、导流罩；

22、导流通道； 23、导风板；

24、加热器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本公开提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括塔架、设置于塔架顶部的机舱，机舱上设置有叶轮和发电机，叶轮的轮毂3与发电机的转子固定连接，以通过叶轮的旋转带动发电机发电。作为示例，发电机可以设置于机舱内，但不以此为限。

本实施例中，风力发电机组可以为海上风力发电机组，也可以为陆地风力发电机组，为方便描述，本实施例以海上风力发电机组为例进行说明。

本实施例中，叶轮包括轮毂3和至少两个叶片4，至少两个叶片4沿轮毂3的周向均匀设置。为了方便描述，本实施例中叶轮包括3个叶片4，但不以此为限。

风力发电机组还可以包括变流器、变压器、齿轮箱等部件，在风力发电机组的正常运行过程中，风力发电机组的上述部件将会产生热量，为了使风力发电机组能够持续性的运行，风力发电机组还包括冷却系统，以对风力发电机组进行降温。

冷却系统可以包括机舱罩1、轮毂3、散热器6以及机舱导流件2，轮毂3可转动地设置于机舱罩1的第一端，轮毂3的顶部突出于机舱罩1的顶部，在机舱罩1和轮毂3的连接处设置有台阶。作为示例，本实施例中的散热器6可以为水空散热器，也可以为油空散热器。

本实施例中机舱罩1沿轮毂1和散热器6连线所在的方向为机舱罩1长度方向，沿塔架的延伸方向可以定义机舱罩1的高度方向，同时垂直长度方向和高度方向可以为机舱罩1的宽度方向。

散热器6固定于机舱罩1的上方，且靠近机舱罩1的第二端设置。本实施例中，轮毂3设置于散热器6的迎风侧，以能够将气体引导至散热器6。

机舱导流件2固定于机舱罩1的顶部，且设置于机舱罩1和轮毂3的连接处。具体地，机舱导流件2包括导流罩21，导流罩21从轮毂3朝向散热器6底部延伸，导流罩21和轮毂3的连接处平滑过渡。本实施例中，散热器6设置于机舱罩1的顶部，但不以此为限。

本实施例中，通过在机舱罩1的顶部设置机舱导流件2，机舱导流件2包括导流罩21，导流罩21从轮毂3朝向散热器6底部延伸，以将经过轮毂3的气体引导至散热器6位置处，避免散热器6的来流风速由于上述台阶或台阶类似物而受到影响，从而避免了轮毂3与机舱罩1连接处的台阶而导致挡风效应，提高了散热器的散热速度，从而提高了冷却系统的散热效率。

为了进一步提高散热效率，导流罩21的顶面呈弧面，如此经过导流罩21的风将沿导流罩21的顶面平滑流动，避免由于导流罩21顶面存在台阶或台阶类似物而导致的来流风速紊乱。本实施例中，导流罩21的顶面可以为导流罩21的背离机舱罩1一侧的表面。作为示例，导流罩21靠近轮毂3的端部形成的弧形的半径与轮毂3的半径相同，如此导流罩21与轮毂3平滑过渡，如此避免了机舱罩1和轮毂3之间的台阶导致的凸台效应。可以理解的是，凸台效应是指由于轮毂3和机舱罩1的顶部之间存在台阶，通过轮毂3后的风在流经机舱罩1的顶部时，由于台阶存在而导致高度差而产生扰流，从而降低来流风速的现象。

进一步地，为了进一步提高冷却系统的散热效率，导流罩21为至少两个，且至少两个导流罩21沿机舱罩1的宽度方向(轮毂3的周向)间隔设置，相邻导流罩21之间的缝隙设置为导流通道22，如此通过在相邻的导流罩21之间设置导流通道22，可以增大通过散热器6的来流风速，从而提高冷却系统的散热效率。

为了进一步提高冷却系统的散热效率，使散热器6能够与气体充分接触，导流罩21沿机舱罩1的长度方向与散热器6间隔设置，如此在来流风离开导流罩21后能够沿机舱罩1的顶部流动并与散热器6全面接触，与散热器6表面充分接触，以带走散热器6表面的热量。

作为示例，导流罩21的朝向散热器6的自由端与散热器6之间的距离与轮毂3和散热器6之间的距离之比γ满足0≤γ≤0.5，可选地，0.3≤γ≤0.5，如此在来风流离开导流罩21之后能够沿机舱罩1的顶部水平流动，从而能够与散热器6充分接触。

为了进一步提高来流风速，本公开一示例性实施例，机舱导流件2还包括导风板23，导风板23设置于相邻的导流罩21之间，且导风板23从轮毂3朝向散热器6延伸。如此，通过在相邻的导流罩21之间形成的导流通道22内设置导风板23，对来流风进行整流，进一步缩小了来流风的流动空间，从而保证了来流风速，利于散热器6散热，尤其对流经散热器6底部的来流风进行改善。

参照图2，具体地，每个导流通道22内设置有至少两个导风板23，至少两个导风板23平行且间隔设置，且每个导风板23从轮毂3朝向散热器6延伸，以能够将来流风引导至散热器6位置处。

进一步地，至少两个导风板23自上而下间隔且平行设置。如此进一步提高了来流风速，从而进一步提高了散热器6的散热速度。

为了进一步提高散热器6的散热速度，本实施例中，冷却系统还包括风机7，风机7能够朝向散热器6吹风，以加速散热器6表面的流动风速，从而提高散热器6的散热速度。作为示例，风机7设置于散热器6的背风侧，即风机7设置于散热器6的背离机舱导流件2的一侧，但不以此为限。如此，利用强制风冷，增大通过散热器6的来流风速，从而提高散热器6的散热速度。

本公开一示例性实施例，机舱导流件2还包括加热器24，用于为导风板23加热，加热器24设置于导流罩21内。风力发电机组在冬季运行时，若散热器6内的冷却介质由于温度过低而无法正常运行，此时可以启动加热器24以对导风板23进行加热，进而对来流风进行加热，来流风经过散热器6时能够将热量传递给冷却介质，实现对冷却介质进行加热，至冷却系统能够正常运行即可。如此，通过设置加热器24，能够避免由于环境恶劣而导致的冷却介质温度过低，提高了冷却系统的使用可靠性。

作为示例，加热器24设置于导流罩21内，以对将温度直接传递给导流罩21，继而传递给导风板23，从而实现对导风板23加热，进而可以对流经导风板23的来流风进行加热。可选地，导流罩21为金属制件，导风板23可以为金属制件，以提高导热速度，但不以此为限。

为了提高冷却系统的自动化程度，降低风力发电机组的运维成本，冷却系统还包括温度传感器5和控制器，温度传感器5能够监测散热器6的温度，控制器能够根据温度传感器5的监测数据控制加热器24的启动或者停止。

作为示例，温度传感器5设置于散热器6上，例如但不限于，温度传感器5设置于冷却介质流经的管路上。当温度传感器5监测温度小于预定范围时，控制器可以启动加热器24，以能够对冷却介质加热。当监测温度在预定范围时，控制器关闭加热器24，如此通过控制器、温度传感器5实现加热器24的自动化控制，避免能源浪费。

本公开提供的风力发电机组适用于海上大兆瓦机组，通过在机舱罩1的顶部设置机舱导流件2，避免流经散热器6的气体受轮毂3与机舱罩1之间的台阶影响而降低流动速度，从而提高了散热器6的散热速度，如此也就提高了散热器6的散热效率，无需通过增加散热器6的数量或者体积来增大散热面积，从而解决了散热器6因轮毂3前端部与机舱罩1之间的台阶而带来的挡风效应问题。

本公开通过设置机舱导流件2，改善了流经散热器6的来流风速，尤其改善了散热器6底部来流风速过小，进而导致散热效率过低的不足。

本实施例提供的冷却系统可以为空-水-空冷却形式，通过流经机组叶根部的自然空气冷却散热器6，但不以此为限。

本公开提供的冷却系统，通过在导流罩21内设置加热器24，能够提高流经导风板23的来流风的温度，从而有效缓解散热器6的冷却介质温度过低而导致冷却系统无法运行的问题。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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公开和简化描述，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公开的限制。

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。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；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，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

Claims (11)

1.一种冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：

机舱罩(1)，

轮毂(3)，可转动地设置于所述机舱罩(1)的第一端，所述轮毂(3)的顶部突出于所述机舱罩(1)的顶部；

散热器(6)，固定于机舱罩(1)的上方，且靠近所述机舱罩(1)的第二端设置；

机舱导流件(2)，固定于所述机舱罩(1)的顶部，所述机舱导流件(2)包括导流罩(21)，所述导流罩(21)从所述轮毂(3)朝向所述散热器(6)底部延伸，所述导流罩(21)和所述轮毂(3)的连接处平滑过渡。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述导流罩(21)为至少两个，且至少两个所述导流罩(21)沿所述机舱罩(1)的宽度方向间隔设置，相邻所述导流罩(21)之间的缝隙设置为导流通道(22)。

3.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述机舱导流件(2)还包括导风板(23)，所述导风板(23)设置于相邻的所述导流罩(21)之间，且所述导风板(23)从所述轮毂(3)朝向所述散热器(6)延伸。

4.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述导流罩(21)沿所述机舱罩(1)的长度方向与所述散热器(6)间隔设置，且所述导流罩(21)的顶面呈弧面。

5.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，每个所述导流通道(22)内设置有至少两个导风板(23)，至少两个所述导风板(23)平行且间隔设置，所述导风板(23)从所述轮毂(3)朝向所述散热器(6)延伸。

6.如权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，至少两个所述导风板(23)自上而下间隔且平行设置。

7.如权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述机舱导流件(2)还包括加热器(24)，用于为所述导风板(23)加热，所述加热器(24)设置于所述导流罩(21)内。

8.如权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括温度传感器(5)和控制器，所述温度传感器(5)能够监测所述散热器(6)的温度，所述控制器能够根据所述温度传感器(5)的监测数据控制加热器(24)的启动或者停止。

9.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括风机(7)，所述风机(7)能够朝向所述散热器(6)吹风，所述风机(7)设置于所述散热器(6)的背离所述机舱导流件(2)的一侧。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-9中任一项所述的冷却系统。

11.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括至少两个叶片(4)，至少两个所述叶片(4)沿所述轮毂(3)的周向均匀设置。