风力发电机的散热系统及风力发电机

文档序号:1812626 发布日期:2021-11-09 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 风力发电机的散热系统及风力发电机 (Cooling system of wind driven generator and wind driven generator ) 是由 应锐 武胜飞 唐治平 于 2021-06-15 设计创作,主要内容包括:本发明涉及风力发电技术领域,具体涉及一种风力发电机的散热系统及风力发电机。风力发电机的散热系统包括:散热部件,具有散热进口和散热出口且适于设置在风力发电机的叶片上;供液通道,具有供液进口和供液出口,供液出口与散热进口连接;回液通道,具有回液进口和回液出口,回液进口与散热出口连接;液体腔,适于设置在风力发电机的待散热部件上,液体腔与供液进口、回液出口均连接,供液通道、散热部件、回液通道及液体腔形成散热循环回路;循环泵,用于控制冷却液在散热循环回路中流动。本发明通过风对冷却液进行冷却,不需要消耗电能,运行成本和设备成本低,在冬季时,高温的冷却液融化叶片上的冰,使得散热系统附带除冰功能。(The invention relates to the technical field of wind power generation, in particular to a radiating system of a wind driven generator and the wind driven generator. The cooling system of aerogenerator includes: the heat dissipation part is provided with a heat dissipation inlet and a heat dissipation outlet and is suitable for being arranged on the blade of the wind driven generator; the liquid supply channel is provided with a liquid supply inlet and a liquid supply outlet, and the liquid supply outlet is connected with the heat dissipation inlet; the liquid return channel is provided with a liquid return inlet and a liquid return outlet, and the liquid return inlet is connected with the heat dissipation outlet; the liquid cavity is suitable for being arranged on a part to be cooled of the wind driven generator, the liquid cavity is connected with the liquid supply inlet and the liquid return outlet, and the liquid supply channel, the cooling part, the liquid return channel and the liquid cavity form a cooling circulation loop; and the circulating pump is used for controlling the flow of the cooling liquid in the heat dissipation circulating loop. The invention cools the cooling liquid by wind without consuming electric energy, has low operation cost and equipment cost, and the high-temperature cooling liquid melts ice on the blades in winter so that the heat dissipation system has a deicing function.)

风力发电机的散热系统及风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域,具体涉及一种风力发电机的散热系统及风力发电机。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的发电装置,风力发电机组的功率和尺寸的大型化发展趋势造成其机舱热负荷增加,导致机舱内部温升过高,部件高温报警、停机等问题,为保证机组运行的可靠性,需要配置散热系统维持舱内温度。并且,风力发电机组在严冬季节运行时,叶片结冰严重影响其气动性能,导致发电量降低,同时增大叶片载荷,影响叶片寿命。

为了解决上述问题,现有技术中提供了一种风力发电机组热交换除冰系统,该系统包括三通电磁阀、水泵、制冷机、用于收集制冷机制冷时排出热量的热能收集装置、辅助加热装置、增压器、控制器、设置在叶片通风道内的温度传感器Ⅰ、设置在叶片上的结冰传感器以及检测叶片外温度的温度传感器Ⅱ,制冷机与变频器、发电机、齿轮箱中的液冷管路连接,负责冷却液的降温,热量收集装置与制冷机进行热交换,配合辅助加热装置对吸入的空气进行加热,然后通过增压器将加热后的热空气输送至叶片内的通风道中,从而实现对叶片的加热除冰。上述系统可以强化风力发电机组的机舱散热,同时抑制叶片表面的结冰现象,但是存在以下缺陷:

1、系统构成复杂,制冷机、辅助加热装置、增压器均需要消耗电能,运行成本和设备成本高;

2、制冷机、辅助加热装置和增压器在运行时产生的热量同样要耗散至机舱内,散热效果受到影响;

3、将发电机、齿轮箱等组件的热量收集起来,然后与空气进行热交换,散热过程复杂;

4、热量收集装置采用鼓风机,采用风冷散热的方式对换热的水进行冷却,散热效率不好。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风力发电机的散热系统及风力发电机,以解决现有技术中风力发电机组热交换除冰系统结构复杂、成本高的问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种风力发电机的散热系统,包括:散热部件,具有散热进口和散热出口且适于设置在风力发电机的叶片上;供液通道,具有供液进口和供液出口,供液出口与散热进口连接;回液通道,具有回液进口和回液出口,回液进口与散热出口连接;液体腔,适于设置在风力发电机的待散热部件上,液体腔与供液进口、回液出口均连接,供液通道、散热部件、回液通道及液体腔形成散热循环回路;循环泵,用于控制冷却液在散热循环回路中流动。

可选地,散热部件设有多个且与多个叶片对应设置,供液通道包括供液主通道和多个供液支通道,供液主通道与液体腔连接,多个供液支通道与供液主通道均连通且与多个散热部件对应连接,回液通道包括回液主通道和多个回液支通道,回液主通道与液体腔连接,多个回液支通道与回液主通道均连接且与多个散热部件对应连接。

可选地,散热系统还包括分流腔,分流腔适于设置在风力发电机的轮毂上,分流腔分别与供液主通道、多个供液支通道连通,和/或,散热系统还包括汇流腔,汇流腔适于设置在风力发电机的轮毂上,汇流腔分别与回液主通道、多个回液支通道连通。

可选地,散热系统包括回液管,回液管的内腔形成回液通道,回液管的部分适于设置在风力发电机的主轴上并形成吸热管。

可选地,散热系统包括供液管,供液管的内腔形成供液通道,供液管适于设置在风力发电机的主轴、轮毂、叶片、待散热部件上。

可选地,供液管适于穿设在主轴和待散热部件中,或者,供液管的一端伸入液体腔中。

可选地,循环泵设有一个,循环泵具有循环进口和循环出口,循环进口与液体腔连接,循环出口与供液进口连接,或者,循环泵设有两个且分别为第一循环泵和第二循环泵,第一循环泵设置在供液通道上,第二循环泵设置在回液通道上。

可选地,散热部件为设置在叶片的内腔中的散热管,或者,散热部件为设置在叶片的表面上的散热管。

可选地,冷却液为润滑油,待散热部件为齿轮箱,齿轮箱的内腔形成液体腔。

本发明还提供了一种风力发电机,包括:上述的散热系统。

本发明技术方案,具有如下优点:待散热部件工作时产生热量,热量传递给液体腔中的冷却液,冷却液的温度升高,高温的冷却液流入供液通道中,然后流入散热部件中,叶片在转动时,在风的对流作用下,对散热部件中的冷却液进行冷却,冷却液的温度降低,低温冷却液通过回液通道流入液体腔中,如此重复,通过循环泵控制冷却液在供液通道、散热部件、回液通道及液体腔形成的散热循环回路中流动。上述散热系统通过风对冷却液进行冷却,不需要消耗电能,运行成本和设备成本低,并且,在严冬季节时,高温的冷却液融化叶片上的冰,使得散热系统附带除冰功能,高温的冷却液还可以抑制冰的形成,使得散热系统具有防冰功能,实用价值更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的风力发电机的散热系统的实施例一的简易示意图;

图2示出了本发明的风力发电机的散热系统的实施例二的简易示意图。

附图标记说明:

10、散热部件;20、供液管;30、回液管;31、吸热管;40、循环泵;41、第一循环泵;42、第二循环泵;51、分流腔;52、汇流腔;61、连接管;71、叶片;72、轮毂;81、主轴;82、轴承;90、齿轮箱;91、内腔;92、一级齿轮系;93、二级齿轮系;100、机体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,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”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;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。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。

此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

如图1所示,本实施例的风力发电机的散热系统包括:散热部件10、供液通道、回液通道及循环泵40,散热部件10具有散热进口和散热出口且适于设置在风力发电机的叶片71上;供液通道具有供液进口和供液出口,供液出口与散热进口连接;回液通道具有回液进口和回液出口,回液进口与散热出口连接;液体腔适于设置在风力发电机的待散热部件上,液体腔与供液进口、回液出口均连接,供液通道、散热部件10、回液通道及液体腔形成散热循环回路;循环泵40用于控制冷却液在散热循环回路中流动。

应用本实施例的风力发电机的散热系统,待散热部件工作时产生热量,热量传递给液体腔中的冷却液,冷却液的温度升高,高温的冷却液流入供液通道中,然后流入散热部件10中,叶片在转动时,在风的对流作用下,对散热部件10中的冷却液进行冷却,冷却液的温度降低,低温冷却液通过回液通道流入液体腔中,如此重复,通过循环泵40控制冷却液在供液通道、散热部件10、回液通道及液体腔形成的散热循环回路中流动。上述散热系统通过风对冷却液进行冷却,不需要消耗电能,运行成本和设备成本低,并且,在严冬季节时,高温的冷却液融化叶片上的冰,使得散热系统附带除冰功能,高温的冷却液还可以抑制冰的形成,使得散热系统具有防冰功能,实用价值更高。

在本实施例中,散热部件10设有多个且与多个叶片71对应设置,供液通道包括供液主通道和多个供液支通道,供液主通道与液体腔连接,多个供液支通道与供液主通道均连通且与多个散热部件10对应连接,回液通道包括回液主通道和多个回液支通道,回液主通道与液体腔连接,多个回液支通道与回液主通道均连接且与多个散热部件10对应连接,多个供液支通道、多个回液支通道及多个散热部件10一一对应连接。每个叶片71上均设置散热部件10,将高温冷却液分流至每个叶片上的散热部件10上,提高散热效率。

在本实施例中,散热系统还包括分流腔51,分流腔51适于设置在风力发电机的轮毂72上,分流腔51分别与供液主通道、多个供液支通道连通。高温冷却液进入供液主通道后,然后进入分流腔51,通过分流腔流入各个供液支通道中,分流腔51起到分流的作用。当然,也可以不设置分流腔51,直接将多个供液支通道与供液主通道连接。

在本实施例中,散热系统还包括汇流腔52,汇流腔52适于设置在风力发电机的轮毂72上,汇流腔52分别与回液主通道、多个回液支通道连通。从每个散热部件流出的低温冷却液进入回液支通道中,然后各个回液支通道的低温冷却液汇流到汇流腔52中,然后流入回液主通道中,汇流腔起到汇流的作用。当然,也可以不设置汇流腔52,直接将多个回液支通道与回液主通道连接。

在本实施例中,散热系统包括回液管30,回液管30的内腔形成回液通道,回液管30的部分适于设置在风力发电机的主轴81上并形成吸热管,吸热管可以吸收主轴和轴承上的热量,对主轴和轴承进行降温,将齿轮箱、主轴和轴承的散热可以集成在一套散热系统中,简化散热系统的结构,节约成本;且通过回液管30的内腔形成回液通道,将回液管30依次穿过各个零件,提高密封性能。作为可替换的实施方式,不设置回液管30,可以在主轴、叶片上等零件上直接开槽形成回液通道,相邻的两个零件直接可能需要设置连接管和/或密封件。

在本实施例中,散热系统包括供液管20,供液管20的内腔形成供液通道,供液管20适于设置在风力发电机的主轴81、轮毂72、叶片71、待散热部件上。通过供液管20的内腔形成供液通道,将供液管20依次穿过各个零件,提高密封性能。具体地,供液管20适于穿设在主轴81、待散热部件中,简化结构,减少供液管的长度,节约成本。作为可替换的实施方式,不设置供液管20,可以在主轴、叶片上等零件上直接开槽形成供液通道,相邻的两个零件直接可能需要设置连接管和/或密封件。

在本实施例中,散热部件10为设置在叶片71的内腔中的散热管,不仅可以保证发电效率,还防止散热管容易受到雷击等因素造成损害的情况。优选地,散热管沿叶片的长度延伸,流经沿叶片的长度方向延伸的散热管,散热效果好。作为可替换的实施方式,散热部件10为设置在叶片71的表面上的散热管。优选地,叶片71的两个表面上均设有散热管,散热管的铺设方式、管径大小可综合叶片气动性能影响和易结冰区域确定。

在本实施例中,冷却液为润滑油,待散热部件为齿轮箱90,齿轮箱90的内腔形成液体腔,润滑油对齿轮箱内的齿轮等零件进行润滑,齿轮箱内的热量传递给润滑油,润滑油作为冷却介质,齿轮箱也可以充当油箱,减少零件的数量,节约成本。当然,待散热部件也可以为发电机、变频器,冷却液也可以为水等液体,此时齿轮箱90的内腔不能形成液体腔,需要单独设置液体腔。

在本实施例中,循环泵40设有一个,循环泵40具有循环进口和循环出口,循环进口与液体腔连接,循环出口与供液进口连接,设置一个循环泵40,可以降低成本。

在本实施例中,循环进口与液体腔通过连接管61连接,连接简便。齿轮箱90的底部设有连接通孔,连接通孔与连接管61连接。

在本实施例中,供液管20和回液管30的部分穿设在齿轮箱的输入轴上,位于主轴81、齿轮箱的输入轴、轮毂、叶片上的供液管20和回液管30均与主轴保持同步转动,穿设在齿轮箱的箱体上且与循环泵40连接的供液管20、连接管61和循环泵不能转动。齿轮箱的输入轴和主轴81上均设有供液管20和回液管30穿设的通孔。

下面对散热系统的工作原理进行说明:

散热系统工作时,循环泵40将齿轮箱90的内腔91中的润滑油泵入供液管20中,热油经分流腔51分流至每个叶片71的内腔中的散热管中;在来流风的强制对流作用下,散热管内的热油被逐渐冷却,在汇流腔52中聚集,进入回液管30;位于主轴81中的回液管形成吸热管31,用于对主轴81和轴承82进行散热;吸收部分热量后,回液管30中的冷油沿主轴进入齿轮箱90的内腔91,齿轮箱90中的热量传递给润滑油,从而降低齿轮箱的内腔91中的温度。

需要说明的是,图1中的带实心箭头的黑色虚线表示的是供液管20,图1中的带空心箭头的黑色点划线表示的是回液管30,图1中的不带箭头的黑色虚线表示的是连接管61。

实施例二

如图2所示,实施例二的风力发电机的散热系统与实施例一的区别在于循环泵的数量不同,在实施例二中,循环泵设有两个且分别为第一循环泵41和第二循环泵42,第一循环泵41设置在供液管20上,第二循环泵42设置在回液管30上,此时散热管、供液管、回液管、第一循环泵41和第二循环泵42跟随主轴以相同转速运动。

将实施例一的分流腔和汇流腔替换为第一循环泵41和第二循环泵42,第一循环泵41用于分流和输送液体,第二循环泵42起到汇流和抽取液体,从而实现冷却液在整个散热系统中的循环流动。

在本实施例中,供液管20的一端伸入液体腔中,换言之,将供液管20的供液进口直接布置在齿轮箱的内腔中。

本发明还提供了一种风力发电机,其包括:上述的散热系统。散热系统通过布置在叶片的内腔中的散热管进行散热,进而对齿轮箱、主轴、轴承进行散热,散热系统通过风对冷却液进行冷却,提高散热系统的散热效率,保证风力发电机稳定运行,不需要消耗电能,结构更为简单,运行成本和设备成本低,同时在冬季可以加热叶片表面上的冰,避免叶片结冰现象的发生。

在本实施例中,风力发电机还包括机体100、发电机、多个叶片71、轮毂72、主轴81、轴承82、齿轮箱90等,机体100具有机舱,主轴81通过轴承82安装在机舱内,发电机安装在机舱内,多个叶片71安装在轮毂72上,主轴81的一端从机舱中伸出后与轮毂72连接,主轴81的另一端与齿轮箱90的输入轴连接,齿轮箱90的输出轴与发电机的转轴连接,在风的作用下,多个叶片71发生转动,进而带动主轴81转动,然后通过齿轮箱90的加速,带动发电机发电。

在本实施例中,齿轮箱90包括箱体、一级齿轮系92和二级齿轮系93,一级齿轮系92和二级齿轮系93安装在箱体中。齿轮箱采用现有技术中的结构即可,在此不再详细赘述。

从以上的描述中,可以看出,本发明的上述的实施例实现了如下技术效果:

1、散热系统包括散热管、供液管20、回液管30、齿轮箱的内腔91、循环泵、分流腔51、汇流腔52和连接管61等,供液管20、分流腔、散热管、汇流腔、回液管30、齿轮箱的内腔91、连接管61及循环泵形成一个封闭的液路循环,散热管布置在叶片的内腔中或表面上,风机运行时,叶片的旋转有助于强化其上的散热管的热对流,热量从叶片表面耗散,提高换热效率,散热系统通过风对冷却液进行冷却,不需要消耗电能,结构更为简单,运行成本和设备成本低;布置在叶片表面的散热管可以在冬季抑制表面积冰的形成,使得散热系统附带除冰防冰效果,实用价值更高。

2、回液管30的部分设置在风力发电机的主轴81上并形成吸热管,吸热管可以吸收主轴和轴承上的热量,可以对主轴和轴承进行散热,齿轮箱、主轴及轴承共用一套散热系统,冷却介质为齿轮箱内的润滑油。

3、除连接管61和循环泵外,散热管、分流腔、汇流腔、供液管、回液管均与主轴保持同步转动,将管路转动和固定的连接点全部放置在齿轮箱的内腔中,不会涉及动密封问题。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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