一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置製造方法
2023-06-03 21:56:46 4
一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置，包括太陽能集熱器、塔筒、空氣過濾網、變流器換熱器、機艙、變流器、發電機換熱器和熱能儲存單元。本實用新型為增強塔筒內空氣流動，塔筒底部安裝了太陽能集熱器。陽光對塔筒底部的太陽能集熱器中的空氣輻射加熱，熱空氣進入塔筒內部，由於煙囪效應在塔筒內形成一股向上流動的強大冷空氣流，冷空氣與安置在塔筒頂端的變流器換熱器和發電機換熱器對流換熱，帶走變流器和發電機的散熱量。本實用新型的主要優勢在於充分利用了風機自身結構特點，取消了大尺寸排風扇結構部分，減少了冷卻管路設計，降低了發電機風摩耗，提高了發電機效率，同時節約了整機成本，可以有效降低塔筒製造和運輸費用。
【專利說明】—種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及兆瓦級直驅風機，尤其涉及一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置。
【背景技術】
[0002]風能作為重要和成熟的可再生能源，具有蘊藏量豐富、可再生、分布廣、無汙染等特性，成為可再生能源發展的重要方向。
[0003]目前風力發電機已進入兆瓦級設計時代，單機容量越來越大，隨之而來的發電機散熱冷卻問題也變的越來越突出。大型風機主要存在液冷和空冷兩種冷卻方式。液冷冷卻效果較好，但結構設計較為複雜，增加了換熱器與冷卻介質管道的費用；如採用空冷，即在風機內部設置風扇，對發熱部件進行強制鼓風以達到冷卻，但是隨著風扇尺寸加大，發電機風摩耗加大，發電機效率降低，同時風沙和雨水容易侵蝕機艙內部件，不利於機組的正常運行；自然通風通過在機艙上開通風孔，技術簡單，但機艙內設備暴露在空氣中容易受侵蝕，且對於大型風機已無法完全滿足冷卻要求。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種結構簡單、設計成本較低、不降低發電機效率並且能較好滿足冷卻效果的兆瓦級直驅風機的冷卻裝置。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置，包括太陽能集熱器、塔筒、空氣過濾網、變流器換熱器、機艙、變流器、發電機換熱器和熱能儲存單元；
[0006]所述的塔筒為中空塔筒，通過三根支撐腿安裝在地基上；所述的機艙安裝在塔筒的頂端，塔筒與機艙之間有通風孔；所述的空氣過濾網安裝在通風孔中；所述的變流器換熱器安裝在塔筒頂部，呈方形布置，變流器換熱器之間通過波紋管連接；所述的發電換熱器放置在機艙末端位置，採用板翅式換熱器進行冷卻；所述的塔筒地基周圍安裝有太陽能集熱器和熱能儲存單元。
[0007]本實用新型的工作原理如下:為增強塔筒內空氣流動，塔筒底部安裝了太陽能集熱器。陽光對塔筒底部的太陽能集熱器中的空氣輻射加熱，熱空氣進入塔筒內部，由於煙囪效應在塔筒內形成一股向上流動的強大冷空氣流，冷空氣與安置在塔筒頂端的變流器換熱器和發電機換熱器對流換熱，帶走變流器和發電機的散熱量。
[0008]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0009]1、本實用新型考慮到兆瓦級風機高度達八九十米，且塔筒是薄壁中空的結構，塔筒上部和下部之間存在壓差，容易利用煙?效應加強空氣流動，增強強制對流換熱，吸收風機發電機和變流器的散熱。因此利用塔筒煙?效應來形成冷卻氣流，加強對流換熱以帶走發電機和機艙內變流器的散熱量。主要優勢在於充分利用了風機自身結構特點，取消了大尺寸排風扇結構部分，減少了冷卻管路設計，降低了發電機風摩耗，提高了發電機效率，同時節約了整機成本。[0010]2、本實用新型將傳統放在機艙內的變流器換熱器改為了安置在塔筒頂部方形布置，這樣增加了換熱面積，有利於變流器散熱，同時也不幹涉塔筒頂部的通行空間。為更好的適應風力發電機在實際工作中因為風向的改變而旋轉機身的情況，將變流器換熱器通過波紋管連接。
[0011]3、本實用新型的發電機換熱器布置在機艙末端位置。由於發電機散熱量大，所需換熱面積也較大，故採用傳熱效率高、比面積大、適應性強且容易製造的板翅式換熱器以冷卻發電機。
[0012]4、為了方便塔筒進風，將傳統的管式塔筒變為了桁架式結構設計，用三根支撐腿支撐塔筒。這樣設計使得塔筒底部半徑減小，重量變輕，可以有效降低塔筒製造和運輸費用。
[0013]5、為了提高冷卻效果，本實用新型的塔筒地基周圍安裝有太陽能集熱器。集熱器集熱區域的空氣輻射受熱後沿管路進入塔筒內，熱空氣流由於密度小沿塔筒向上運動，塔筒中間位置設有空氣過濾網，可以將空氣氣流中的雜質去除，以免雜質破壞風機的正常工作。為了更好的發揮冷卻效果，在塔筒底部還修建了能存儲集熱器中熱能的熱能儲存單元，以便沒有陽光時，該套系統也能正常工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]本實用新型共有附圖2張，其中:
[0015]圖1是本實用新型風機冷卻通道示意圖。
[0016]圖2是變流器換熱器布局示意圖。
[0017]圖中:1、太陽能集熱器，2、塔筒，3、空氣過濾網，4、變流器換熱器，5、發電機，6、變流器，7、發電機換熱器，8、機艙，9、熱能儲存單元，10、平板，11、翅片。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型進行進一步地描述。如圖1-2所示，一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置，包括太陽能集熱器1、塔筒2、空氣過濾網3、變流器換熱器4、機艙8、變流器6、發電機換熱器7和熱能儲存單元9 ;所述的塔筒2為中空塔筒2，通過三根支撐腿安裝在地基上；所述的機艙8安裝在塔筒2的頂端，塔筒2與機艙8之間有通風孔；所述的空氣過濾網3安裝在通風孔中；所述的變流器換熱器4安裝在塔筒2頂部，呈方形布置，變流器換熱器4之間通過波紋管連接；所述的發電換熱器放置在機艙8末端位置，採用板翅式換熱器進行冷卻；所述的塔筒2地基周圍安裝有太陽能集熱器I和熱能儲存單元9。所述的板翅式換熱器以平板10和翅片11作為換熱元件。
[0019]下面按照附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0020]本實用新型的原理在於利用塔筒2煙囪效應來形成冷卻氣流，加強對流換熱以帶走發電機5和機艙8內變流器6的散熱量，主要優勢在於充分利用了風機本身結構特點，取消了排風扇結構，節省成本。
[0021]煙囪效應是室內外溫差形成的熱壓及室外風壓共同作用的結果，通常以前者為主，而熱壓值與室內外溫差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。
[0022]本實用新型將傳統放在機艙8內的變流器換熱器4改為了安置在塔筒2頂部方形布置，這樣增加了換熱面積，有利於變流器6散熱，同時也不幹涉塔筒2頂部的通行空間。為更好的適應風力發電機5在實際工作中因為風向的改變而旋轉機身的情況，將變流器換熱器4通過波紋管連接。由於發電機5散熱量大，換熱面積也較大，所以將其換熱器放置在機艙8末端位置，採用板翅式換熱器，冷卻介質帶走翅片11吸收的熱量。
[0023]為了方便塔筒2進風，將管式塔筒2變為了桁架式結構設計，用三根支撐腿支撐塔筒2。這樣設計使得塔筒2底部半徑減小，重量變輕，可以有效降低塔筒2製造和運輸費用。
[0024]塔筒2地基周圍安裝有太陽能集熱器1，集熱區域的空氣輻射受熱後沿管路進入塔筒2底部，熱空氣流由於密度小向上運動，塔筒2中間位置設有空氣過濾網3，將冷卻空氣流中的雜質去除，以免雜質破壞風機的正常工作。為了更好的發揮冷卻效果，在塔筒2底部還修建了能存儲集熱器中熱能的熱能儲存單元9，以便沒有陽光時，該套系統也能正常工作。
[0025]由於煙囪效應，塔筒2內空氣品質流量為
【權利要求】
1.一種兆瓦級直驅風機的冷卻裝置，其特徵在於:包括太陽能集熱器(I)、塔筒⑵、空氣過濾網(3)、變流器換熱器(4)、機艙(8)、變流器(6)、發電機換熱器(7)和熱能儲存單元(9)； 所述的塔筒(2)為中空塔筒(2)，通過三根支撐腿安裝在地基上；所述的機艙(8)安裝在塔筒(2)的頂端，塔筒(2)與機艙(8)之間有通風孔；所述的空氣過濾網(3)安裝在通風孔中；所述的變流器換熱器(4)安裝在塔筒(2)頂部，呈方形布置，變流器換熱器(4)之間通過波紋管連接；所述的發電換熱器放置在機艙(8)末端位置，採用板翅式換熱器進行冷卻；所述的塔筒(2)地 基周圍安裝有太陽能集熱器(I)和熱能儲存單元(9)。
【文檔編號】F03D11/00GK203685494SQ201320891212
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】吳東波, 高德忠 申請人:一重集團大連設計研究院有限公司, 中國第一重型機械股份公司