微正壓發生裝置的製作方法

2023-05-15 13:33:16

專利名稱：微正壓發生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電機設備領域，具體而言，涉及一種微正壓發生裝置。
背景技術：
當風力發電機組應用於潮間帶及海上風電場時，其處在海洋性大氣環境中。海洋性大氣中富含鹽分，鹽分與潮溼空氣結合形成的鹽霧會對風電機組的金屬結構部件產生腐蝕作用，同時也容易引起電氣短路。如果不加以預防，會造成風電機組內機械結構部件的強度降低和電氣設備損壞，增加故障率和維修成本，降低風電機組的可利用率和安全性。出於避免鹽霧腐蝕的考慮，海上及潮間帶風力發電機組的重要部件應該儘量放置在密閉的塔筒或機艙內部。但是，風電機組中有較多的功率器件耗散出熱量，全部放置在密閉的塔筒或機艙內部會提高對通風散熱的要求；同時，為了避免鹽霧空氣偶爾從機組的間隙侵入，需要考慮在塔筒或機艙內部形成過壓以阻止外部空氣的進入。從這兩個角度來講，都需要從外部往塔筒或機艙內補充新風，以作為冷源，或形成內部正壓力。通常的做法是，利用額外的風機從外部吸入空氣，對外部空氣中的鹽霧進行過濾後補充到塔筒或機艙內部。這麼做需要較大的通風量，額外的風機不僅需要消耗電力，而且過濾器工作條件惡劣，負荷大，直接導致過濾器壽命短，需要經常維護和更換，而對於海上及潮間帶風機而言，受海上氣象條件所限，頻繁進入機組進行維護是十分困難的。

發明內容
本發明旨在提供一種微正壓發生裝置，以解決現有技術中風力發電機組應用於潮間帶及海上風電場時，易受環境影響，可靠性低，維護困難的問題。為了解決上述問題，本發明提供了一種微正壓發生裝置，包括循環空氣風道，下端朝向風力發電機的功率部件設置熱空氣進口 ；新風風道，部分容納在循環空氣風道中，新風風道的下端設置有與塔筒外部連通的新風進風口。進一步地，新風風道的長度大於循環空氣風道的長度。進一步地，新風風道上端的新風排氣口的位置高於循環空氣風道上端的熱空氣排氣口的位置。進一步地，新風排氣口位於塔筒的頂端。進一步地，熱空氣進口處設置第一軸流風機。進一步地，新風風道上端的新風排氣口處設置第二軸流風機。進一步地，新風風道上端的新風排氣口處設置過濾器。進一步地，在新風進風口上覆蓋百葉窗。應用本發明技術方案的微正壓發生裝置，通過設置循環空氣風道和容納在循環空氣風道中新風風道，利用煙囪效應，以風電機組內功率器件自身的耗散熱量作為驅動力實 現引入新風形成微正壓。另一方面，本發明同時通過較長風道的設計，利用慣性碰撞、物理吸附及重力原理實現對外部新風中鹽分的去除。由此提高了風力發電機組的可靠性，降低了維護難度。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I示出了包括本發明的微正壓發生裝置的風力發電機組；圖2示出了圖I中新風進風口 A處的放大圖以及圖3示出了圖I中B-B處的截面剖視圖。附圖標記說明I-機艙；2_葉輪；3_塔筒；4_塔筒平臺；5_基礎平臺；6_功率器件；7_熱空氣進口 ；8_第一軸流風機；9_循環空氣風道；10_新風進風口 ；11_塔筒門；12_百葉窗；13_新風風道；14-熱空氣排氣口 ； 15-新風排氣口 ； 16-過濾器；17-第二軸流風機；18-軸流風機組合；19-循環空氣回流孔
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。本發明主要利用自然界存在的煙囪效應原理，以風電機組內功率器件自身的耗散熱量作為驅動力，同時通過較長風道的設計，利用慣性碰撞、物理吸附及重力原理實現對外部新風中鹽分的去除，以潔淨空氣形成塔筒和機艙內的微正壓，使海上及潮間帶風電機組機械部件與電氣部件避免遭受鹽霧腐蝕的影響，同時也充分利用兩個「煙囪」之間的熱交換加強了塔筒和機艙內部的散熱。圖I中示出包括本發明的微正壓發生裝置的風力發電機組，圖中以箭頭示出了空氣的流向。當風電機組正常運行時，變壓器等功率器件6產生較高的熱量，周圍的空氣受熱上升進入一個循環空氣風道9(「大煙 」)形成煙 效應。此處除了利用煙 效應讓熱空氣自然上升以外，可以在風道入口處設置第一軸流風機8以加強熱風的引導。在循環空氣風道9的內部，還設置了一個直徑比較小的新風風道13 (「小煙囪」)。此處新風風道13通過塔筒3上設置的新風進風口 10與外界空氣連通，在新風進風口 10上設置百葉窗12用於防止異物進入風道。由於進入循環空氣風道9的熱空氣溫度很高，對包裹在其內部的新風風道13中的空氣進行加熱，在新風風道13內的空氣受熱上升形成另一個煙囪效應系統。優選地，循環空氣風道9的長度h較短，可根據散熱要求確定具體長度；新風風道13的長度H可以很長，長於循環空氣風道9的長度h。新風風道13末端的新風排氣口 15可設置在塔筒的頂段內，末端新風排氣口 15上可以設置第二軸流風機17以加強形成微正壓。由於煙囪效應形成的壓差是與氣體溫差及高度成正比，而兆瓦級風機塔筒高度一般都比較高，所以新風風道13內煙 效應形成的壓差相當可觀，足以驅動外部空氣通過塔筒3下部設置的新風進風口 10源源不斷地進入風道內，由此末端新風排氣口 15的第二軸流風機17是可以取消的。 外部進入的空氣可能是含有鹽霧的，新風風道13的長度較長，氣流在上升過程中不斷與風道壁碰撞，由於氣體與鹽霧液滴的密度差異較大，在慣性與吸附作用下，大部分的鹽霧液滴都可以從空氣中分離出來並沉積在風道內壁上，達到一定量後在重力作用下排到外部。空氣中殘留的鹽分(如果仍有鹽分殘餘的話)，可以在新風風道13上端的新風排氣口15處再設置一個過濾器16以強化過濾效果。此處的過濾器16由於負荷小，工作壽命得以增加，維護和更換次數相應降低。這樣，通過新風風道13進入塔筒3內的空氣通過自然過濾的方法去除了鹽分，可以作為潔淨空氣被用於在塔筒內形成微正壓。一旦塔筒3和機艙I內的微正壓環境形成，外部帶有鹽霧的空氣將難以從沒有淨化措施的縫隙進入塔筒3和機艙I內部，從而起到防止鹽霧腐蝕的效果。從上述技術實施過程中也可以看到，循環空氣風道9中的進氣溫度很高，而引進外界空氣的新風風道13內的空氣溫度較低，兩股氣流在各自的風道內上升過程中存在持續的熱交換。直徑較大的循環空氣風道9內的熱空氣被冷卻，上升動力降低，溫度降至合理值後回流至發熱的功率器件6所在腔室重新對發熱器件進行冷卻；直徑較小的新風風道13內的冷空氣被加熱，上升動力增加，形成微正壓的自然動力增加。新風風道13內的冷空氣在上升過程中不斷被加熱及去除鹽分，因此，從新風排氣口 15補充到塔筒3內部的空氣不僅是潔淨的，而且相對溼度遠低於外部大氣的相對溼度。以上是本發明的發明原理，下面以本發明的一個實施例為例介紹本發明的結構。如圖I所示，風力發電機組包括機艙1，連接機艙I的葉輪2以及支撐機艙I和葉輪2的塔筒3。塔筒架設在基礎平臺5上，在塔筒3中設置有多層塔筒平臺4，塔筒3的底部布置有變壓器等功率器件6，在功率器件上方設置一個煙 狀的循環空氣風道9，循環空氣風道9的熱空氣進口 7覆蓋在功率器件6上方，將功率器件6加熱的熱空氣引入風道，為了加強熱風的引導，在熱空氣進口 7處設置第一軸流風機8。在循環空氣風道9的內部設置一個直徑較小的煙囪狀的新風風道13。如圖2所示，新風風道13通過設置在塔筒3底部外壁上的新風進風口 10連通外界，在新風進風口 10所在的塔筒側壁上還設置有塔筒門11。為了防止異物進入風道，在新風進風口 10上覆蓋百葉窗12。循環空氣風道9的長度h短於新風風道13的長度H，循環空氣風道9的頂端為熱空氣排氣口 14，經過與新風風道13熱交換降溫的空氣從熱空氣排氣口 14重新回到塔筒3中，繼續為功率器件6降溫，為了加強降溫效果，還可以在功率器件6底部設置軸流風機組合18為功率器件6吹風。新風風道13從熱空氣排氣口 14中伸出，進一步向上延伸，一直延伸到塔筒3頂部，在接近機艙I的最上一個頂段的位置設置新風排氣口 15，將新風排出。優選地，在新風排氣口 15處設置過濾器16和第二軸流風機17。圖3中示出了循環空氣風道9，新風風道13和循環空氣回流孔19穿過塔筒3和塔筒中的塔筒平臺4的剖面示意圖。從中可以看出循環空氣風道9的直徑大於新風風道13，循環空氣風道9將新風風道13容納其中，從循環空氣風道9中排出的空氣在經過循環空氣回流孔19流回塔筒3底部。從以上的描述中，可以看出，本發明的微正壓發生裝置實現了如下技術效果I)耗能低，可以通過功率器件所耗散出熱量的再次利用來獲得壓差，以利於微正壓的實現。2)利用餘熱加強煙囪效應產生上升氣流的同時，熱空氣包裹冷空氣，兩者發生僅、產生熱交換而不直接發生物質交換，加強了塔筒和機艙內部的散熱效果。3)充分利用外部氣流上升過程中與風道內壁之間的慣性碰撞、物理吸附及自身重力作用，實現了對外部空氣中大部分鹽霧的過濾。
本發明特別適用於應用於潮間帶及海上風電場的風力發電機組，也可以實施在類似的風力發電機組或類似設備中。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種微正壓發生裝置，設置在風力發電機的塔筒(3)中，其特徵在於，包括 循環空氣風道(9 )，下端朝向所述風力發電機的功率部件(6 )設置有熱空氣進口( 7 ); 新風風道(13)，部分容納在所述循環空氣風道(9)中，所述新風風道(13)的下端設置有與所述塔筒(3)外部相連通的新風進風口( 10)。
2.根據權利要求I所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述新風風道(13)的長度大於所述循環空氣風道(9)的長度。
3.根據權利要求2所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述新風風道(13)上端的新風排氣口(15)的位置高於所述循環空氣風道(9)上端的熱空氣排氣口(14)的位置。
4.根據權利要求3所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述新風排氣口(15)位於所述塔筒(3)的頂端。
5.根據權利要求I一 4中任一項所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述熱空氣進口(7)上設置第一軸流風機(8)。
6.根據權利要求I一 4中任一項所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述新風風道(13)上端的新風排氣口( 15)處設置第二軸流風機(17)。
7.根據權利要求I一 4中任一項所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，所述新風風道(13)上端的新風排氣口( 15)處設置過濾器(16)。
8.根據權利要求I一 4中任一項所述的微正壓發生裝置，其特徵在於，在所述新風進風口(10)上覆蓋百葉窗(12)。
全文摘要
本發明提供了一種微正壓發生裝置，包括循環空氣風道，下端朝向風力發電機的功率部件設置熱空氣進口；新風風道，部分容納在循環空氣風道中，新風風道的下端設置有與塔筒外部連通的新風進風口。應用本發明技術方案的微正壓發生裝置，通過設置循環空氣風道和容納在循環空氣風道中新風風道，利用煙囪效應，以風電機組內功率器件自身的耗散熱量作為驅動力實現引入新風形成微正壓。另一方面，本發明同時通過較長風道的設計，利用慣性碰撞、物理吸附及重力原理實現對外部新風中鹽分的去除。由此提高了風力發電機組的可靠性，降低了維護難度。
文檔編號F03D11/00GK102705179SQ20121019034
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者劉作輝, 金寶年, 陳淑娜, 黃強 申請人:華銳風電科技(江蘇)有限公司