一種風力發電機液體強迫冷卻系統的製作方法

2023-10-17 10:49:24 2

專利名稱：一種風力發電機液體強迫冷卻系統的製作方法
技術領域：
一種風力發電機液體強迫冷卻系統技術領域[0001]本實用新型屬於風電機組發電機冷卻技術領域，具體涉及一種風力發電機液體強迫冷卻系統。
背景技術：
[0002]現有的風電機組發電機冷卻方式有機殼表面自然冷卻、開啟通風冷卻、密閉通風循環冷卻等方式。[0003]表面自然冷卻方式發電機熱量通過機殼表面傳遞給周圍介質，為增加散熱面積， 機殼表面常加冷卻筋。該方式結構簡單，但散熱能力偏低，為減少發電機的發熱，只能通過增大發電機的磁負荷來彌補，一般與開啟通風冷卻聯合使用。[0004]開啟通風冷卻方式發電機的冷卻結構為開放式結構，將電機外部的冷空氣直接送入發電機內，吸收熱量後向周圍環境排出。該方式結構簡單、冷卻效果好，沒有額外損耗。 常用於一般清潔、無腐蝕環境，在歐洲風機上應用較為普遍。在國內風電發電機初期多採用此種冷卻方式，但國內風場多風沙多鹽霧多降雨的狀況，對發電機內部的絕緣影響較大。[0005]密閉通風循環冷卻方式一次冷卻介質(發電機內部空氣)與周圍環境隔離自成閉合循環迴路。一次冷卻介質吸熱後通過迴路中的冷卻器將熱量傳遞給二次冷卻介質帶出機外，由於需兩次冷卻，一次冷卻介質溫度要比開啟通風冷卻直接送入發電機內部的環境空氣溫度要高約15°C，冷卻效果相對開啟通風冷卻方式略差。按二次冷卻介質不同可分為空空冷卻和空水冷卻兩種方式，而且可在風沙鹽霧條件下使用。但空空冷卻需要配空空換熱器及軸流風機，佔用空間較大，而空水冷卻則需配套空水冷卻器、軸流風機、二次水冷循環泵及水冷換熱器，額外損耗較大。[0006]對於MW級風電機組發電機，如果採用密閉通風循環冷卻方式，冷卻設備多達15kW 以上的功率損耗，而採用液體強迫冷卻方式，冷卻設備額外損耗只有2 4kW。對於某新型麗級風電機組發電機，既要求適應國內風場風沙、鹽霧、降雨以及-40°C低溫的惡劣環境， 有效控制溫度升高、提高發電機性能，又要求適應國內風場價格競爭的條件，力求降低成本，減少冷卻方式造成的額外功率損耗。現有的冷卻系統均不能滿足該新型MW級風電機組發電機對冷卻系統的需求。發明內容[0007]本實用新型的目的是提供一種能夠既適用於國內風場風沙、鹽霧、降雨以及-40°C 低溫的惡劣環境，又能夠有效減少冷卻方式造成的額外功率損耗的風力發電機液體強迫冷卻系統。[0008]本實用新型是這樣實現的[0009]一種風力發電機液體強迫冷卻系統，包括冷卻盤管、冷卻盤管安裝裝置、導熱結構、冷卻泵和外部換熱器；冷卻盤管與冷卻泵和外部換熱器連接，安裝在冷卻盤管安裝裝置內；冷卻盤管安裝裝置為開有凹槽的環狀結構，冷卻盤管安裝裝置安裝在風力發電機定子支架與繞組疊片之間；導熱結構為固化的導熱矽膠，安裝在冷卻盤管與冷卻盤管安裝裝置的凹槽之間；冷卻泵與冷卻盤管、外部換熱器分別連接。[0010]如上所述的冷卻盤管為圓形銅管。[0011]如上所述圓形銅管的表面經過鈍化處理。[0012]如上所述冷卻盤管安裝裝置凹槽的上半部為矩形、下半部為半橢圓、橢圓的長軸方向與凹槽的上端面平行，該結構的內徑與風力發電機的定子外徑相同。[0013]如上所述的冷卻盤管安裝裝置是風力發電機的定子外筒體。[0014]如上所述冷卻盤管安裝裝置凹槽的截面橢圓部分的周長為冷卻盤管截面圓周周長的一半。[0015]如上所述的導熱結構為固化的導熱矽膠，覆蓋冷卻盤管，填補冷卻盤管安裝裝置的頂部與繞組疊片底部的之間的狹縫。[0016]如上所述的外部換熱器為自然風冷的換熱器。[0017]本實用新型的有益效果在於[0018]本實用新型採用緊密貼合的冷卻盤管和冷卻盤管安裝裝置，並配備自然風冷的外部換熱器，使用適應_40°C低溫環境的防凍液作為冷卻液，能夠在降低能耗的前提下實現在惡劣環境下的風力發電機的強迫冷卻，滿足了該新型MW級風電機組發電機對冷卻系統的需求。


[0019]圖1是本實用新型的一種風力發電機液體強迫冷卻系統的結構示意圖；[0020]圖2是圖1中冷卻盤管、冷卻盤管安裝裝置和導熱結構局部的結構示意圖；[0021]圖中，1.冷卻盤管，2.冷卻盤管安裝裝置，3.導熱結構，4.冷卻泵，5.外部換熱器。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖和實施例對本實用新型的一種風力發電機液體強迫冷卻系統進行詳細的介紹[0023]如圖1、2所示，一種風力發電機液體強迫冷卻系統，包括冷卻盤管1、冷卻盤管安裝裝置2、導熱結構3、冷卻泵4和外部換熱器5。[0024]其中，冷卻盤管1為圓形銅管，與冷卻泵4和外部換熱器5連接，冷卻盤管1安裝在冷卻盤管安裝裝置內，在本實施例中，圓形銅管的表面經過鈍化處理。冷卻盤管安裝裝置 2為開有凹槽的環狀結構，凹槽的上半部為矩形、下半部為半橢圓、橢圓的長軸方向與凹槽的上端面平行，冷卻盤管安裝裝置2的內徑與風力發電機的定子外徑相同。[0025]冷卻盤管安裝裝置2安裝在風力發電機定子支架與繞組疊片之間。在其他實施例中，冷卻盤管安裝裝置2也可以是風力發電機的定子外筒體。上述凹槽截面橢圓部分的周長為冷卻盤管1截面圓周周長的一半。冷卻盤管1安裝在冷卻盤管安裝裝置2凹槽中，安裝時，通過繞組疊片連接螺栓施加一定的預緊力矩擠壓冷卻盤管1，使冷卻盤管1的下半部與冷卻盤管安裝裝置2凹槽下半部緊密貼合，從而提高冷卻盤管1的傳熱效果。[0026]導熱結構3為固化的導熱矽膠，用於有效增加冷卻盤管1與盤管安裝裝置之間的傳熱係數。它安裝在冷卻盤管1與冷卻盤管安裝裝置2的凹槽之間，以覆蓋冷卻盤管1，並填補冷卻盤管安裝裝置2的頂部與繞組疊片底部的之間的狹縫。通過在冷卻盤管1與冷卻盤管安裝裝置2凹槽之間填充導熱矽膠，使冷卻盤管1與安裝裝置凹槽之間的導熱係數，由狹縫中空氣氣隙的0.02W/(m.K)提高到1.8W/(m.K)以上，大大提高了冷卻盤管1與冷卻盤管安裝裝置2之間的導熱係數。[0027]冷卻泵4與冷卻盤管1、外部換熱器5分別連接，使冷卻液在冷卻盤管1與外部換熱器5之間循環冷卻。冷卻泵4為成熟產品，可從市場上購得。[0028]外部換熱器5為自然風冷的換熱器，考慮到風電機組只有年運行時間中約1/3時間滿載運行，對冷卻系統換熱要求最高，此時環境的風速也較高；而當風速降低時，發電機溫升也會相應降低，根據風電機組發電機這一特殊運行特性，在冷卻系統換熱器的選型時， 改變常規採用的強制風冷的散熱方式，採用自然風冷的板翅式高效換熱器，換熱器迎風布置在發電機的後上方，通過流通換熱器的自然風對換熱器進行冷卻，從而省去了常規強制冷卻所需的軸流風機，進一步降低了冷卻系統的能耗。外部換熱器5為成熟產品，可從市場上購得。[0029]工作時[0030]首先向風力發電機液體強迫冷卻系統加入冷卻液。冷卻液為適應-40°C低溫環境的防凍液。[0031]風力發電機工作時，繞組熱量通過繞組疊片底部以及冷卻盤管安裝裝置2傳遞給冷卻盤管1。冷卻泵4將被加熱的冷卻液循環到外部換熱器5進行冷卻，冷卻後返回冷卻盤管1。[0032]本實用新型採用緊密貼合的冷卻盤管和冷卻盤管安裝裝置，並配備自然風冷的外部換熱器，使用適應_40°C低溫環境的防凍液作為冷卻液，能夠在降低能耗的前提下實現在惡劣環境下的風力發電機的強迫冷卻，滿足了該新型MW級風電機組發電機對冷卻系統的需求。
權利要求1.一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於包括冷卻盤管(1)、冷卻盤管安裝裝置O)、導熱結構(3)、冷卻泵(4)和外部換熱器(5)；冷卻盤管(1)與冷卻泵(4)和外部換熱器(5)連接，安裝在冷卻盤管安裝裝置O)內；冷卻盤管安裝裝置(2)為開有凹槽的環狀結構，冷卻盤管安裝裝置(2)安裝在風力發電機定子支架與繞組疊片之間；導熱結構(3) 安裝在冷卻盤管(1)與冷卻盤管安裝裝置O)的凹槽之間；冷卻泵(4)與冷卻盤管(1)、外部換熱器( 分別連接。
2.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述的冷卻盤管(1)為圓形銅管。
3.根據權利要求2所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述圓形銅管的表面經過鈍化處理。
4.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述冷卻盤管安裝裝置O)凹槽的上半部為矩形、下半部為半橢圓、橢圓的長軸方向與凹槽的上端面平行，冷卻盤管安裝裝置O)的內徑與風力發電機的定子外徑相同。
5.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述的冷卻盤管安裝裝置( 是風力發電機的定子外筒體。
6.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述冷卻盤管安裝裝置O)凹槽的截面橢圓部分的周長為冷卻盤管(1)截面圓周周長的一半。
7.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述的導熱結構(3) (3)為固化的導熱矽膠，覆蓋冷卻盤管(1)，填補冷卻盤管安裝裝置(2)的頂部與繞組疊片底部的之間的狹縫。
8.根據權利要求1所述的一種風力發電機液體強迫冷卻系統，其特徵在於所述的外部換熱器( 為自然風冷的換熱器。
專利摘要本實用新型屬於風電機組發電機冷卻技術領域，具體涉及一種風力發電機液體強迫冷卻系統，目的是提供一種能夠既適用於國內風場風沙、鹽霧、降雨以及-40℃低溫的惡劣環境，又能夠有效減少冷卻方式造成的額外功率損耗的冷卻系統。該系統包括冷卻盤管(1)、冷卻盤管安裝裝置(2)、導熱結構(3)、冷卻泵(4)和外部換熱器(5)。本實用新型採用緊密貼合的冷卻盤管和冷卻盤管安裝裝置，並配備自然風冷的外部換熱器，使用適應-40℃低溫環境的防凍液作為冷卻液，能夠在降低能耗的前提下實現在惡劣環境下的風力發電機的強迫冷卻，滿足了該新型MW級風電機組發電機對冷卻系統的需求。
文檔編號H02K9/197GK202309383SQ20112041627
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者孟醒, 楊峰, 王銘, 謝園奇, 陸瑞軍 申請人:中國運載火箭技術研究院, 北京萬源工業有限公司