專利名稱:一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種冷卻裝置,特別涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置。
背景技術(shù):
風(fēng)力發(fā)電是目前發(fā)展速度最快的可再生能源技術(shù),風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用壽命和可靠 性對發(fā)電機(jī)的散發(fā)熱量提出了很高的要求。風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中,發(fā)電機(jī)的定子鐵心、定 子繞組產(chǎn)生的損耗,轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的損耗以及通風(fēng)、機(jī)械等產(chǎn)生的損耗,以熱量的形式向外 發(fā)散,需要有效的冷卻介質(zhì)及冷卻方式來帶走絕大部分的熱量,其熱量大小取決于發(fā)電功 率、設(shè)備類型及生產(chǎn)工藝。電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的好壞直接影響發(fā)電機(jī)的冷卻和發(fā)熱,影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn) 行。采用較好的冷卻方式、配置良好的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)可獲得期望的溫升值(或高于保證 值),從而保證發(fā)電機(jī)在一個穩(wěn)定的冷熱循環(huán)平衡的通風(fēng)系統(tǒng)中安全可靠運(yùn)行。一般的情況 下,發(fā)電機(jī)的冷卻裝置可以分為兩大類空冷和水冷結(jié)構(gòu)。具體的選取方式以各類電機(jī)的具 體結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)要求來具體確定。請參見圖1所示,通常采用空冷裝置對風(fēng)力發(fā)電機(jī)300進(jìn)行冷卻,該空冷裝置通過 與風(fēng)力發(fā)電機(jī)300軸伸端(DE端)軸連接的兩個雙進(jìn)風(fēng)離心式風(fēng)機(jī)110,將冷空氣氣流從軸 向的進(jìn)風(fēng)口吸入后利用離心力從圓周方向的出風(fēng)口甩出;通過頂電機(jī)130帶動鼓風(fēng)機(jī)140 運(yùn)轉(zhuǎn),使冷空氣在風(fēng)力發(fā)電機(jī)300的空氣管道310內(nèi)快速流過為其散熱,之后通過設(shè)置在風(fēng) 力發(fā)電機(jī)300非軸伸端(NDE端)的出風(fēng)管道120排出。上述空冷的冷卻裝置由于設(shè)置了兩個雙進(jìn)氣的離心式風(fēng)機(jī)110,改變了空氣管道 310內(nèi)介質(zhì)的流向;同時由共四個進(jìn)風(fēng)口快速吸入冷空氣作為冷卻介質(zhì),對于單機(jī)容量為 760kff的風(fēng)力發(fā)電機(jī)300組來說,通風(fēng)時間短,降溫、冷卻效果明顯。但是隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的不斷提高,兆瓦(MW)級風(fēng)力發(fā)電機(jī)對冷卻裝置 的散熱效果提出了更高的要求。離心式風(fēng)機(jī)無法完全將發(fā)電機(jī)散發(fā)的熱量通過冷空氣流動 帶走,難以滿足大容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻要求。因此現(xiàn)有還使用水冷結(jié)構(gòu)的冷卻裝置為大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻。雖然水冷裝置 的冷卻效果好,但是需要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的內(nèi)部排設(shè)冷卻水的管道,占用很大空間,而且價格 昂貴,成本很高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,改善大容量風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的散熱效果,提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性。為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝 置,其特征在于,包含與上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接、進(jìn)行一次熱交換的空冷組件;與上述空冷組件連接、進(jìn)行二次熱交換的水冷組件。
3[0012]上述空冷組件包含與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣管道一端連接的若干離心式風(fēng)機(jī);與上述 空氣管道另一端連接的若干通風(fēng)管。上述離心式風(fēng)機(jī)在軸向設(shè)有若干呈喇叭形的進(jìn)風(fēng)口、在圓周方向設(shè)有出風(fēng)口 ;上述離心式風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口將作為一次熱交換介質(zhì)的冷空氣由出風(fēng)口引入上述空
氣管道;上述離心式風(fēng)機(jī)通過出風(fēng)口與上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣管道的軸伸端密閉連接。上述空冷組件的若干通風(fēng)管分別穿過上述空氣管道的非軸伸端側(cè)壁,與風(fēng)力發(fā)電 機(jī)連接,用來排放一次熱交換后的空氣。上述水冷組件包含對應(yīng)設(shè)置在若干通風(fēng)管外側(cè)的若干冷卻水套;上述若干冷卻水 套通過其中流動的冷卻水,與上述通風(fēng)管中的熱空氣進(jìn)行二次熱交換。上述水冷組件還包含分別與上述若干冷卻水套連接的水泵、外部散熱器;上述水 泵帶動冷卻水在上述冷卻水套中流動,并通過上述外部散熱器為冷卻水降溫。上述空冷組件還包含設(shè)置在上述空氣管道頂部的頂電機(jī)、與上述頂電機(jī)連接的鼓 風(fēng)機(jī);上述頂電機(jī)帶動鼓風(fēng)機(jī)工作,將冷空氣快速吸入上述空氣管道。本實(shí)用新型提供的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比,其優(yōu)點(diǎn)在 于本實(shí)用新型由于在若干通風(fēng)管上對應(yīng)設(shè)置有冷卻水套,先后通過空氣冷卻和水冷卻進(jìn) 行兩次熱交換,有效地降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的溫度,從而降低了定子鐵芯與發(fā)電機(jī) 機(jī)座的溫差,以降低定子鐵芯的熱應(yīng)力;同時能夠使發(fā)電機(jī)各部分溫度均勻,并穩(wěn)定在一定 的溫度范圍內(nèi),不至于在發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生局部過熱點(diǎn),提高絕緣設(shè)備的使用壽命,有利于風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的長期安全運(yùn)行。
圖1是現(xiàn)有用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空冷結(jié)構(gòu)冷卻裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。請參見圖2所示,本實(shí)用新型提供的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,包含與風(fēng)力發(fā) 電機(jī)30的空氣管道31連接的空冷組件10、與空冷組件10連接的水冷組件20、設(shè)置在空氣 管道31頂部的頂電機(jī)13和鼓風(fēng)機(jī)14。空冷組件10包含與風(fēng)力發(fā)電機(jī)30的軸伸端(DE端)軸連接的兩個雙進(jìn)風(fēng)離心式 風(fēng)機(jī)11。每個離心式風(fēng)機(jī)11的軸向設(shè)有兩個進(jìn)風(fēng)口 111 ;進(jìn)風(fēng)口 111呈喇叭形,上面套設(shè) 有一大一小兩個孔,大孔直徑為300mm,小孔直徑為260mm。每個離心式風(fēng)機(jī)11的圓周方向 還設(shè)有一個出風(fēng)口 112,離心式風(fēng)機(jī)11通過該出風(fēng)口 112與空氣管道31的軸伸端(DE端) 密閉連接??绽浣M件10還包含多根通風(fēng)管12,其分別穿過空氣管道31的非軸伸端(NDE端) 側(cè)壁,與風(fēng)力發(fā)電機(jī)30的定子軸向連接??绽浣M件10將冷空氣氣流從進(jìn)風(fēng)口 111吸入后利用離心力從出風(fēng)口 112甩出,進(jìn) 入風(fēng)力發(fā)電機(jī)30的空氣管道31中,與發(fā)熱的定子、轉(zhuǎn)子進(jìn)行一次熱交換,為定子、轉(zhuǎn)子降[0028]設(shè)置在空氣管道31頂部的鼓風(fēng)機(jī)14,在頂電機(jī)13的帶動下運(yùn)轉(zhuǎn),加速空氣管道 31中的空氣流動,增加了單位時間吸入的冷空氣,并使冷空氣高速地由進(jìn)風(fēng)口 111吸入,進(jìn) 行一次熱交換后,沿著定子、轉(zhuǎn)子間的氣隙及轉(zhuǎn)子支架中心孔流入多根通風(fēng)管12中。水冷組件20包含對應(yīng)設(shè)置在每根通風(fēng)管12外側(cè)的多個冷卻水套21、與該多個冷 卻水套21連接的水泵22和外部散熱器23。水冷組件20通過水泵22運(yùn)轉(zhuǎn),使冷卻水在冷 卻水套21中流動,與通風(fēng)管12中的熱空氣進(jìn)行二次熱交換,使定子、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量最終 隨著冷卻水流入外部散熱器23進(jìn)行冷卻。經(jīng)二次熱交換后冷卻的空氣從多根通風(fēng)管12的 另一側(cè)流出,重新由進(jìn)風(fēng)口 111吸入空氣管道31參與下一次的冷卻循環(huán);如此反復(fù),保證風(fēng) 力發(fā)電機(jī)30能在穩(wěn)定的冷熱循環(huán)平衡中安全可靠的運(yùn)行。冷卻水套21中的冷卻水作為二次熱交換的介質(zhì),其熱交換的能力決定了風(fēng)力發(fā) 電機(jī)30最終冷卻溫度的高低。相對于冷卻介質(zhì)為空氣的冷卻方式而言,冷卻水較之空氣的 相對導(dǎo)熱能力要大50倍,并且在滿足相同的冷卻條件下,空氣冷卻的相對消耗量是水的83倍。因此相比現(xiàn)有冷卻裝置單純使用空氣冷卻的,本實(shí)用新型在空氣冷卻的基礎(chǔ)上, 再附加水冷卻的結(jié)構(gòu),先后進(jìn)行兩次熱交換,能夠有效地降低定子鐵芯的溫度,從而降低了 定子鐵芯與發(fā)電機(jī)機(jī)座的溫差,以降低定子鐵芯的熱應(yīng)力;同時能夠使發(fā)電機(jī)各部分溫度 均勻,并穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi),不至于在發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生局部過熱點(diǎn),提高絕緣設(shè)備的 使用壽命,有利于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的長期安全運(yùn)行。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹,但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于 本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,包含與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(30)連接、進(jìn)行一次熱交換的空冷組件(10);與所述空冷組件(10)連接、進(jìn)行二次熱交換的水冷組件(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述空冷組件(10) 包含與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(30)的空氣管道(31) —端連接的若干離心式風(fēng)機(jī)(11);與所述空氣管 道(31)另一端連接的若干通風(fēng)管(12)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述離心式風(fēng)機(jī) (11)在軸向設(shè)有若干呈喇叭形的進(jìn)風(fēng)口(111)、在圓周方向設(shè)有出風(fēng)口(112);所述離心式風(fēng)機(jī)(11)的進(jìn)風(fēng)口(111)將作為一次熱交換介質(zhì)的冷空氣由出風(fēng)口(112) 引入所述空氣管道(31);所述離心式風(fēng)機(jī)(11)通過出風(fēng)口(112)與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(30)的空氣管道(31)的 軸伸端密閉連接。
4.如權(quán)利要求2所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述空冷組件(10) 的若干通風(fēng)管(12)分別穿過所述空氣管道(31)的非軸伸端側(cè)壁,與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(30)連 接,用來排放一次熱交換后的空氣。
5.如權(quán)利要求4所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述水冷組件(20) 包含對應(yīng)設(shè)置在若干通風(fēng)管(12)外側(cè)的若干冷卻水套(21);所述若干冷卻水套(21)通過 其中流動的冷卻水,與所述通風(fēng)管(12)中的熱空氣進(jìn)行二次熱交換。
6.如權(quán)利要求5所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述水冷組件(20) 還包含分別與所述若干冷卻水套(21)連接的水泵(22)、外部散熱器(23);所述水泵(22) 帶動冷卻水在所述冷卻水套(21)中流動,并通過所述外部散熱器(23)為冷卻水降溫。
7.如權(quán)利要求2所述的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,所述空冷組件(10) 還包含設(shè)置在所述空氣管道(31)頂部的頂電機(jī)(13)、與所述頂電機(jī)(13)連接的鼓風(fēng)機(jī) (14);所述頂電機(jī)(13)帶動鼓風(fēng)機(jī)(14)工作,將冷空氣快速吸入所述空氣管道(31)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的冷卻裝置,其特征在于,包含與上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接、進(jìn)行一次熱交換的空冷組件;與上述空冷組件連接、進(jìn)行二次熱交換的水冷組件。本實(shí)用新型由于在若干通風(fēng)管上對應(yīng)設(shè)置有冷卻水套,先后通過空氣冷卻和水冷卻進(jìn)行兩次熱交換,有效地降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的溫度,從而降低了定子鐵芯與發(fā)電機(jī)機(jī)座的溫差,以降低定子鐵芯的熱應(yīng)力;同時能夠使發(fā)電機(jī)各部分溫度均勻,并穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi),不至于在發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生局部過熱點(diǎn),提高絕緣設(shè)備的使用壽命,有利于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的長期安全運(yùn)行。
文檔編號H02K9/04GK201682367SQ20102011208
公開日2010年12月22日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者何艷明, 岳清濤, 虎振生 申請人:蘇州特譜風(fēng)能技術(shù)有限公司