变桨柜冷却装置及风力发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及变桨柜冷却装置及风力发电机组。
【背景技术】
[0002]变桨系统是变速变桨风力发电机组的重要组成部分，其在风力发电机的额定风速以上阶段，通过调节叶片的桨距角来实现风力发电机组功率的稳定输出，同时变桨系统也对风力发电机组的安全运行起着至关重要作用，因此变桨系统的稳定运行与维护是风力发电机组功率持续输出的重要保障。
[0003]变桨系统中的电控器件在运行过程中会产生热量，这些产生的热量需要被散掉以保障变桨系统正常工作。变桨柜作为变桨系统的外壳，一般安装在风力发电机组的叶轮轮毂内，而叶轮轮毂一般为相对封闭的结构，这种安装环境使变桨柜无法进行良好的冷却散热。风力发电机变桨柜温度过高而导致的风力发电机组停机问题在风电行业中属于较为关注的难点问题。经常发生由于变桨柜过温而导致的风力发电机组停机的问题，降低了风力发电机组的可利用率，浪费了大量的风能资源，直接影响风力发电机组的发电量，降低了风力发电机组的发电收益。
[0004]中国实用新型专利CN204539697U公开了一种变桨柜的散热结构及变桨柜，采用强制风冷的散热方式对变桨柜进行冷却。该专利中采用优化变桨柜外部结构的形式，增加散热翅片，设计风扇安装位置以及冷却风道方式对变桨柜进行强制通风冷却。但是，对变桨柜进行强制风冷存在着由于风量、风压不可控制等因素影响变桨柜冷却效果的弊端，同时，由于变桨柜处于轮毂与叶根之间的狭小且相对封闭的空间，该空间内部的空气只能在该狭小的空间内循环，散热效果有限，而且，由于变桨柜发热源的存在导致该部位空气温度持续升高，因此在该处采用强制风冷的冷却方式作用甚微，无法达到对变桨柜冷却降温的目的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于提供一种变桨柜冷却装置及风力发电机组，以提高变桨柜的冷却散热效果。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提供了一种变桨柜冷却装置，包括集热装置与冷凝器，所述集热装置设置在变桨柜发热部位，所述集热装置与冷凝器之间通过管路连通形成回路，在所述回路内设有冷却介质，所述冷却介质在集热装置内吸热汽化，在所述冷凝器内放热液化，所述冷却介质在所述回路内循环运动。
[0007]优选地，所述管路包括集气管与回液管，所述集气管与所述回液管均设置在所述集热装置与所述冷凝器之间。
[0008]优选地，在所述变桨柜的发热部位设置有散热翅片，所述集热装置为热管，所述热管设置在所述散热翅片缝隙中。
[0009]优选地，在所述变桨柜的发热部位设置有集热箱。
[0010]优选地，在所述变桨柜上设置有温度传感器，所述温度传感器将温度信号传送至风力发电机控制单元。
[0011]进一步地，在所述变桨柜的发热部位设置有散热翅片，所述温度传感器设置在所述散热翅片上。
[0012]优选地，所述冷凝器设置在风力发电机组导流罩内。
[0013]进一步地，在所述冷凝器上还设置有风扇。
[OOM]进一步地，所述风扇通过风力发电机控制单元控制。
[0015]本实用新型还提供了一种风力发电机组，包括任一上述的变桨柜冷却装置。
[0016]有益效果:
[0017]上述变桨柜冷却装置及风力发电机组，采用管道内蒸发冷却的换热方式对变桨柜进行冷却，从根本上克服了对变桨柜进行强制风冷过程中由于风量、风压不可控制等因素影响变桨柜冷却效果的弊端，该技术方案冷却效果远远超过强制风冷的冷却效果。
[0018]同时，本实用新型技术方案解决了变桨柜所处狭小且相对封闭环境的空气循环散热问题。由于解决了变桨柜的过温问题，风力发电机组不会因为变桨柜过温而导致停机，提高了风力发电机组的可利用率，使风力发电机组运行更加持续，吸收更多的风能，提高了整机的收益。
[0019]本实用新型技术方案对变桨柜的冷却方式可以使变桨柜整体处于较低温度，从而为柜体内电气元件提供了良好的工作环境，提升了电气元件的可靠性和使用寿命;本实用新型技术方案装置结构简单，便于安装，基本无需日常维护，具有较高的可靠性和较长的使用寿命。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例一中变桨柜冷却装置的结构示意主视图；
[0021]图2为本实用新型实施例一中变桨柜冷却装置的结构示意右视图；
[0022]图3为本实用新型实施例二中变桨柜冷却装置的结构示意主视图；
[0023]图4为本实用新型实施例二中变桨柜冷却装置的结构示意右视图；
[0024]图5为本实用新型实施例三中风力发电机组的结构示意图；
[0025]图6为本实用新型实施例三中变桨柜安装位置A的放大结构示意图。
[0026]附图标记:
[0027]10-变桨柜，20-集热装置，30-管路，40-冷凝器，50-风扇，21-散热翅片，22-热管，23-集热箱，31-集气管，32-回液管，1-导流罩，2-叶轮，3-发电机，4-机舱，5-塔架，6-轮毂，7-主轴。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型实施例的变桨柜冷却装置及配置有该冷却装置的风力发电机组进行详细描述。
[0029]在变桨柜内部存在的较多电器元件，其中主要的发热部件为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT模块)，IGBT模块持续不断发出热量导致变桨柜温度逐渐升高，最终达到报警温度，致使风力发电机组停机。因此，本实用新型实施例的变桨柜冷却装置主要针对于IGBT模块安装位置相对应的变桨柜发热部位进行冷却，保证变桨柜整体处于合理温度范围，使风力发电机组不会因为变桨柜温度过高而停机，从而提高风力发电机组的可利用率，使风力发电机组工作更持续，利用更多的风能资源，提升整机的经济效益。同时，该变桨柜冷却装置可以使变桨柜内部的电气元件处于相对低温的环境，有利于提升电器元件的稳定性与使用寿命。
[0030]本实用新型的实施例主要是基于蒸发冷却传热方式的管内冷却技术，以当地气压作为该冷却装置的工作环境，通过填充在冷却装置回路中的冷却介质在回路不同位置进行相变完成吸热与放热，进而实现对变桨柜的冷却降温。在本实用新型的实施例中，冷却介质为市售产品，最为重要的物性参数为沸点和汽化潜热，在本实施例中，该冷却介质为氟碳化合物，例如:FF31L。依据风力发电机组运行特性，结合变桨柜温度控制策略，选择的冷却介质的沸点为46°C(常压下)，汽化潜热141.8J/kg。此外，冷却介质还具有高绝缘性、无毒环保，低粘度等特点。
[0031 ] 实施例一
[0032]下面首先介绍一下本实用新型实施例的变桨柜冷却装置，图1为本实施例中变桨柜冷却装置的结构示意主视图；图2为图1的右视图。
[0033]如图1所示，本实用新型实施例中变桨柜冷却装置主要包括集热装置20、冷凝器40、以及设置在集热装置20与冷凝器40之间的管路30，管路30包括集气管31与回液管32，上述管路30使集热装置20与冷凝器40之间形成回路，在回路内填充冷却介质。
[0034]如图2所示，集气管31与回液管32均为双管结构，这种双管结构能够使冷却介质在回路中得到更为充分的流动，使冷却效果更佳。为加强冷凝效果，在冷凝器40的一侧还安装有低功率的风扇50，在本例中，风扇50为轴流风扇。
[0035]IGBT模块设置在变桨柜10内底部，因此，变桨柜10的发热部位为变桨柜10的底板位置，为更好的保证变桨柜10进行散热，在变桨柜10底板外侧，设置有多个散热翅片21，热源IGBT模块传出的热量通过设置在变桨柜10底板下方的散热翅片21向外扩散。同时，为了提高本实用新型实施例中变桨柜冷