专利名称：风轮机的机舱冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及风轮机的机舱冷却系统，且更具体地涉及能够有效冷却配备有发电机、齿轮箱、变换器等的风轮机机舱的风轮机的机舱冷却系统。
背景技术：
通常，风轮机系统是将来自风的动能转化为电能的装置，并根据安装风轮机系统的环境的条件，风轮机典型地分为陆上风轮机系统和海上风轮机系统。图1是示出通常的风轮机系统的结构的示意图。将参考图1来简要描述风轮机系统的操作。首先，使用混凝土结构等在坚实地面50上建造塔40，机舱20坐落在塔40上。齿轮箱22、发电机M、变换器、变压器以及其它装置设置在机舱20中。叶片30经由轮毂和主轴连接并固定到齿轮箱22。通过风以低速旋转的叶片30经由齿轮箱22产生1500rpm或更大的高速动能，发电机M将动能转化成电能。发电机M产生的电流由变换器整流，然后被传输出。风力发电中的上述固定的能量转化会造成热形式的损失。能量可在发电机将动能转化为电能时损失，并可由作为驱动线路的齿轮箱中的齿轮摩擦而损失。进一步地，能量损失造成的热量可在整流装置，例如变换器或变压器中产生。如果额外的热损失发生在用于使机舱中的各个装置彼此连接的电力电缆、控制柜和电源，则热损失会不期望地进一步增加。在现有的陆上风轮机系统中，在产生小容量电流并因此在机舱中产生更少量热量的情况下，发电机的内部可通过将外部空气引入机舱来冷却。同时，对于海上风轮机系统而言，在沿海环境使用发电机、齿轮箱、变换器等的情况下，上述部件可因为外部空气包含盐分而被腐蚀损坏。
发明内容
技术问题因此，鉴于现有技术中出现的以上问题而提出本发明，并且本发明的目的是提供一种风轮机的机舱冷却系统，该冷却系统有效构造为在沿海环境使用的风轮机系统中的机舱与外部密封的情况下，冷却机舱中的空气，因此可保护机舱远离盐分并增加风轮机系统的效率。技术方案为了实现以上目的，本发明提供了一种风轮机的机舱冷却系统，其包括分别围绕设在机舱中的一个或多个生热装置放置的冷却块；连接到冷却块的通路管，由此使得冷却剂流经通路管；连接到通路管并布置在机舱的外表面或后端上的初级换热器；以及吸收机舱中产生的热量并将热量释放到机舱外的次级换热器，其中初级换热器和次级换热器构造为使机舱与外部密封。
生热装置可以是发电机、齿轮箱和变换器。初级换热器可执行流经通路管的冷却剂与空气之间的换热过程。进一步，次级换热器可包括管道、生热构件和传热介质，所述传热介质使用其中包含的制冷剂将机舱的内部热量排放到外部。传热介质可以是热管。次级换热器可进一步包括位于管道一端上的风扇，风扇将空气强制引入管道。每个冷却块中可形成通道，使得冷却剂流经通道。通道可按Z字形连续排列。有益效果根据本发明，当在沿海环境操作风轮机的机舱时，风轮机的机舱冷却系统使机舱中的主要部件完全与外部盐分隔绝(密封)，因此防止风轮机的主要部件的性能因腐蚀而下降。进一步，根据本发明，机舱中产生大量热量的装置以水冷方式整体冷却，而产生较少量热量的其他装置以风冷方式冷却，使得可实现有效地冷却。
图1是示出通常的风轮机的结构的示意图；图2是示出根据本发明的风轮机的机舱冷却系统的视图；以及图3是示出控制器、温度传感器、鼓风机和压力表之间的关系的方块图。其中，附图标记说明如下100风轮机的机舱冷却系统
101塔
102叶片104 ；轮毂
106主轴108控制柜
110机舱120齿轮箱
130发电机140变换器
150次级换热器
152换热介质
153、,156 鼓风机157 生热构件
160通路管162初级换热器
170冷却块180控制器
具体实施例方式通过下面结合附图的详细描述中可以更清楚地理解本发明的以上及其他目的、特征和优点。在下文中，将参考附图来详细描述根据本发明的实施例的风轮机的机舱冷却系统。图2是示出根据本发明的风轮机的机舱冷却系统的构造的视图，以及图3是示出控制器、温度传感器、鼓风机和压力表之间的关系的方块图。以下将参考图2和图3来描述根据本发明实施例的风轮机的机舱冷却系统。风轮机100包括塔101、机舱110和叶片102。机舱110坐落在塔101的顶部进而固定到塔101。塔101可以中空的钢结构的形式来制造，并可通过使用起重机堆叠若干级圆筒构件来建高。每个叶片102连接到机舱110中的齿轮箱120，以将叶片102产生的动能转化为电能。每个叶片102的一端插入轮毂104中以将叶片102连接到轮毂104。轮毂104连接到主轴106。主轴106可旋转地紧固到机舱110中的齿轮箱120，使得完成叶片102与齿轮箱120的连接结构。接下来，将描述风轮机的机舱冷却系统。机舱110包括齿轮箱120、发电机130、变换器140和控制柜108。齿轮箱120通过动力传输轴125将高速旋转的动能传输到发电机 130。发电机130中具有定子(未示)和连接到动力传输轴125的转子(未示)，并当转子绕定子高速旋转时产生电流。变换器140作用为从发电机130产生的电能移除掺杂的噪声。冷却块172设置成围绕齿轮箱120的外表面。在冷却块172中形成通道(未示)， 使得冷却剂流经该通道。通道可按Z字形连续排列。按与齿轮箱120类似的方式，发电机 130和变换器140也可分别设有冷却块174、176和178。冷却块170具有允许冷却剂流经的通道。通道可按Z形连续排列，以增强冷却效率。由于冷却块172必须吸收生热装置产生的热量，然后将热量排放到冷却剂，因此，冷却块172优选由具有优良导热性的金属材料制成。冷却块170按与通路管160连通的方式连接到通路管160。通路管160将吸收热量的冷却剂从每个冷却块170移动到初级换热器162，以便执行换热过程。优选地，通路管 160由绝热材料制成，以防止冷却剂在通路管160中流动时，热量被传导至机舱110的内部。 就成本和冷却效果而言，冷却剂优选为水。然而，为了增强冷却效果，油或气也可用作冷却剂。可在通路管160安装压力表165和阀(未示)。压力表165感测通路管160中流动的冷却剂的压力，并将压力传输到电连接到压力表的控制器180。控制器180选择性地打开或关闭阀，因此防止超压施加到通道管160。初级换热器162设置在机舱110的外表面或后端上，第一鼓风机164安装在初级换热器162的一端上，以允许空气流入。初级换热器162设置在机舱110外部，因此增强机舱110的空间利用，并可防止换热过程产生的不必要的废热传导到机舱110的内部。在此，冷却块170连接到一个通路管160以执行换热过程。然而，考虑到每个装置及机舱110的内部空间的热容，可设置另外的通路管。机舱冷却系统设有次级换热器150，次级换热器150可经由空气吸收机舱110中产生的热量，并将热量排放到机舱110外。次级换热器150用于冷却由于那些不是直接连接为产生动力却产生热量的部件，例如控制柜108、电源、电力电缆等导致的升高温度的空气。次级换热器150包括管道151和155、生热构件巧4和传热介质152。第一管道 151设置在机舱110内部以允许热空气流入，第二鼓风机153用于将空气强制引入第一管道 151中。同时，第二管道155设置在机舱110外以允许冷空气流入，以及第三鼓风机156用于将冷空气强制引入第二管道155。生热构件IM可按彼此分隔开预定的间隔并与引入空气的方向平行的方式设置在每个管道151、155的一端上。传热介质152以横穿生热构件154的方式按预定的间隔排列。每个传热介质152可包括热管。
每个传热介质152包含制冷剂，因此从第一管道151接收机舱110的内部热量，并将热量排放到机舱110外。也就是说，位于机舱110内部的生热构件IM初次从引入第一管道151的高温空气中吸收热量，并将热量提供给传热介质152。此后，通过传热介质152 传导的热量二次由位于机舱110外部的生热构件154吸收。在这个状态下，冷却操作由外部空气进行。 电连接到控制器180的温度传感器166可安装到连接于初级换热器162的通路管 160中。温度传感器166感测流经通路管160的冷却剂的温度，并将感测的结果传输到控制器180。控制器180比较预设参考值与感测的温度数据，由此控制第一鼓风机164的转速。 在以上过程中产生的热量较小的情况下，换热能力降低。因此，控制第一鼓风机164低速旋转，使得最小化不必要的噪声和动力的浪费。类似地，温度传感器也可设置在安装于次级换热器150的管道151、155中，以控制鼓风机153、156的转速。这样，换热器150、162具有与具有密封结构的机舱110隔离的冷却系统，因此可防止换热器150、162产生的废热被传导到机舱110的内部。进一步，当在海上操作风轮机时， 能够防止机舱110中的主要部件的性能由于外部含盐的空气而退化。虽然已经为了示例目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解各种更改、添加和替换是可能的，而不背离在此随附的权利要求中所公开的本发明的范围和精神。工业适用性如上所述，本发明提供了一种风轮机的机舱冷却系统，其能够有效地应用到风轮机。
权利要求
1.一种风轮机的机舱冷却系统，所述风轮机包括机舱，具有齿轮箱和发电机以执行风力发电；叶片，机械连接到所述齿轮箱；以及塔，设置为使得所述机舱坐落在所述塔的项部，所述机舱冷却系统包括冷却块，放置成分别围绕设置在所述机舱中的一个或多个生热装置；通路管，连接到所述冷却块，使得冷却剂流经所述通路管；初级换热器，连接到所述通路管，并布置在所述机舱的外表面或后端上；以及次级换热器，吸收所述机舱中产生的热量，并将热量排放到所述机舱外，其中所述初级换热器和所述次级换热器构造为使所述机舱与外部密封。
2.根据权利要求1所述的机舱冷却系统，其中所述生热装置包括选自包括发电机、齿轮箱和变换器的组中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的机舱冷却系统，其中所述初级换热器执行流经所述通路管的冷却剂与外部空气之间的换热过程。
4.根据权利要求3所述的机舱冷却系统，其中所述次级换热器包括管道、生热构件和传热介质，所述传热介质使用其内包含的制冷剂将所述机舱的内部热量排放到外部。
5.根据权利要求4所述的机舱冷却系统，其中所述传热介质包括热管。
6.根据权利要求4所述的机舱冷却系统，其中所述次级换热器还包括位于所述管道的一端上的风扇，所述风扇将空气强制引入到所述管道。
全文摘要
提供了一种风轮机的机舱冷却系统。所公开的风轮机的机舱冷却系统包括冷却块，排列成分别围绕安装在机舱内的一个或多个加热装置；通路管线，连接到冷却块以使冷却剂流动；初级换热器，其连接到通路管线并排列在机舱的外侧表面上；以及次级换热器，其能够吸收机舱内产生的热量并排放热量。初级换热器和次级换热器的机舱与外部密封。因此，当在沿海环境操作风轮机的机舱时，因为机舱完全隔绝外部盐分，所以本发明能够防止由于腐蚀引起的涡轮机设施的性能下降。
文档编号F03D11/00GK102171450SQ200980139169
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者朴锺浦, 李炳奎, 李珍珩, 金正一, 金炫兑 申请人:斗山重工业株式会社