专利名称：一种海上风力发电机的防腐冷却结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及风カ发电技术领域，特别涉及ー种海上风カ发电机的防腐冷却结构。
背景技术：
海洋风カ发电机是将风能转化为电能的ー种装置，一般由塔筒、机舱和风轮组成，塔筒一般是用于将机舱支撑至高空中的支撑体，有时也会将ー些部件，如变压器或者变流器等安装于塔筒内，以方便维修并给机舱留出空间，机舱内部包容着风カ发电机的关键设、备，如齿轮箱和发电机等设备。由于海洋风カ发电机风轮的转动要通过增速齿轮传递给发电机转子，使发电机转子高速旋转发电，而在此过程中齿轮箱高速运转中会因摩擦而产生热量，同时发电机因电磁损耗和摩擦也会产生热量，这些发热部件表面会产生对流换热和热辐射，从而导致机舱内空气的温度升高，因此需要对其进行冷却。目前的机舱冷却方法主要有以下几种方案一、即将机舱做成通风的，外部空气可进入机舱对其内部的零件进行自然冷却，虽然该种冷却方式可以达到冷却的效果，但外界腐蚀性物质会跟随空气进入机舱内部对零部件造成损害，尤其对于海洋风カ发电机，由于海上空气中的高盐分、高湿度使得海洋风カ发电机内部零件更容易受到腐蚀,这就需要机舱内的部件全部采用高防腐等级,加大风电机成本，同时空气中的颗粒物质也将使机舱内的旋转部件加速磨损。ニ、美国专利US6439832B1公布了ー种微正压防腐冷却技术，是通过ー种过滤装置将空气中的盐分和其他颗粒性物质去除后送入机舱内，并使机舱内的空气压カ維持在高于大气压カ的水平，从而确保空气的流动方向始終是自舱内经缝隙向机舱外部流动，以阻止外界腐蚀性气体和颗粒物质进入机舱，达到防腐蚀目的。这种技术一方面控制难度比较大，另一方面在于虽然采用过滤装置将空气过滤后再使其进入机舱内，但是过滤装置始終是有一定的孔径，无法做到100%过滤，因而直径小于孔径的颗粒仍将随空气进入到机舱内，沉积在舱内的腐蚀介质和颗粒物质会日益增多，从而对转动部件造成威胁。三、国际申请W001/06121、W02004/016945、W02010/069954 中提出的塔筒壁冷却方式，是将塔筒壁作为与外界的换热器，将舱内空气引导至塔筒，在塔筒处通过塔筒壁与外界冷空气进行热交换，但是由于塔筒壁的散热面积有限，难以满足大功率机组的要求，同时塔筒以及机舱也没有进行密封处理，外界腐蚀性气体和颗粒物质进入到机舱内会对其中的关键设备构成威胁。四、目前还可以采用蒸发冷却的方式对机舱进行冷却，具体是在机舱内设置ー个蒸发器，在机舱罩外部设置ー个冷凝器，用管路将冷却器和蒸发器连成一个循环系统，在系统内装入低沸点冷却介质，通过冷却介质的蒸发吸热实现对机舱内空气的冷却，同时通过冷却介质在蒸发和冷凝过程中的密度变化实现冷却介质在管路内的循环流动。这种方法有效提高了冷却效果，但是冷却介质费用昂贵，并且还需要安装各种安全阀以防止管路超压，提高了运行成本，同时机舱也没有进行密封处理，机舱内的零部件依然容易受到外部腐蚀性气体的危害。因此，如何开发ー种海洋风カ发电机防腐冷却结构，既可以使机舱实现冷却，又可以使机舱内的零部件免受空气中的腐蚀气体和颗粒物质的危害，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供ー种海上风カ发电机的防腐冷却结构，以降低机舱内各零部件的防腐蚀等级，从而降低各零部件生产成本，同时避免空气中的颗粒物质进入机舱内部，減少机舱内的转动部件的磨损。为解决上述技术问题，本发明提供ー种海上风カ发电机的防腐冷却结构，包括
塔筒；可转动地设置于所述塔筒上的机舱，且所述机舱与塔筒的配合部位采用迷宮密封方式密封；可转动地设置于所述机舱的内部的主轴，且所述主轴与所述机舱的配合部位采用迷宮密封方式密封，所述主轴位于所述机舱外部的一端设置有用于安装叶片的轮毂，所述轮毂上设置有导流罩；设置于所述机舱内部的空气冷却系统。优选的，可转动地安装于所述轮毂上的叶片与所述导流罩的配合部位以及所述导流罩与所述机舱的配合部位均采用迷宮密封方式进行密封。优选的，所述空气冷却系统具体包括换热器，所述换热器设置于所述机舱内部；冷却空气通道，所述冷却空气通道设置于所述机舱内且贯穿于所述的换热器，所述冷却空气通道的出ロ端和入口端与外界相通，且与所述的机舱密封；冷却空气驱动装置，所述冷却空气驱动装置设置于冷却空气通道或者其循环管路上。优选的，所述冷却空气驱动装置设置于所述冷却空气通道的出ロ端。优选的，还包括安装于所述机舱内部用于将机舱内部的热空气引导至所述的换热器的导流装置。优选的，所述导流装置为弓I风机或风扇。
优选的，还包括设置于所述机舱内的除湿装置。优选的，所述除湿装置为转轮除湿器。由以上技术方案可以看出本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构，由于其机舱与塔筒相对旋转的部位以及主轴与机舱相对旋转的部位均采用迷宮密封，因此机舱内部的零部件实现了与外界空气的隔绝，从而減少了外界空气中所含有的腐蚀性物质对内部零部件的危害，因此内部零部件的防腐蚀等级可适当降低，从而降低机舱内部的零部件的成本，同时本发明所提供的技术方案还在机舱内部设置了空气冷却系统，因而实现了机舱内部的冷却。由此可以看出本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构既可以使机舱内部零部件以较低成本实现防腐，又可以实现机舱的冷却。
图I为本发明实施例所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构中的机舱罩部位结构示意图；图2为本发明实施例所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构中的导流罩与塔筒以及导流罩与叶轮的相对位置示意图；图3为本发明实施例提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构中的机舱与塔筒部 位的迷宮密封示意图。其中I为塔筒,2为导流装置,3为机舱,4为冷却介质驱动装置,5为冷却空气通道，6为换热器,7为除湿装置,8为导流罩,9为叶片，A为机舱与塔筒配合部位，B为导流罩与机舱配合部位，C为叶片与导流罩的配合部位，D为密封齿。
具体实施例方式本发明核心是提供一种海上风カ发电机的防腐冷却结构，该冷却结构中机舱与塔筒的配合部位以及机舱与主轴的配合部位均采用迷宫密封的方式实现机舱整体的密封,并在密闭式机舱内设置空气冷却系统，这样在保证机舱内部可以冷却的同时实现了机舱整体的密封，机舱内部的零部件与外界空气隔绝，使机舱内部的零部件免受外界空气中的腐蚀性物质的影响，因此可以适度降低机舱内部零部件的防腐蚀等级，降低零部件的成本。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进ー步的详细说明。请參考图1，图I为本发明实施例所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构中的机舱罩部位结构示意图。本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构，包括塔筒I ;可转动地设置于所述塔筒I上的机舱3，机舱3相对于塔筒转动主要是使海上风カ发电机的叶片对准来风方向，以最大限度地将风能转化为电能，并且所述机舱3与塔筒I的配合部位A采用迷宮密封方式密封，采用迷宮方式密封即可以保证机舱3相对于塔筒I实现相对旋转，又可以保证机舱3与塔筒I的配合部位实现密封；可转动地设置于所述机舱3的内部的主轴，该主轴是风轮转动的传动轴，主轴相对于机舱做旋转运动，因而本实施例中的主轴与机舱3的配合部位采用迷宮密封方式密封，主轴位于所述机舱3外部的一端设置有用于安装叶片9的轮毂，轮毂上设置有导流罩8，本发明实施例中的中风轮是指叶片9与轮毂以及轮毂上的导流罩8的组合体；设置于所述机舱3内部的空气冷却系统。由于迷宫式密封的结构间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，能运用在相对旋转并要求密封的场合中，因而可以满足机舱3与塔筒I的配合部位A以及主轴与机舱3的配合部位的密封要求。由以上技术方案可以看出本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构，由于其机舱3与塔筒I相对旋转的部位以及主轴与机舱3相对旋转的部位均采用迷宮密封的方式进行密封处理，因此机舱3内部的零部件实现了与外界空气的隔绝，从而減少了外界空气中所含有的腐蚀性物质对内部零部件的危害，因此内部零部件的防腐蚀等级可适当降低，因而降低了机舱3内部的零部件的成本，同时本发明所提供的技术方案还在机舱3内部设置了空气冷却系统，因而实现了机舱3内部的冷却，由此可以看出本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构既可以使机舱3内部零部件以较低成本实现防腐，又可以使机舱3实现冷却。为了调节风轮的转速，目前采取的方案是使叶片9相对于轮毂可转动，从而使叶片9与风向的角度发生变化来调节风轮整体的转速，由于导流罩8与轮毂是相对静止的，因而叶片9与导流罩8也是相对旋转的，风轮整体相对于机舱是旋转运动，如图2中所示。为了实现机舱与风轮整体的密封，从而使轮毂内的零部件也免受外界腐蚀性物质的危害，本实施例中将叶片9与导流罩8的配合部位C以及导流罩8与机舱3的配合部位B也采用迷宫密封的方式进行密封处理。更为具体的，以机舱3与塔筒I配合部位A的迷宮密封方式为例对本发明所提供的迷宮密封方式进行介绍在塔筒I上设置具有多个密封齿D的第一环形挡板，在机舱罩3 上与塔筒I配合的部位相应设置具有多个密封齿D的第二环形挡板，第一环形挡板上的密封齿与第二环形挡板上的密封齿交错排列，从而形成节流间隙与膨胀空腔，实现对外部气体的节流密封，如图3中所示。其他配合部位如导流罩8与机舱3的配合部位B、叶片9与导流罩8的配合部位C以及主轴与机舱3的配合部位均采用上述密封方式进行密封，在此不再赘述。上述密封齿的个数以及密封齿交错形成的节流间隙与膨胀空腔的大小根据实际情况而定，一般而言，密封齿数越多，节流间隙越小，迷宮密封的效果越好。上述实施例中的冷却系统具体包括换热器6,换热器6设置于机舱3内部,用于对机舱3内部的高温气体进行冷却；冷却空气通道5，所述冷却空气通道5设置于所述机舱3且贯穿于所述的换热器6，所述冷却空气通道5的出ロ端和入口端与外界相通，且与所述的机舱3密封，该处的密封指的是冷却空气通道5与机舱3的接触部位的密封，防止机舱3内部与外界大气相通；冷却空气驱动装置4，所述冷却空气驱动装置4设置于冷却空气通道5或者其循环管路上，用于实现空气的流动，达到冷却效果。换热器6将作为机舱3内热空气与机舱3外部的冷却空气换热的中间部件，冷却空气通道5贯穿于换热器6，同时换热器6与机舱3内热空气相接触，这样机舱3内的热量将通过换热器6传递给冷却空气，外部的冷却空气将通过冷却空气驱动装置4在冷却空气通道5内循环流动，从而将机舱3内的热量源源不断的导出，实现机舱3内部的冷却，由于冷却空气通道5与机舱3接触的部位进行了密封处理，所以机舱3依然为密封机舱，不会与外界大气相通，从而避免外界腐蚀性气体和颗粒状物质进入其中。为了进一步优化本发明所提出的技术方案，本实施例中的冷却空气通道5内表面和冷却空气驱动装置4上设置有防腐蚀层，具体的防腐蚀层可为氟碳树脂层，或者为锌涂层等可实现防腐功能的涂层，或者在冷却空气通道5和冷却空气驱动装置4的内壁镶上防腐蚀内衬层，都可实现延长冷却空气通道5和冷却空气驱动装置4的使用寿命的目的，上述冷却空气驱动装置4可以为鼓风机或者引风机。为了使冷却空气的流动更为顺畅，本实施例中的冷却空气驱动装置4优选的设置在所述冷却空气通道5的出口端。
为了将聚集在机舱3内的空气里的热量传递到换热器6上面，使机舱3内各部位的温度均匀，本实施例还在机舱3内安装了用于将热空气引导至换热器6的导流装置2，该导流装置2既可以为鼓风机，也可以为引风机或者风扇，其目的是使机舱3内的热空气形成环流，并经过换热器6进行换热，使机舱3内部的换热更加充分，温度更加均匀。由于机舱3内的盐雾腐蚀其本质就是电化学腐蚀，而防止电化学腐蚀的主要手段之一就是保持空气干燥，这样就会阻止电化学腐蚀的发生，因此，为了进ー步提高防腐蚀效果，本实施例中的风カ发电机优选的还在机舱3内増加了除湿装置7，该除湿装置7可以为轮转除湿器，转轮除湿的原理是利用一些特殊材料，如硅胶，分子筛，氯化锂等物品，具有非常强的吸水性，不断从周围空气中吸取水蒸汽，并排出到机舱外部，轮转除湿器与机舱3外部相通的排水ロ与机舱3的配合处也实现密封，或者还可以采用其他可以实现除去空气中水分的除湿装置，这些除湿装置为本领域技术人员熟知的装置，在此不再赘述。以上对本发明所提供的海上风カ发电机的防腐冷却结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。权利要求
1.一种海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，包括 塔筒(I); 可转动地设置于所述塔筒(I)上的机舱(3)，且所述机舱(3)与塔筒(I)的配合部位A采用迷宫密封方式密封； 可转动地设置于所述机舱(3)的内部的主轴，且所述主轴与所述机舱(3)的配合部位采用迷宫密封方式密封，所述主轴位于所述机舱(3)外部的一端设置有用于安装叶片(9)的轮毂，所述轮毂上设置有导流罩(8)； 设置于所述机舱(3)内部的空气冷却系统。
2.根据权利要求I所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，可转动地安装于所述轮毂上的叶片(9)与所述导流罩(8)的配合部位C以及所述导流罩(8)与所述机舱(3)的配合部位B均采用迷宫密封方式进行密封。
3.根据权利要求I所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，所述空气冷却系统具体包括 换热器(6)，所述换热器(6)设置于所述机舱(3)内部； 冷却空气通道(5)，所述冷却空气通道(5)设置于所述机舱(3)内且贯穿于所述的换热器(6)，所述冷却空气通道(5)的出口端和入口端与外界相通，且与所述的机舱(3)密封； 冷却空气驱动装置(4)，所述冷却空气驱动装置(4)设置于冷却空气通道(5)或者其循环管路上。
4.根据权利要求3所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，所述冷却空气驱动装置(4 )设置于所述冷却空气通道(5 )的出口端。
5.根据权利要求4所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，还包括安装于所述机舱(3)内部用于将机舱(3)内部的热空气引导至所述的换热器(6)的导流装置(2)。
6.根据权利要求5所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，所述导流装置(2)为引风机或风扇。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，还包括设置于所述机舱(3)内的除湿装置(7)。
8.根据权利要求7所述的海上风力发电机的防腐冷却结构，其特征在于，所述除湿装置(7)为转轮除湿器。
全文摘要
本发明公开了一种海上风力发电机的防腐冷却结构，该风力发电机包括塔筒、可转动地设置于塔筒上的机舱、可转动地设置于机舱内部的主轴，本发明中塔筒与机舱的转动配合部位以及主轴与机舱的转动配合部位均采用迷宫密封方式进行密封，并在密封的机舱内部设置了空气冷却系统。由于上述旋转部位采用了迷宫密封，因而机舱内部的零部件实现了与外界空气的隔绝，从而减少了外界空气中所含有的腐蚀性物质对内部零部件的危害，因此内部零部件的防腐蚀等级可适当降低，从而降低机舱内部的零部件的成本，同时通过空气冷却系统实现了以较低运行成本将机舱内部冷却的目的。
文档编号F03D11/00GK102661251SQ20121014566
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者周祖田, 张万军, 钟小村, 陈勇, 黄金余 申请人:中船重工(重庆)海装风电设备有限公司