一种半直驱风力发电机的冷却系统的制作方法

1.本发明属于风力发电机技术领域，涉及冷却系统，具体涉及一种半直驱风力发电机的冷却系统。


背景技术：

2.众所周知，风力发电机在运行时会产生损耗，使电机发热，温度升高，影响电机运行效率，严重时甚至烧坏电机，故发热问题直接影响电机的使用寿命和运行的可靠性。随着科技的发展，风力发电机单机容量日益增大，产生的损耗和热量也不断增加，因此，需要对发电机的冷却系统进行改进，以提高其散热能力，提升电机效率，迫在眉睫。
3.目前，风力发电机产品主要有双馈、鼠笼、直驱和半直驱四大类型，冷却方式主要有自然风冷、强迫风冷、空水冷和水套冷。为了适应风电行业的降本增效需求，需要对现有半直驱风力发电机冷却系统的结构进行优化，以提高冷却系统的可靠性，降低发电机体积，提高发电机功率密度，提升风电机组机舱利用率。
4.而现有的半直驱发电机冷却系统固定在后端盖上，必然会增加发电机的轴向长度，且风机叶轮产生的冷却空气依次进入发电机后端盖、机座等部件，通过导风罩等导流装置，然后才作用于热源上，能量路径较长，发电机内循环风路能量损失较大，降低了风机效率。此外，现有的冷却系统未考虑发电机内循环冷却空气中油气等杂质对发电机的影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种半直驱风力发电机的冷却系统。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.这种半直驱风力发电机的冷却系统，包括安装在发电机机座顶部的箱体；所述箱体的底部设置有冷却系统进风口和冷却系统出风口，且所述冷却系统进风口和冷却系统出风口相对设置；所述箱体内依次分布有油气过滤装置、换热装置及离心通风机，当所述离心通风机工作时，热空气由机座出风口流出经冷却系统进风口进入箱体内部，依次经油气过滤装置、换热装置后得到冷空气，冷空气由冷却系统出风口流出经机座进风口进入发电机内部。
8.进一步，所述油气过滤装置、换热装置分别通过螺栓固定于箱体内部。
9.进一步，所述油气过滤装置内设置有多组过滤棉或油气分离器。
10.进一步，所述离心通风机中蜗壳出风口的角度与机座进风口的角度相适配。
11.进一步，所述机座出风口、机座进风口处分别安装有温度传感器a。
12.进一步，所述换热装置设置有冷却液进水口和冷却液出水口，所述冷却液出水口通过回水管与定子水套出水口连接。
13.进一步，所述换热装置中包括热交换芯体，所述热交换芯体为铝合金制造的板翅式空水换热芯体。
14.进一步，所述冷却液进水口、冷却液出水口分别安装有连接法兰，所述连接法兰面设置有用以安装温度传感器b的安装接口。
15.进一步，所述换热装置的底部侧边分别设置有泄露报警器及泄放接口。
16.进一步，所述离心通风机的数量为两个，且每个离心通风机包括电机、叶轮、蜗壳和集流器；
17.当所述离心通风机工作时，经过换热装置后的冷空气沿轴向进入叶轮空间，在高速旋转的叶轮驱动下进行加速，由蜗壳和集流器收集引导后减速并改变流向，进入发电机内部，通过气隙带走发电机热量，热空气由机座出风口进入冷却系统内部，经油气过滤装置和换热装置后得到冷空气。
18.与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：该冷却系统安装在半直驱风力发电机机座顶部，减小了发电机轴向长度，节省了机舱内部的轴向空间，有利于提高机组结构的紧凑性；该冷却系统通过油气过滤装置，可提升内循环冷却空气的清洁度，以提高发电机运行的可靠性；同时利用离心通风机产生的冷空气，无需通过发电机其他部件，可直接作用于发电机线圈端部即热源上，减小了能量传递路径，从而提高了冷却效率，进一步提高半直驱发电机的功率密度。
19.此外，配合设置用以监测发电机机座进风口、发电机机座出风口处的风温传感器(即温度传感器a)，用以监测冷却液进水口、冷却液出水口的水温传感器(即温度传感器b)，泄露报警器等组件，可提高半直驱风力发电机运行的可靠性；而且，离心通风机中蜗壳出风口的角度与发电机机座进风口的角度相适配，优化了冷却风路。
20.因此，该冷却系统相对于传统的半直驱冷却系统，结构简单，且其内部的内循环冷却风路结构，冷却液可直接作用于热源，能量传递路径小，冷却效率高，生产成本低，具有良好的应用前景和市场竞争力。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明提供的一种半直驱风力发电机的冷却系统的整体结构图；
24.图2为本发明提供的该冷却系统安装至半直驱风力发电机上的整体结构图；
25.图3为本发明提供的该冷却系统安装在半直驱风力发电机上的主视图；
26.图4为本发明提供的离心通风机蜗壳优化后的模型图；
27.图5为方型筋板风路流体迹线图；
28.图6为圆型筋板风路流体迹线图；
29.图7为分体式箱体结构图。
30.其中：1、离心通风机；2、换热装置；3、油气过滤装置；4、冷却液进水口；5、冷却液出水口；6、回水管；7、冷却系统出风口；8、冷却系统进风口；9、泄露报警器；10、箱体；11、发电机机座；12、排气阀。
具体实施方式
31.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。
32.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
33.实施例
34.参见图1-2所示，本发明提供了一种半直驱风力发电机的冷却系统，包括安装在发电机机座11顶部的箱体10；所述箱体10的底部设置有冷却系统进风口8和冷却系统出风口7，且所述冷却系统进风口8和冷却系统出风口7相对设置；所述箱体10内依次分布有换热装置2、油气过滤装置3及离心通风机1，当所述离心通风机1工作时，热空气由机座出风口流出经冷却系统进风口8进入箱体10内部，依次经油气过滤装置、换热装置2后得到冷空气，冷空气由冷却系统出风口7流出经机座进风口进入发电机内部。
35.进一步，所述油气过滤装置3、换热装置2分别通过螺栓固定于箱体10内部。其中，油气过滤装置3主要用于吸附过滤空气经发电机后所带的颗粒杂质，其内部可设置多组过滤棉或油气分离器，在保证发电机组空间的前提下，便于拆装维护。
36.进一步，所述离心通风机1中蜗壳出风口的角度与机座进风口的角度相适配，保证冷却风路通畅。具体地，结合图4所示，蜗壳偏移角度θ为12.31
°
，可有效避免风路冲突。
37.进一步，所述机座出风口、机座进风口处分别安装有温度传感器a，温度传感器a通过安装接口安装在机座出风口、机座进风口处，使发电机在运行时，可实时监测进风口/出风口处的风温情况。
38.优选地，结合图5-6所示，机座方型筋板改为圆型筋板，可有效避免涡流，能够使风路更加顺畅；且机座出风口处分布有导风板，可使热空气均匀进入换热装置2中，以提高换热装置2中热交换芯体的利用率和换热效率。具体地，导风板焊接在箱体10的冷却系统进风口处，数量为一个或多个，形状为圆板或直角板，材质为普通钢板。
39.进一步，所述换热装置2设置有冷却液进水口4和冷却液出水口5，所述冷却液出水口5通过回水管6与定子水套出水口连接；所述冷却液进水口4、冷却液出水口5分别安装有连接法兰，所述连接法兰面设置有用以安装温度传感器b的安装接口，所述温度传感器b用以实时监测冷却液进出温度。
40.优选地，回水管6由软管和两端法兰组成，通过法兰，一端与冷却液出水口5连接，另一端与定子水套出水口连接，有利于节约机舱空间、便于机组统一管理。
41.进一步，所述换热装置2中包括热交换芯体，所述热交换芯体为铝合金制造的板翅式空水换热芯体，具有换热效率高、重量轻、耐腐蚀等特点。具体地，板翅式空水换热芯体置于箱体10内部，与箱体10通过螺栓固定，结构拆装简单。
42.进一步，所述换热装置2的底部侧边分别设置有泄露报警器9及泄放接口，用于监控冷却液泄露情况，具有较高的可靠性；所述换热器2的顶部还设置有排气阀12，以保证换热器2换热工作的安全。
43.进一步，所述离心通风机1的数量为两个，且每个离心通风机1包括电机、叶轮、蜗
壳和集流器。
44.进一步，参见图7所示，箱体10采用分体式结构，若发电机机座顶部和径向空间不足，冷却系统的箱体10的后端箱体和换热装置2所处箱体可设计为分体式结构，即冷却系统的箱体10为三段式结构，可大幅提高维护性和维护效率。若发电机机座顶部和径向空间充足，换热装置2中的热交换芯体设计为插拔式的结构，在保证可维护性的同时，降低制造成本。
45.该冷却系统，其具体的工作过程如下：
46.参见图2-3所示，通过机座进风口、机座出风口处的连接法兰，利用螺栓将该冷却系统安装在发电机机座10的顶部。当所述离心通风机1工作时，经过换热装置2后的冷空气沿轴向进入叶轮空间，在高速旋转的叶轮驱动下进行加速，由蜗壳和集流器收集引导后减速并改变流向，进入发电机内部，通过气隙带走发电机热量，热空气由机座出风口进入冷却系统内部，经油气过滤装置3和换热芯体后得到冷空气。
47.综上，本发明提供的该冷却系统，内置离心通风机1、换热装置2和油气过滤装置3等部件，可安装于发电机机座11的顶部，参见图2所示，其结构简单易拆装，减小机舱轴向长度；通过油气过滤装置3、风温传感器、水温传感器和泄露报警器9等，可提高发电机运行的可靠性；通过将离心通风机1的蜗壳出风口设计成与机座进风口的角度相适配的结构，可优化冷却风路，冷却液可直接作用于热源，具有能量传递路径小，冷却效率高的优点。
48.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
49.应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。