冷却风力涡轮机的制作方法

本公开总体上涉及用于控制风力涡轮发电机的部件的温度的装置和方法。

背景技术：

1、容纳在风力涡轮发电机的塔架和/或机舱中的部件，例如发电机和功率转换器，在各自的最佳温度带内最有效地操作。因此，需要选择性地冷却和/或加热系统来调节这些部件的温度。

2、用于风力涡轮机的流体再循环冷却系统是已知的，其中，废热被传递到加压工作流体，该加压工作流体然后经由冷却装置(例如散热器)将热量耗散到周围环境。泵对工作流体加压并使工作流体围绕包括管和阀的布置的流体回路循环，该回路使得能够在部件和冷却装置之间进行热传递。围绕回路驱动流体所需的高系统压力需要使用能够承受这种高压的坚固部件，这对于更大和更复杂的风力涡轮机来说变得越来越昂贵和难以设计。

3、为了能够选择性地施加冷却，使得系统可以在加热模式下操作(例如在冷启动条件下)，已知的系统依赖于三通阀来控制工作流体是流过冷却装置还是绕过冷却装置。这种阀制造和维护复杂且成本高。

4、正是针对该背景而设计了本发明。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种用于风力涡轮机的冷却系统。冷却系统包括流体回路，该流体回路布置成将工作流体传送到所述风力涡轮机的至少一个部件并且从所述风力涡轮机的所述至少一个部件传送走工作流体，以便在所述工作流体与所述部件之间交换热量。冷却系统的主泵被构造成使工作流体围绕流体回路循环，并且至少一个分支管线连接到流体回路。每个分支管线包括：入口，该入口布置成从流体回路接收工作流体；出口，该出口布置成将工作流体返回到流体回路；以及分支泵，该分支泵布置成将工作流体从所述入口穿过所述分支管线泵送到所述出口。分支管线还包括冷却装置，该冷却装置布置成冷却流过分支管线的工作流体。

2、分支管线泵分担冷却系统的一些泵送负荷，因此降低了对主泵的需求和系统中的峰值压力。同时，分支管线及其分支泵提供对所述或每一部件的选择性冷却，达到当不需要冷却时可停用分支泵以停止穿过分支管线的流动的程度。这样，分支管线泵提供了与已知系统的三通阀相同的功能，但是没有系统压力的相关增加和主泵所需的相应增加的泵送能力。

3、在一些实施例中，分支泵能操作成产生可变输出。例如，分支泵可以包括以下各项中的任一项：变频驱动器；变压驱动器；以及变速驱动器。每个分支管线可以包括多个分支管线泵。由于冷却率是由抽吸到分支管线中的工作流体的相对比例确定的，所以分支泵的可变操作允许相应地改变所述部件或每个部件的冷却水平。

4、分支管线可以包括阀，该阀被构造成当分支泵不运转时防止流体流过分支管线，由此当该系统处于加温模式时防止怠速流动。例如，阀可以被构造为常闭阀。

5、冷却系统可包括导流器。导流器包括：主入口，该主入口被构造成从流体回路接收工作流体；主出口，该主出口被构造成将工作流体排放到流体回路中；以及端口，该端口连接到分支管线的出口。可选地，导流器被构造成引导从分支管线的出口排放的工作流体远离分支管线的入口。因此，导流器防止受到冷却的工作流体再循环进入分支管线中并且总体上控制在分支管线与流体回路之间的接合处的流体流动。

6、导流器可以包括另一端口，该另一端口连接到分支管线的入口。导流器的端口和另一端口可以位于导流器中的如下位置，当分支泵不运转时，所述位置处于基本上相等的压力。这提供了用于当分支管线泵怠速时防止流体流入分支管线的被动装置。端口和另一端口可以基本上同轴，并且例如可以与主入口基本上等距。

7、导流器可以包括至少一个对称轴，这可以有助于流体流动控制并且使导流器中的压力损失最小化。例如，主入口和主出口可以共用公共轴线，并且该轴线可以限定导流器的对称轴线。

8、导流器可以包括屏障，该屏障被构造成阻挡工作流体从分支管线的出口流动到分支管线的入口。屏障可以在分支管线的入口与出口之间延伸，并且可以基本上平行于工作流体穿过流体回路的流动方向和/或基本上正交于通过分支管线的出口排放的工作流体的流动方向。

9、本发明还扩展到一种包括上述方面的冷却系统的风力涡轮机。例如，冷却系统可用于冷却容纳在风力涡轮机的机舱和/或塔架中的部件。

10、本发明的另一方面提供了一种冷却风力涡轮机的一个或更多个部件的方法。该方法包括：操作主泵以围绕流体回路将工作流体传送到所述风力涡轮机的所述部件或每个部件并且从所述风力涡轮机的所述部件或每个部件传送走工作流体，以在所述工作流体与所述部件或每个部件之间交换热量；并且操作分支泵以将所述工作流体中的至少一些抽吸到分支管线中，该分支管线连接到所述流体回路并且包括冷却装置，该冷却装置布置成冷却流过所述分支管线的工作流体。

11、应当理解，本发明的每个方面的优选和/或可选特征可以单独地或以适当的组合并入本发明的其他方面中。

技术特征：

1.一种用于风力涡轮机(2)的冷却系统(12)，所述冷却系统(12)包括：

2.根据权利要求1所述的冷却系统(12)，其中，所述分支泵(36)能操作成产生可变输出。

3.根据权利要求2所述的冷却系统(12)，其中，所述分支泵(36)包括以下各项中的任一项：变频驱动器；变压驱动器；以及变速驱动器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(12)，其中，所述分支管线(28)包括阀(66)，该阀被构造成当所述分支泵(36)不运转时防止流体流过所述分支管线(28)。

5.根据权利要求4所述的冷却系统(12)，其中，所述阀(66)被构造为常闭阀。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(12)，该冷却系统包括导流器(38)，该导流器包括：主入口(40)，该主入口被构造成从所述流体回路(16)接收工作流体；主出口(42)，该主出口被构造成将工作流体排放到所述流体回路(16)中；以及端口(58；76；84)，该端口连接到所述分支管线(28)的所述出口(32)。

7.根据权利要求6所述的冷却系统(12)，其中，所述导流器(38)被构造成引导从所述分支管线(28)的所述出口(32)排放的工作流体远离所述分支管线(28)的所述入口(30)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的冷却系统(12)，其中，所述导流器(38)包括另一端口(52；78；84)，该另一端口连接到所述分支管线(28)的所述入口(30)。

9.根据权利要求8所述的冷却系统(12)，其中，所述导流器(38)的所述端口和所述另一端口位于所述导流器(38)中的如下位置，当所述分支泵(36)不运转时，所述位置处于基本相等的压力。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的冷却系统(12)，其中，所述导流器(38)包括至少一个对称轴。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的冷却系统(12)，其中，所述导流器(38)包括屏障(64；80；280)，该屏障被构造成阻挡工作流体从所述分支管线(28)的所述出口(32)流动到所述分支管线(28)的所述入口(30)。

12.根据权利要求11所述的冷却系统(12)，其中，所述屏障(64；80，280)基本上平行于工作流体穿过所述流体回路(16)的流动方向。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的冷却系统(12)，其中，所述屏障(64；80，280)基本上正交于通过所述分支管线(28)的所述出口(32)排放的工作流体的流动方向。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的冷却系统(12)，其中，所述屏障(64；80，280)在所述分支管线(28)的所述入口(30)和所述出口(32)之间延伸。

15.一种风力涡轮机(2)，该风力涡轮机包括前述权利要求中任一项所述的冷却系统(12)。

16.一种冷却风力涡轮机(2)的一个或更多个部件(14)的方法，所述方法包括：

技术总结
一种用于风力涡轮机(2)的冷却系统(12)，所述冷却系统(12)包括：流体回路(16)，该流体回路布置成将工作流体传送到所述风力涡轮机(2)的至少一个部件(14)并且从所述风力涡轮机(2)的所述至少一个部件(14)传送走工作流体，以便在所述工作流体与所述部件(14)之间交换热量；主泵(26)，该主泵被构造成使所述工作流体围绕所述流体回路(16)循环；以及至少一个分支管线(28)，所述至少一个分支管线连接到所述流体回路(16)。所述或每个分支管线(28)包括：入口(30)，该入口布置成成所述流体回路(16)接收工作流体；出口(32)，该出口布置成将工作流体返回到所述流体回路(16)；分支泵(36)，该分支泵布置成将工作流体从所述入口(30)穿过所述分支管线(28)泵送到所述出口(32)；以及冷却装置(34)，该冷却装置布置成冷却流过所述分支管线(28)的工作流体。

技术研发人员：T·R·雅各布森,M·斯塔格宏吉,J·内瓦德
受保护的技术使用者：维斯塔斯风力系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25