恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计 方法及散热系统。
【背景技术】
[0002] 新能源各领域"十三五"规划正在编制中，风电将逐步改变当前广被视作"替代能 源"的地位，上升为未来扛鼎国家能源结构调整主体的地位。根据规划思路，"十三五"期间， 国内风电新增装机将达1亿千瓦，年均新增规模达2000万千瓦，其中，"三北"大风电基地 5年内新增装机6000万千瓦，中东部中低风速资源区新增3000万千瓦，海上风电新增1000 万千瓦。
[0003] 风能资源丰富的地区主要集中在三北地区（东北、华北、西北)、沿海及岛屿。目前 国内装机主要集中在三北地区，全国沙漠、戈壁及沙漠化土地也主要分布在此区域，这些地 区环境恶劣，对风力发电机组的运行影响很大，例如，沙尘暴、飞絮、扬尘和局部地区因工业 排放的煤灰和粉尘会影响风力发电机组各组件(包括齿轮箱、发电机、变频器、控制柜等）的 散热器的正常使用。具体体现在：悬浮物(飞絮、扬尘、煤灰等)会被吸附在散热器的吸风口， 长时间运行，吸附在吸风口的悬浮物越来越多，会降低散热器的冷风进风量，导致达不到所 需的冷却效果而影响发电机组的正常工作。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法 及散热系统，能避免风力发电机组各组件的散热器的吸风口被堵塞，从而保证冷却效果，以 便适应恶劣环境的使用需求。
[0005] 本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种恶劣环境下风力发电机组散热系统 设计方法，包括以下步骤： (1) 构造散热系统的外风道：在风力发电机组机舱壳与风力发电机组各组件的散热器 之间的空间形成散热系统的外风道； (2) 确定外风道的吸风量：吸风量Q为各散热器达到额定冷却温度所需冷风量的总和； (3) 确定外风道进风口的风速Vm设定VfS-Am/s ; (4) 确定外风道进风口的面积：进风口的面积AzQ/Vy (5) 开设进风口：在机舱壳上开设进风口，保证进风口面积不小于A。
[0006] 进一步，所述步骤（5)中，将进风口开设在机舱壳底部或尾部，在进风口和各散热 器的吸风口之间形成沉降室，确定悬浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的 关系，具体过程如下： 气流在沉降室内停留时间t^l/vjs)，其中1为沉降室长度〇11)，力为沉降室气流运 动速度（m/s);沉降速度为vs的悬浮物从沉降室顶部降落到底部所需时间为t2=H/v s(s)， 其中H为沉降室的高度；由上述关系知要将悬浮物在沉降室内全度收集，需满足1/Vl >H/vs，又由v^EgPid2]/]^ #，得到浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的关 系式d2min=18 # HVl/gPll，其中#为空气的动力粘度，g为重力加速度，？1为悬浮物密度。
[0007] 本发明还公开了一种风力发电机组散热系统，包括机舱壳，所述机舱壳内设置有 机架，所述机架上方设置有风力发电机组各组件的散热器，机舱壳与散热器之间的空间形 外风道，机舱壳底部设置有外风道的进风口，机架下方为沉降室。
[0008] 进一步，散热器包括齿轮箱散热器、发电机散热器、变频器散热器和控制柜散热 器。
[0009] 进一步，所述齿轮箱散热器、发电机散热器、变频器散热器和控制柜散热器至少一 个通过独立的进风管道与机舱壳外部连通，以满足外风道进风口面积的需求。
[0010] 进一步，所述进风管道的截面积沿进风方向逐渐减小。
[0011] 本发明的有益效果： 1)通过构造散热系统的外风道、确定外风道的吸风量、确定外风道进风口的风速、确定 外风道进风口的面积和开设进风口这五个步骤使原有风力发电机组的散热系统增加了外 风道，并且通过控制进风口面积使进风口风速为3-4 m/s，这样就使得吸入外风道的悬浮物 很少或没有，而原散热系统的各散热器从外风道吸入冷风，因此各散热器的吸风口不会被 堵塞，保证了冷风进风量和散热效果，使发电机组能适应恶劣环境的使用需求。
[0012] 2)在进风口和各散热器的吸风口之间形成沉降室，而后根据风力发电机组安装地 悬浮物粒径的大小和浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的关系式，设计沉 降室的结构尺寸，使悬浮物能被沉降室100%收集，进一步避免了散热器的吸风口被堵塞。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0016] 实施例1 一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法，包括以下步骤： (1) 构造散热系统的外风道：在风力发电机组机舱壳与风力发电机组各组件的散热器 之间的空间形成散热系统的外风道，风力发电机组组件包括齿轮箱、发电机、变频器和控制 柜； (2) 确定外风道的吸风量：吸风量Q为各散热器达到额定冷却温度所需冷风量的总和， 具体的：齿轮箱散热器、发电机散热器、变频器散热器和控制柜散热器达到额定冷却温度所 需的冷风量分别为Ql、Q2、Q3和Q4, Q=Q1+Q2+Q3+Q4; (3 )设定外风道进风口的风速^^=3. 8 m/s; (4) 确定外风道进风口的面积：从而得到进风口的面积AzQ/Vm (5) 开设进风口 ：在机舱壳底部开设进风口，保证进风口面积不小于A。
[0017](6)设计沉降室：在进风口和各散热器的吸风口之间形成沉降室，确定悬浮物能被 100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的关系，具体过程如下： 气流在沉降室内停留时间t^l/vjs)，其中1为沉降室长度（m)，Vl为沉降室气流运动 速度（m/s);沉降速度为vs的悬浮物从沉降室顶部降落到底部所需时间为t2=H/v s(s),其中 H为沉降室的高度；由上述关系知要将悬浮物在沉降室内全度收集，需满足1/Vl & H/vs，又 由流体力学可知，v^HgPid2]/]^ #，得到浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结 构的关系式(12_=18 # HVl/gPll，其中#为空气的动力粘度，g为重力加速度，PlS悬浮物 密度，而后根据风力发电机组安装地悬浮物粒径的大小和浮物能被100%收集的最小粒径 与沉降室尺寸结构的关系式，设计沉降室的结构尺寸，使悬浮物能被沉降室100%收集。
[0018] 实施例2 一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法，包括以下步骤： (1) 构造散热系统的外风道：在风力发电机组机舱壳与风力发电机组各组件的散热器 之间的空间形成散热系统的外风道，风力发电机组组件包括发电机、变频器和控制柜； (2) 确定外风道的吸风量：吸风量Q为各散热器达到额定冷却温度所需冷风量的总和， 具体的：发电机散热器、变频器散热器和控制柜散热器达到额定冷却温度所需的冷风量分 别