风力发电机组冷却系统及风力发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风电技术领域，特别涉及一种风力发电机整机及轴承的冷却系统。
【背景技术】
[0002]风能是一种开放、安全的可再生清洁能源，目前风能的利用越来越受到重视。风力发电机是依靠捕获风能，将动能转化为电能的发电设备。在现代的大型风力发电机中，随着单机发电功率的增大，风力发电机内部的发热部件生成的热量越来越多，尤其是安装在长期处于高温环境的现场。这就需要设计一种新型的风力发电机冷却系统对内部发热部件进行冷却，从而保证风力发电机在高温环境下能够安全无故障运行。
[0003]目前的风力发电机基本都运行在外界复杂的风资源环境影响下，叶片受到的载荷在满功率及极端条件下非常大，从而造成支撑叶轮的主轴轴承长时间运行在较大径向力和轴向力的工况下，这样主轴轴承的摩擦发热量就很大，长时间运行轴承温度较高，需要使用额外的冷却手段将轴承温度降下来。目前风电轴承的冷却手段多为:风冷、水冷、油脂及润滑油冷却。冷却系统多是采用风冷或者水冷进行散热。风冷是利用外界环境温度较低的空气对机组内的发热部件进行冷却，或者是在风力发电机内部利用水冷，通过在风力发电机外部安装空气散热器把水冷散发的热量带走。对于风冷系统来说，当环境温度较高时，环境空气和发热部件的温差较小，不利于风力发电机组的散热，需要增加通风量来解决。同时由于风力发电机暴露在太阳下，受太阳辐射的影响，风力发电机组升温很快。而水冷系统存在占用风力发电机内部空间，存在漏水、腐蚀、维护工作量大等问题。同时由于轴承及其他发热部件会将其散发的热量大部分耗散到机组里面，造成机组内部热量堆积，对机组运行造成风险。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对上述问题，提出了一种新型风力发电机组冷却系统，同时提供一种带有这种冷却系统的风力发电机组。这种冷却系统的特点是利用了烟囱效应从下到上搭建了一个整机通风散热的风冷系统，把整机内积累的热量带走；同时在风力发电机主轴承位置安装了一套蒸发冷却系统，利用了蒸发冷却及整机通风散热把轴承的工作温度保持在合理的范围内。
[0005]本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的:一种风力发电机组冷却系统，包括塔架、电控柜、发电机，所述冷却系统包括在塔架内部设置的、对整机发热设备进行冷却的风冷系统，以及对发电机的轴承进行冷却的蒸发冷却系统;所述蒸发冷却系统以所述风冷系统的冷气流作为冷源。
[0006]进一步地，所述风冷系统包括安装在塔架底部和顶部的轴流风扇。
[0007]再进一步地，所述风冷系统还包括安装在塔架内中部平台上的轴流风扇。
[0008]所述风冷系统形成的通风路径是:外界冷风由塔架底部轴流风扇进入，沿塔架内部上行，经塔架顶部进入底座，在底座内分成两部分:一部分经过机舱排出，另一部分经过轮毂排出。
[0009]进一步地，所述蒸发冷却系统包括构成冷却介质回路的热管、集气管、散热器、回液管；其中所述散热器安装在所述风冷系统的出风口，所述热管安装在发电机轴承内圈的定轴上。
[0010]再进一步地，所述蒸发冷却系统还包括栗，设置所述冷却介质回路中。
[0011]再进一步地，所述散热器安装在所述风冷系统在塔架顶部设置的轴流风扇的出风口处。
[0012]进一步地，在发电机的轴承内圈上设置有温度传感器，与发电机控制系统相连。
[0013]进一步地，所述热管是由多根铜管并排弯制成的圆环状，所述热管通过导热硅胶粘贴固定在所述定轴的内表面，所述集气管和所述回液管分别连接在所述热管的两个断截面上，与所述热管相通。
[0014]再进一步地，组成所述热管的铜管在其内壁面上粘结有铜粉烧结而成的镂空烧结层。
[0015]再进一步地，组成所述热管的铜管横截面呈方形。
[0016]本发明还提供一种风力发电机组，包括上述方案中介绍的风力发电机组冷却系统。
[0017]本实用新型在风力发电机组里使用了风冷及蒸发冷却的混合冷却方案，分别用来冷却风力发电机组及轴承。由于蒸发冷却效果要明显好于风冷的效果，所以对于整机冷却使用了风冷，对于发热较为严重的主轴轴承，使用了蒸发冷却，同时利用整机风冷系统，对蒸发冷却的散热器进行了二次冷却。另外，具有特殊冷却效果的蒸发冷却方式，可适用于任何形式的电机轴承冷却。
[0018]所以本实用新型具体有益效果可概括如下:
[0019]1.建立了风力发电机组从下到上的整机通风散热冷却系统，利用风冷对整机散热。
[0020]2.利用了蒸发冷却的高效冷却特点，对发热严重的发电机主轴承使用蒸发冷却，并利用整机对蒸发冷却进行二次冷却。
[0021 ] 3.蒸发冷却系统结构简单，效率高，维护量少，可用于多种电机冷却中。
[0022]本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中可变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
【附图说明】
[0023]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0024]图1为本实用新型的风力发电机组冷却系统的结构图。
[0025]图2为轴承蒸发冷却系统中热管的布置及与集气管和回液管的连接关系图；
[0026]图3为轴承冷却系统中组成热管的铜管纵剖结构视图；
[0027]图4为轴承冷却系统中组成热管的铜管横截面视图。
[0028]图中标号:10.叶片，20.导流罩，30.轮毂，40.发电机，50.轴承外圈，60.轴承滚子，70.轴承内圈，75.定轴，80.热管，81.铜管，82.镂空烧结层，85.回液管，90.集气管，95.栗，100.底座，105.散热器,110.轴流风扇,120.机舱,130.轴流风扇，140.电缆，150.塔架,155.轴流风扇，160.轴流风扇，170.滤棉，180.电控柜。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型。
[0030]本实用新型提供了一种风力发电机组整机及其发电机轴承的冷却系统，这种冷却系统的特点是利用了环境空气对风力发电机组整机进行冷却，同时在机组中利用了整机冷却的气流对蒸发冷却系统的散热器进行二次冷却，利用蒸发冷却的方式对发电机主轴承进行冷却。
[0031]图1所示为风力发电机组的冷却方式。发电机组整机的冷却主要指针对电控柜180的冷却，电控柜180安放在塔架150的内底部;在塔架150的侧壁上安装一轴流风扇160，轴流风扇160的进风口与外界空气相通，出风口朝向塔架150里边，轴流风扇160的作用是将较冷的空气气流引入到塔架150内部，对塔架内部的机组进行冷却。所以较佳的是，轴流风扇160的出风口正对电控柜180，这样可以充分对电控柜180进行吹风冷却。
[0032]进一步地，在轴流风扇160的进风口端设置一滤棉170为好，外界的空气经过过滤后由轴流风扇160送入机组内部，滤棉170可以将大气预先进行净化，然后再通入机组内部，这样可以保证机组内部的清洁性。
[0033]冷空气进入塔架150后，首先冷却电控柜180，其次冷却机组内部的电缆140，然后向塔架气流出口方向输送。进一步讲，可在塔架内部平台上增设一轴流风扇155，这样塔架内部气流在向外输送的过程中，经过安装在塔架内的轴流风扇155时，轴流风扇155可加强气体的流动性，将塔架内气流维持在不断流动的状态；同时随着气流的流动性增强，气流的冷却性也会越好。
[0034]进一步讲，在塔架150的顶部也设置一轴流风扇130，当气流到达塔架150顶部时，在塔架顶部的轴流风扇130进一步推动下气流向机舱120和轮毂30流动，用来冷却机舱和轮毂。
[0035]塔架150的顶部通过底座100连接机舱120和发电机40，底座100的前端连接发电机40，后端连接机舱120;发电机40连接轮毂30，利用轮毂的运动机械能转换为电能，轮毂30外罩设有导流罩20;导流罩20上设置有叶片10。冷却空气经轴流风扇130进入底座100，在底座内分成两部分:一部分流入机舱120，用来冷却机舱，并通过机舱尾部的轴流风扇110排出外界;其他冷却空气通过发电机主轴孔，进入轮毂30，冷却轮毂，轮毂中的空气由发电机40和导流罩20之间的缝隙排出机组。
[0036]在对整机进行风冷的基础上，本实用新型还利用冷却余风采用蒸发冷却的方式对发电机主轴承进行散热。蒸发冷却系统安装在发电机主轴承内圈的定轴75上，发电机主轴承包括轴承外圈50、轴承滚子60、轴承内圈70、定轴75。
[0037]蒸发冷却系统用来冷却发电机主轴承，蒸发冷却系统包括:热管80、集气管90、栗95、散热器105、回液管85。热管80与定轴75固连，热管80、集气管90、散热器105、回液管85顺序连接构成一冷却介质回路，冷却介质回路中的冷却介质为低沸点的液体。蒸发冷却系统的散热器105安装在轴流风扇130的出风口处，轴流风扇130起两个作