[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110458112.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103184984A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章瑋;郭廷福;周鵬;盧念成;黃曉惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇新譽(yù)重工科技有限公司;新譽(yù)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): F03D11/00
• 分類號(hào): F03D11/00
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其是一種具有抗高低溫性能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作溫度范圍是-20℃到+50℃，而在沙漠戈壁地區(qū)環(huán)境溫度變化幅度極大，工作溫度范圍要求達(dá)到-40℃到+70℃；在此類地區(qū)的嚴(yán)寒季節(jié)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須具備能在低溫的環(huán)境中正常工作的能力，通常低溫型的機(jī)組應(yīng)可在-30℃下工作，生存溫度為-45℃，而超低溫型可在-45℃下工作，生存溫度為-55℃。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低溫下運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)諸多技術(shù)問(wèn)題，其中防止葉片結(jié)冰和保持變槳系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度是必須解決的問(wèn)題之一。

由于嚴(yán)寒地區(qū)的冬季霧多、雪多、空氣濕度大，易飽和，氣溫在-20℃以下時(shí)，容易出現(xiàn)所謂“霧凇”現(xiàn)象，葉片表面會(huì)“結(jié)晶”，有時(shí)甚至在葉片表面會(huì)附著不規(guī)則冰凌，使葉片表面粗糙度增加，或?qū)е氯~片翼型改變，降低翼型的氣動(dòng)性能，從而降低風(fēng)輪功率。如果葉片前緣附著冰凌較多時(shí)，將嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)的輸出功率，無(wú)法達(dá)到額定功率，而且當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定值以后，風(fēng)電機(jī)組會(huì)發(fā)生無(wú)規(guī)律的瞬間振動(dòng)現(xiàn)象，影響葉片使用壽命和機(jī)組正常發(fā)電。高濕度低溫引起的葉片表面結(jié)晶結(jié)冰，還可能導(dǎo)致風(fēng)輪載荷不均衡，影響風(fēng)輪功率甚至造成風(fēng)力機(jī)損壞的問(wèn)題；此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面附著的冰凌會(huì)受離心力的作用而飛出，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是立于場(chǎng)外公路或居民點(diǎn)附近，或風(fēng)電機(jī)組與場(chǎng)內(nèi)檢修道路的布置不合理，冰凌的飛出不僅會(huì)對(duì)周圍的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和變電站造成嚴(yán)重的威脅，還有可能導(dǎo)致行人和車輛被砸傷，造成十分嚴(yán)重的后果。

防止葉片結(jié)冰的方法現(xiàn)在只能通過(guò)在葉片內(nèi)部增添電熱保溫、用熱空氣加熱或在葉片的特點(diǎn)區(qū)域做特殊處理的方法來(lái)解決。

在先發(fā)明專利CN00809348.2“具有除冰與避雷保護(hù)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉”提出的技術(shù)方案是在槳葉縱向布置了兩條導(dǎo)電體，并與發(fā)熱元件相連接，這兩條導(dǎo)電體在風(fēng)機(jī)遭遇到雷電時(shí)也可成為接入地線的導(dǎo)體；但要防止葉片結(jié)冰，其發(fā)熱元件必須足夠地多，其消耗的能量是巨大的，這必然會(huì)極大地增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行成本，并大大地降低機(jī)組的運(yùn)行效率。

在先發(fā)明專利CN200380101511.2的“風(fēng)設(shè)備的防結(jié)冰系統(tǒng)”提出的技術(shù)方案是在葉片上設(shè)置了可傳輸熱空氣的孔道，使葉片易于結(jié)冰的部位保持一定的溫度。該技術(shù)方案在輸送熱空氣的過(guò)程中可能出現(xiàn)大量的熱量流失，對(duì)于葉片這樣的大型結(jié)構(gòu)件，要通過(guò)這種加熱裝置使其不結(jié)冰，是非常困難的。

除此之外，由于通常變槳機(jī)構(gòu)安裝在輪轂內(nèi)，其工作環(huán)境相對(duì)于機(jī)組的其它部件要惡劣得多。而且變槳機(jī)構(gòu)是一種機(jī)電一體化的相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)，包括了控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)又由伺服電機(jī)、減速齒輪，槳距齒輪，電池或超級(jí)電容等組成。要使變槳機(jī)構(gòu)能正常工作，應(yīng)該保證其工作的環(huán)境溫度不低于-20℃，否則將會(huì)出現(xiàn)伺服電機(jī)啟動(dòng)困難、尖嘯和軸承的快速磨損；蓄電池?zé)o法正常工作，減速齒輪出現(xiàn)高摩擦損耗、材質(zhì)脆化；潤(rùn)滑劑凍結(jié)等問(wèn)題。

對(duì)于保持變槳機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境溫度的問(wèn)題，除了增加加溫裝置之外，還沒(méi)有人提出更為可行的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱能對(duì)葉片和變槳機(jī)構(gòu)加溫。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括輪轂、主軸、與輪轂合為一體的發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子、與主軸合為一體的發(fā)電機(jī)定子、與輪轂相連接的葉片以及具有可密封保溫的機(jī)艙，發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子之間形成的電機(jī)空腔與葉片空腔相通，并且在葉片上設(shè)置有可將電機(jī)空腔內(nèi)氣體抽入葉片空腔內(nèi)的通風(fēng)機(jī)；所述發(fā)電機(jī)定子中的定子線圈由空心導(dǎo)線繞制而成，所述的空心導(dǎo)線與液冷系統(tǒng)連通，所述的空心導(dǎo)線中具有可流動(dòng)的用于冷卻發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)。

進(jìn)一步說(shuō)，所述的液冷系統(tǒng)包括泵、散熱器和熱交換裝置，所述的定子線圈的空心導(dǎo)線與泵、散熱器、熱交換裝置管路相通。

進(jìn)一步說(shuō)，輪轂上具有朝向葉片空腔且與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相通的送風(fēng)口和回風(fēng)口，葉片上的通風(fēng)機(jī)與送風(fēng)口和回風(fēng)口分別通過(guò)柔性軟管相連。

進(jìn)一步說(shuō)，葉片空腔內(nèi)設(shè)有葉片大梁，葉片大梁將葉片空腔分隔成前腔和后腔，前腔和后腔在葉尖部為相通結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步說(shuō)，散熱器的進(jìn)口處設(shè)置有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入散熱器流量的第一電動(dòng)閥，熱交換裝置的進(jìn)口處設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入熱交換裝置流量的第二電動(dòng)閥。

進(jìn)一步說(shuō)，所述的輪轂的送風(fēng)口和回風(fēng)口的口徑上設(shè)有濾網(wǎng)，所述的輪轂的內(nèi)圈安裝有變槳機(jī)構(gòu)。