[發明專利]一種用于風力發電機組的冷卻裝置及風力發電機組

在審

• 申請號: 201610479597.1
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN107542629A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 丁玉杰;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南科威液態金屬谷研發有限公司
• 主分類號: F03D80/60
• 分類號: F03D80/60
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本發明涉及風力發電機冷卻設備技術領域，尤其涉及一種用于風力發電機組的冷卻裝置及風力發電機組，具體涉及一種冷卻效率高、運行穩定可靠且易于回收的用于風力發電機組的冷卻裝置及風力發電機組。

背景技術

風力發電機的主要發熱部件是齒輪箱、發電機與控制變頻器。在風機運行過程中出現的故障大多是由于熱量積聚導致的齒輪箱油溫過高、油泵過載、發電機繞組溫升過高等。因此，為了確保發電機組長期穩高效定運行，需要對以上部件進行有效冷卻。早期的風力發電機功率較低，因而發熱量不大，利用自然對流與強制風冷即可滿足冷卻要求。隨著風力發電機單機容量從kW級向MW級發展，特別隨著近海風力發電的大力發展，風電的單機容量將進一步加大，有望達到20MW以上，其散熱量急劇增加，容量1.65MW機組的發熱量即可達到123kW。

目前風力發電機組上廣泛使用的液冷系統包括油冷與水冷系統兩部分。在油冷系統中，潤滑油對齒輪箱進行潤滑的同時進行強制冷卻，高溫的潤滑油經過冷卻后再回到齒輪箱進行潤滑。但是，在齒輪箱運轉中，潤滑油溫度上升過高會引起其性能變化，粘度降低、老化變質加快，換油周期變短，由此造成的停機損失和修理費用都十分龐大。

此外，控制器和發電機共用一個水冷系統，采用并聯流程。通常采用的冷卻工質為水和乙二醇水溶液，并利用水泵驅動進行循環冷卻。盡管采用水及水溶液作為冷卻工質的液冷系統，能夠滿足目前風力發電機組的冷卻需求，在向更高熱流密度邁進時仍面臨諸多困難。主要 原因在于：一方面，水及水溶液的熱導率低，雖然可以通過增大流速或添加納米顆粒等方法在一定程度上強化換熱，但對驅動泵的要求較高，同時加大了運行成本；另一方面水及水溶液的沸點較低，在風機長時間運行的高熱流環境下，容易發生沸騰相變，帶來嚴重的系統穩定性問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是：提供一種冷卻效率高、運行穩定可靠且易于回收的用于風力發電機組的冷卻裝置及風力發電機組，以解決現有的冷卻方式存在運行成本高、穩定性差且不能滿足高發熱量風力發電機的冷卻需求的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于風力發電機組的冷卻裝置，其包括外部散熱器、驅動機構及至少一個換熱元件，所述換熱元件與所述外部散熱器之間通過管路連通形成冷卻回路，所述冷卻回路內設有液態金屬，所述驅動機構驅動所述液態金屬在所述冷卻回路內循環運動。

其中，所述多個換熱元件并聯設置在所述冷卻回路上。

其中，所述管路包括輸送管及回收管，所述輸出管設于所述外部散熱器的輸出端與所述換熱元件的輸入端之間；所述回收管設于所述換熱元件的輸出端與所述外部散熱器的輸入端之間。

其中，所述輸送管采用鎳或不銹鋼或環氧樹脂或二氧化硅或聚四氟乙烯制成；所述回收管采用鎳或不銹鋼或環氧樹脂或二氧化硅或聚四氟乙烯制成。

其中，所述輸送管的截面形狀為圓形或橢圓形或矩形或三角形；所述回收管的截面形狀為圓形或橢圓形或矩形或三角形。

其中，所述驅動機構為電磁泵。

其中，所述液態金屬為鎵或鎵銦合金或鎵銦錫合金或鉍銦錫合金或水銀。

其中，所述冷卻回路內還設有加熱絲，且所述加熱絲隨所述液態金屬在所述冷卻回路內循環運動。

本發明還提供了一種風力發電機組，其包括發電機、控制變頻器及上述用于風力發電機組的冷卻裝置，所述發電機與所述控制變頻器的外表面均設有所述換熱元件，所述發電機與所述控制變頻器均通過所述換熱元件實現冷卻。

其中，該風力發電機組還包括設置在所述冷卻回路上的齒輪箱。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下優點：本發明提供了一種用于風力發電機組的冷卻裝置，其包括外部散熱器、驅動機構及至少一個換熱元件，換熱元件與外部散熱器之間通過管路連通形成冷卻回路，冷卻回路內設有液態金屬，驅動機構驅動液態金屬在冷卻回路內循環運動。本申請首次引入液態金屬作為風力發電機組的冷卻介質，因液態金屬兼具有金屬介質的高熱導率與流體的流動性，調節能力強且穩定性好，因而可以實現比水即水溶液更加高效的熱量運輸及極限散熱能力，有效提高了冷卻效率；同時，液態金屬不易蒸發，不易泄漏，物理化學性質穩定，易于回收，可保證冷卻裝置安全高效運行。此外，本申請提供的冷卻裝置，結構簡單，制造成本低，冷卻效果好，實用性強，利于進行標準化生產及推廣。

附圖說明