[發明專利]一種風力發電機的冷卻系統

在審

• 申請號: 201710199422.X
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106704116A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 師占群;朱子賀;甄冬;宋中越;張浩
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: F03D80/60
• 分類號: F03D80/60;F16H57/04;F04D27/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及風力發電設備領域，具體是一種齒輪箱內和機艙內的雙冷卻系統。

背景技術

隨著風力發電的發展，風力發電機裝機量不斷增加，風力發電機的性能一直是研究的熱點。由于風力發電機的運行過程中會產生大量的熱量，而設備過熱會影響到其工作性能，所以冷卻系統對風力發電機至關重要。如果設備工作過程中的熱量沒有及時排出或消散，會使風力發電機齒輪箱中的齒輪產生點蝕、膠合等故障，會大大影響風力發電機的性能和使用壽命。

由于風機工作過程中產生的熱量主要是齒輪箱工作產生的為主，所以在風機中對齒輪箱的冷卻極為重要。齒輪箱工作過程中產生的熱量一個部分留在齒輪箱內部，另一部分通過殼體散發在機艙中。

由于風力發電機齒輪箱中的潤滑油是降溫和導熱的主要介質，現有的風力發電機冷卻系統的基本結構和原理大致相同，即通過在外接油路中加裝散熱片，通過在散熱片上安裝風扇的風冷方式或者通過水冷的方式來降低溫度，但這樣的冷卻方式并不能根據冷卻溫度實時調節風扇的轉速，驅動風扇的電機一直全速運轉，造成了能源的浪費。

對于風力發電機機艙的冷卻，大部分采用外接電機直接驅動風扇對機艙冷卻，這種方式比較復雜且不能根據工作溫度實時調節風扇轉速。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種風力發電機的冷卻系統。本發明對齒輪箱內部的冷卻是通過一個溫度傳感器實時控制電扇轉速的方法來進行的。對齒輪箱外部的冷卻是通過主軸上加一個機械結構的風扇進行控制的。內部冷卻部分是一個閉環控制系統，使散熱風扇根據齒輪箱出口處的冷卻液溫度實時調節風扇的轉速，以維持齒輪箱的工作溫度，提高系統的可靠性。冷卻系統能有效減少冷卻過程中電機一直全速驅動風扇造成的能源浪費和不必要噪聲的產生。在風機工作過程中，產生的熱量的速度是跟風機的運作過程中的轉速成正比的，齒輪箱散發的熱量會停留在機艙中，所以利用齒輪箱高速軸可以設計一個排風系統，對齒輪箱外部進行冷卻。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種風力發電機的冷卻系統，該冷卻系統包括齒輪箱內部冷卻系統和機艙冷卻系統(齒輪箱外部冷卻)兩個部分，通過兩個部分的結合，達到風力發電機整體散熱效果的顯著提升，有效的提高了安全性，延緩了設備壽命。

所述齒輪箱內部冷卻系統包括：溫度傳感器、控制電路、直流電機、一號風扇、散熱片和液壓泵；所述溫度傳感器安裝在行星齒輪箱冷卻液出口的位置，所述散熱片、液壓泵安裝在冷卻液管路上；所述溫度傳感器與控制電路相連；所述控制電路與直流電機相連，直流電機與一號風扇相連。

所述機艙冷卻系統包括：齒輪箱后連接的高速軸、高速軸帶輪、輸出軸、輸出軸帶輪、帶、二號風扇；齒輪箱后的高速軸與高速軸帶輪相連，高速軸帶輪通過帶與輸出軸帶輪相連，輸出軸帶輪與輸出軸相連，輸出軸最后與二號風扇相連。

與現有技術相比，本發明風力發電機的冷卻系統在齒輪箱冷卻液出口處安裝一個溫度傳感器，然后在溫度傳感器后連接一個控制電路，控制電路可以根據溫度傳感器的檢測情況調控直流電機，最后起到調節風扇轉速的作用。當檢測到齒輪箱出口處冷卻液溫度過高時，控制電路控制電機轉速增加，當溫度較低時，減少電機的輸出轉速，使風扇轉速降低。此種解決方案通過添加控制電路可以實現調節風扇轉速的作用，可以避免電機一直全速驅動造成的浪費，并且可以達到很好的冷卻效果。

在齒輪箱后連接的高速軸上安裝一個帶輪，使其通過皮帶把動力傳遞給輸出軸上的帶輪進而驅動軸上的風扇轉動。由于輸出軸上的風扇跟風力發電機的工作轉速成正比，所以風扇可以根據工作轉速實時的調節自己的轉速。與現有的機艙冷卻系統相比，系統結構簡單而且可以根據工作轉速控制風扇的轉速達到很好的冷卻效果。

附圖說明

圖1是本發明風力發電機冷卻系統一種實施例的齒輪箱內部冷卻系統的裝配示意圖；其中，1.1—溫度傳感器、1.2—行星齒輪箱、1.3—控制電路、1.4—直流電機、1.5—一號風扇、1.6—散熱片、1.7—液壓泵；

圖2是本發明風力發電機冷卻系統一種實施例的齒輪箱內部冷卻系統的控制電路圖；

圖3是本發明風力發電機冷卻系統一種實施例的機艙冷卻系統的結構圖；

圖4是本發明風力發電機冷卻系統一種實施例的裝配正視圖；3.1—二號風扇、3.2—高速軸帶輪；

圖5是本發明風力發電機冷卻系統一種實施例的裝配俯視圖；3.3—輸出軸帶輪、3.4—輸出軸、3.5—帶、3.6—高速軸。

具體實施方式