[發(fā)明專利]軸系的冷卻系統(tǒng)及其控制方法以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711278833.4
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108019324B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高楊;白洛林;尹冉;方濤;梁坤峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號: F03D80/70
• 分類號: F03D80/70;F03D80/60
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 孫麗妍;劉奕晴

本發(fā)明提供一種軸系的冷卻系統(tǒng)及其控制方法以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述冷卻系統(tǒng)包括：冷空氣供應(yīng)單元；轉(zhuǎn)動軸送風(fēng)箱，安裝在定軸的內(nèi)表面上并具有圓環(huán)形箱體形狀，轉(zhuǎn)動軸送風(fēng)箱的面對轉(zhuǎn)動軸的表面上沿圓周方向均布多個(gè)第一送風(fēng)口，以使來自冷空氣供應(yīng)單元的冷空氣吹向轉(zhuǎn)動軸，多個(gè)第一送風(fēng)口中的每個(gè)第一送風(fēng)口為狹縫形狀，以形成射流。根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在不影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)其他部件運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)發(fā)可靠安裝和運(yùn)行，并且能夠有效地且有針對性地對軸系進(jìn)行有效地散熱，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸系的溫度處于合理的工作范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸系的冷卻系統(tǒng)、包括該冷卻系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及該冷卻系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如圖1(風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖)所示，具有永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要包括：葉片1、輪轂2、發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)3、機(jī)艙4和塔架5。如圖2(圖1的A部分的截面圖)所示，發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)3主要包括：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)6、定軸7、轉(zhuǎn)動軸9、主軸承。主軸承包括軸承內(nèi)圈10、軸承滾子8和軸承外圈11，軸承內(nèi)圈10連接到轉(zhuǎn)動軸9，軸承外圈11連接到定軸7，由于葉片1、輪轂2與轉(zhuǎn)動軸9連接在一起，因此，在外部風(fēng)載的作用下，通過主軸承的軸承滾子8，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸9與定軸7之間的相對運(yùn)動。因此主軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件之一，其壽命關(guān)系到整臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命，其一旦失效，更換非常困難，并且費(fèi)用昂貴。

為確保主軸承的工作，需要對主軸承進(jìn)行潤滑，目前主軸承的潤滑方式主要有兩種：潤滑脂潤滑和潤滑油潤滑。對于滾動軸承而言，通常采取脂潤滑脂潤滑，這是因?yàn)榕c潤滑油潤滑相比，潤滑脂潤滑裝置更加簡單且潤滑脂不易泄漏，便于軸承的維護(hù)和保養(yǎng)等。

然而，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能安裝于沿海、戈壁和草原地區(qū)，各地氣候條件差異很大，如果主軸承內(nèi)的產(chǎn)生的熱不能有效地散發(fā)，外加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處的惡劣環(huán)境(如高溫環(huán)境)，主軸承內(nèi)部可能持續(xù)在高溫下工作，潤滑脂的壽命會隨著溫度升高而迅速降低，由此導(dǎo)致潤滑脂的潤滑作用失效。

由于軸承滾子8、軸承內(nèi)圈10和軸承外圈11受到外界風(fēng)載作用并承受風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身的重量，因此在軸承內(nèi)圈10和軸承外圈11相對旋轉(zhuǎn)時(shí)，會產(chǎn)生較大的摩擦力矩，進(jìn)而導(dǎo)致軸承內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱量。若不能實(shí)時(shí)地將產(chǎn)生的熱散發(fā)出去，會導(dǎo)致軸承具有較高的溫度，而較高的溫度會導(dǎo)致潤滑油的粘度下降，進(jìn)而影響軸承的軸承內(nèi)圈10、軸承滾子8和軸承外圈11彼此之間的潤滑油膜建立，由此可能產(chǎn)生干摩擦，導(dǎo)致傳動系統(tǒng)內(nèi)部的零部件的溫度急劇上升，主軸承的工作游隙會因熱膨脹而超出合理的工作范圍，甚至可能發(fā)生“抱軸”現(xiàn)象。由此可知，長時(shí)間的高溫運(yùn)行會導(dǎo)致嚴(yán)重的惡性循環(huán)，并嚴(yán)重影響軸承的壽命，導(dǎo)致軸承失效，無法滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)運(yùn)行壽命20～25年要求。

實(shí)際上，不僅主軸承，其他軸系中的軸承也存在上述問題。軸承眾多的失效形式歸根結(jié)底都是因“熱”而產(chǎn)生的，而且，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的逐步增大，散熱問題不僅影響潤滑脂的壽命，也對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的其他部件造成威脅(如，內(nèi)部部件可能因高溫而熔化)，因此受到越來越多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸系的冷卻系統(tǒng)，以有效地散發(fā)軸系的熱。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸系的冷卻系統(tǒng)，所述軸系包括軸承外圈、軸承滾子和軸承內(nèi)圈，所述軸承外圈連接到定軸，所述軸承內(nèi)圈連接到轉(zhuǎn)動軸，所述冷卻系統(tǒng)包括：冷空氣供應(yīng)單元；轉(zhuǎn)動軸送風(fēng)箱，所述轉(zhuǎn)動軸送風(fēng)箱安裝在所述定軸的內(nèi)表面上并具有圓環(huán)形箱體形狀，所述轉(zhuǎn)動軸送風(fēng)箱的面對所述轉(zhuǎn)動軸的表面上沿圓周方向均布多個(gè)第一送風(fēng)口，以使來自所述冷空氣供應(yīng)單元的冷空氣吹向所述轉(zhuǎn)動軸，其中，所述多個(gè)第一送風(fēng)口中的每個(gè)第一送風(fēng)口為狹縫形狀，以形成射流，從而增強(qiáng)換熱，提高轉(zhuǎn)動軸的高冷卻效果。