[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的空氣冷卻裝置及包括其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910340901.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN109958591B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳立建;許爽;楊飛;施楊;聞匯;方攸同
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);上海電氣風(fēng)電集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): F03D80/60
• 分類號(hào): F03D80/60;F03D80/70;F03D9/25
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;楊東明

本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的空氣冷卻裝置及包括其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于冷卻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承及軸承連接部件，空氣冷卻裝置包括進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇、出風(fēng)管路、射流裝置和空氣運(yùn)輸管道，射流裝置用于將冷卻空氣噴射至軸承的表面和/或軸承連接部件的表面，空氣運(yùn)輸管道的一端與進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇相連，空氣運(yùn)輸管道的另一端與射流裝置相連，出風(fēng)管路與空氣運(yùn)輸管道相互獨(dú)立。本發(fā)明通過空氣運(yùn)輸管道運(yùn)輸冷卻空氣至射流裝置處，射流裝置可以將冷卻空氣以高速射流的方式噴射至軸承的內(nèi)圈的內(nèi)表面和/或軸承連接部件的內(nèi)表面，解決了現(xiàn)有技術(shù)中軸承空冷的對(duì)流換熱強(qiáng)度較低的缺陷，提升了軸承空冷的冷卻效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的空氣冷卻裝置及包括其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，也是機(jī)械故障的高發(fā)區(qū)。軸承運(yùn)行時(shí)滾子和軌道摩擦產(chǎn)生熱量，如果熱量不能及時(shí)、有效的散發(fā)，將會(huì)導(dǎo)致軸承各部件以及與軸承連接的部件產(chǎn)生不同程度的過度變形。這將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的正常轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，并且逐漸破壞軸承結(jié)構(gòu)，使得軸承壽命縮短，最終造成軸承無法正常運(yùn)行甚至損毀。因此，合理的軸承冷卻設(shè)計(jì)是發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的必要保障，尤其是對(duì)于永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)組，軸承體積較大，產(chǎn)熱量也相對(duì)較大，合理有效冷卻軸承的重要性更為突出。

對(duì)于現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通常采用液體冷卻或者空氣冷卻的方法將軸承溫度控制在合理的范圍內(nèi)。液體冷卻具有冷卻效率高的優(yōu)點(diǎn)，其能提供的冷卻功率上限往往大于現(xiàn)有軸承的產(chǎn)熱量。但是，液冷系統(tǒng)不可避免的涉及到腐蝕、泄漏、防凍等問題，其成本相對(duì)較高，需要定期維護(hù)，因此軸承液冷只在一部分機(jī)型上得到了應(yīng)用，現(xiàn)今更為廣泛采用的方式是空氣冷卻。軸承空冷具有易實(shí)現(xiàn)、成本低、基本免維護(hù)等明顯優(yōu)點(diǎn)。一種常見的空氣冷卻方式是，冷卻空氣通過風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)至軸承附近，冷卻空氣流經(jīng)部分暴露在外的軸承表面，將軸承產(chǎn)生的大部分熱量從這些表面帶走。然而，由于軸承空冷的有效散熱面積有限、空冷的對(duì)流換熱強(qiáng)度遠(yuǎn)低于液冷等原因，現(xiàn)有的軸承空冷方式所能提供的冷卻功率已接近其極限，對(duì)于產(chǎn)熱量較大的軸承，空氣冷卻甚至可能無法滿足冷卻需求。因此，如何進(jìn)一步提升軸承空冷效率，即空冷的對(duì)流換熱強(qiáng)度，對(duì)于軸承設(shè)計(jì)和運(yùn)行、軸承冷卻設(shè)計(jì)和實(shí)施具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)中軸承空冷的對(duì)流換熱強(qiáng)度較低的缺陷，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的空氣冷卻裝置及包括其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的空氣冷卻裝置，用于冷卻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承及軸承連接部件，所述空氣冷卻裝置包括進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇和出風(fēng)管路，其特點(diǎn)在于，所述空氣冷卻裝置還包括射流裝置和空氣運(yùn)輸管道，所述射流裝置用于將冷卻空氣噴射至所述軸承的表面和/或所述軸承連接部件的表面，所述空氣運(yùn)輸管道的一端與所述進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇相連，所述空氣運(yùn)輸管道遠(yuǎn)離所述進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇的一端與所述射流裝置相連，所述出風(fēng)管路與所述空氣運(yùn)輸管道相互獨(dú)立。

在本方案中，冷卻空氣由進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇進(jìn)入，沿空氣運(yùn)輸管道與進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇相連的一端流向空氣運(yùn)輸管道另一端，從而進(jìn)入射流裝置，再由射流裝置向軸承的表面和/或軸承連接部件的表面噴射，達(dá)到冷卻軸承和軸承連接部件的目的，變熱后的空氣由出風(fēng)管路排出風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部。射流裝置將冷卻空氣以高速射流的方式向軸承的表面和/或軸承連接部件的表面噴射，增強(qiáng)了空氣對(duì)流換熱強(qiáng)度，加強(qiáng)了軸承空氣冷卻的效果。

較佳地，所述射流裝置固定在所述軸承的內(nèi)表面上和/或所述軸承連接部件的內(nèi)表面上，所述軸承與所述軸承連接部件接合，所述軸承包括內(nèi)圈和外圈，所述射流裝置用于將冷卻空氣噴射至所述內(nèi)圈的內(nèi)表面和/或所述軸承連接部件的內(nèi)表面。

在本方案中，冷卻空氣主要冷卻軸承的內(nèi)圈的內(nèi)表面和/或軸承連接部件的內(nèi)表面。

較佳地，所述射流裝置包括至少一根射流環(huán)管和多個(gè)射流孔；