[發明專利]一種浸沒式液態相變冷卻介質及其在風力發電機組中的應用

有效

• 申請號: 202011051995.6
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112360706B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 孟立;韓文鋒;陶楊;陳愛民
• 申請（專利權）人: 浙江諾亞氟化工有限公司
• 主分類號: F03D80/60
• 分類號: F03D80/60;F03D80/00;F03D9/25
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本申請公開了一種浸沒式液態相變冷卻介質及其在風力發電機組中的應用，所述冷卻介質為冷卻組分與齒輪潤滑油組成的混合物，所述冷卻組分為六氟丙烯二聚體、全氟?4?甲基?2?戊烯、全氟戊烷、全氟己酮、全氟?2?甲基?2,3?環氧戊烷、全氟庚烷、全氟辛烷、六氟丙烯三聚體、全氟三丙胺和全氟三正丁胺中的一種、兩種、三種或四種混合物。本發明將冷卻組分與齒輪潤滑油復配，冷卻組分具有高電絕緣性能、低粘度、較低沸點、高氣化潛熱、良好的兼容性和穩定性、不可燃且可抑制燃燒、低全球變暖潛能值、零臭氧消耗潛能值等特點，冷卻組分與齒輪潤滑油復配既可發揮散熱的功能，又能降低機械齒輪摩擦和噪音，提高機械轉速和能量轉換效率。

技術領域

本發明屬于液態冷卻介質領域，特別涉及一種浸沒式低沸點、低粘度、高安全性相變冷卻介質及其在風力發電的冷卻系統中的應用。

背景技術

風力發電技術的不斷成熟，使得風力發電機組越來越趨于大型化，風機單機容量不斷增大，隨之而來的風力發電設備散熱冷卻問題逐漸成為制約風機技術進一步發展的瓶頸之一。風發電機組的發電機在運轉時產生熱量，電機產生的熱量應該被及時疏散。如果熱量在電機內部積累，會造成電機內部溫度升高，從而導致電機線圈絕緣部分被破壞以致高故障率及停機。另外，對于永磁發電機來說，溫度升高會影響電機內部磁鋼磁矯頑力特性，降低發電機效率。小功率電機產生的熱量較少，空冷就能夠滿足散熱要求而可以不必安裝散熱器，但是大功率電機產生的熱量較多，空冷就不能夠滿足散熱需求。從而帶來巨大的隱患及經濟損失，因此，如何有效地解決風力發電設備散熱冷卻問題，成為發展新一代風電技術的一大主題。

目前風電設備常用的冷卻技術主要有風冷、液冷等方式。風冷方式利用空氣流動及其熱容量帶走各部件的損耗所產生的熱量。風冷方式由于技術簡單，冷卻方便，因此最為常用。然而，隨著風力發電機的功率逐步增大，自然通風已經無法滿足機組的冷卻需求。

浸沒式冷卻技術是一種以液體作為傳熱介質，將發熱器件完全或部分浸沒在液體中，發熱器件與液體直接接觸并進行熱交換的冷卻技術。液體浸沒式冷卻技術直接從熱源(齒輪，發電機)中吸收熱量，降低了噪音，同時能降低能耗與節省空間。浸沒冷卻按照熱交換過程中傳熱介質是否存在相變，可分為單相浸沒和相變浸沒。

浸沒式冷卻介質按性質分類主要可分為三種：水、礦物油、氟碳介質。由于水容易引入雜質離子使其電絕緣性下降，從而容易造成設備短路。礦物油具有較高的電絕緣性能，但礦物油具有可燃性，一旦輪轂結構產生電火花或有外來火源、靜電等都容易發生燃燒爆炸。氟碳介質冷卻液具有高絕緣性、低粘度、低/無毒、良好的兼容性和穩定性、不可燃性、低全球變暖潛能值(GWP)、零臭氧消耗潛能值(ODP)等特點，得到了普遍認可并廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種綠色環保、安全、高效的浸沒式相變氟碳冷卻介質，其能夠應用于風力發電機組的冷卻系統中。

所述的一種浸沒式液態相變冷卻介質，其特征在于所述冷卻介質為冷卻組分與齒輪潤滑油組成的混合物，所述冷卻組分為六氟丙烯二聚體、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟戊烷、全氟己酮、全氟-2-甲基-2,3-環氧戊烷、全氟庚烷、全氟辛烷、六氟丙烯三聚體、全氟三丙胺和全氟三正丁胺中的一種、兩種、三種或四種混合物。

所述的一種浸沒式液態相變冷卻介質，其特征在于所述冷卻介質是由四種組分與齒輪潤滑油混合而成的混合物，所述四種組分的組成配比為質量占比20％-60％的第一組分、質量占比10％-60％的第二組分、質量占比10％-50％的第三組分，質量占比10％-60％的第四組分，齒輪油的用量占所述四種組分總質量的6-12％；其中，所述第一組分為六氟丙烯二聚體，所述第二組分為全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟戊烷、全氟己酮中的任意一種，所述第三組分為全氟-2-甲基-2,3-環氧戊烷、全氟庚烷中的任意一種，所述第四組分為全氟辛烷、六氟丙烯三聚體、全氟三丙胺、全氟三正丁胺中的任意一種。

所述的一種浸沒式液態相變冷卻介質，其特征在于所述冷卻介質的制備方法為：按照原料配方比，將所述四種組分在常溫常壓液相狀態下與齒輪潤滑油進行物理混合而成。