具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机

摘要

本发明提供一种具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，机舱及设置于机舱一端的叶轮，蒸发器、膨胀阀、散热器及压缩机；蒸发器冷却介质入口与膨胀阀的冷却介质出口连通，膨胀阀的冷却介质入口与散热器的冷却介质出口连通，散热器的冷却介质入口与压缩机的冷却介质出口连通，压缩机的冷却介质入口与翅管的冷却介质出口连通；蒸发器具有相互连通的空气入口和空气出口，靠近空气入口或靠近所述空气出口处设置有送风机；散热器位于机舱外；设置压差传感器和变频器来控制送风机的转速在机舱内形成微正压。该方案解决风力发电机机舱及叶轮内温度过高使风力发电机可利用率下降，及因盐雾进入机舱腐蚀电气元件危及风力发电机的正常运行的问题。

权利要求

1.一种具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，包括机舱及设置于所述机舱一端的叶轮，其特征在于，还包括蒸发器、膨胀阀、散热器及压缩机；

所述蒸发器的翅管的冷却介质入口与所述膨胀阀的冷却介质出口连通，所述膨胀阀的冷却介质入口与所述散热器的冷却介质出口连通，所述散热器的冷却介质入口与所述压缩机的冷却介质出口连通，所述压缩机的冷却介质入口与所述翅管的冷却介质出口连通；

所述蒸发器还具有相互连通的空气入口和空气出口，以及排水管，所述排水管的排水口位于所述机舱外，所述空气入口位于所述机舱外，所述空气出口位于所述机舱内，且至少靠近所述空气入口或靠近所述空气出口处设置有送风机；

所述散热器位于所述机舱外；

所述机舱内还设置有风道，所述风道具有位于所述机舱内的进风口和位于所述机舱外的排风口；

还包括：

用于采集所述机舱内侧及外侧气压值的压差传感器，且所述压差传感器的正压端用于采集所述机舱内的气压值，所述压差传感器的负压端用于采集所述机舱外的气压值；

变频器，分别与所述压差传感器及所述送风机电连接，用于根据所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值之间的差值控制所述送风机的转速；

所述变频器根据所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值之间的差值控制所述送风机的转速，具体为：所述变频器对所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值作差，并将作差获得的差值与微正压阈值比较，若所述差值小于所述微正压阈值，则控制所述送风机提高转速，否则控制所述送风机降低转速，所述微正压阈值用于表征满足所述机舱单向密封时所述机舱内侧与外侧之间的气压差。

2.根据权利要求1所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，至少靠近所述空气入口或靠近所述空气出口处设置有过滤器。

3.根据权利要求1或2所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述风道内设置有排风机。

4.根据权利要求3所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述排风机位于靠近所述排风口位置处。

5.根据权利要求1或2所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述风道位于机舱内靠近顶部的位置处。

6.根据权利要求5所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述风道具有至少两个所述进风口，其中一个所述进风口朝向所述叶轮设置，另一个所述进风口朝下设置。

7.根据权利要求1或2所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述机舱外设置有至少两片阻流板，两所述阻流板之间构成空气流通通路，所述散热器设置于所述空气流通通路中。

8.根据权利要求1或2所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述机舱与所述叶轮之间设置有叶轮隔板，所述叶轮隔板上具有通风孔。

9.根据权利要求1或2所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其特征在于，所述空气入口及所述排风口位置处均设置有阀门。

说明书

具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及发电机技术，尤其涉及一种具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机。

背景技术

[0002] 目前，随着风力发电机组单机功率的不断增加，其在运行过程中，设置在机舱内的发电机、齿轮箱、变流器等主要部件产生的热量也越来越大，随着上述部件发热量的增大，其自身的温度也会相应的升高，上述部件温度的升高会使风力发电机工作的稳定性及工作效率下降。

[0003] 为了解决上述问题，一般对机舱内的发电机、齿轮箱、变流器等主要部件采用水冷、风冷等方式配备单独的冷却系统，分别对上述各个部件进行单独散热。但是，采用上述方式对机舱内的发电机、齿轮箱、变流器等主要部件进行散热时，它们产生的热量会有一部分会散至机舱及叶轮内，而机舱与叶轮通常采用密闭设计，这样，散至机舱及叶轮内的热量很难扩散到机舱及叶轮外部空气中，因此，风力发电机在运行时机舱与叶轮内部温度会越来越高，使得风力发电机可利用率下降，甚至危及风力发电机的正常运行。另外，对于设置于海面上的风力发电机，因盐雾进入到机舱内对电气元件产生腐蚀，危及风力发电机的正常运行。

发明内容

[0004] 本发明提供一种具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，用以解决现有技术中风力发电机运行时机舱及叶轮内温度过高而使风力发电机可利用率下降，及因盐雾进入到机舱腐蚀电器元件，危及风力发电机的正常运行的问题。

[0005] 本发明提供的一种具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，包括机舱及设置于所述机舱一端的叶轮，还包括蒸发器、膨胀阀、散热器及压缩机；

[0006] 所述蒸发器的翅管的冷却介质入口与所述膨胀阀的冷却介质出口连通，所述膨胀阀的冷却介质入口与所述散热器的冷却介质出口连通，所述散热器的冷却介质入口与所述压缩机的冷却介质出口连通，所述压缩机的冷却介质入口与所述翅管的冷却介质出口连通；

[0007] 所述蒸发器还具有相互连通的空气入口和空气出口，以及排水管，所述排水管的排水口位于所述机舱外，所述空气入口位于所述机舱外，所述空气出口位于所述机舱内，且至少靠近所述空气入口或靠近所述空气出口处设置有送风机；

[0008] 所述散热器位于所述机舱外；

[0009] 所述机舱内还设置有风道，所述风道具有位于所述机舱内的进风口和位于所述机舱外的排风口；

[0010] 还包括：

[0011] 用于采集所述机舱内侧及外侧气压值的压差传感器，且所述压差传感器的正压端用于采集所述机舱内的气压值，所述压差传感器的负压端用于采集所述机舱外的气压值；

[0012] 变频器，分别与所述压差传感器及所述送风机电连接，用于根据所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值之间的差值控制所述送风机的转速。

[0013] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，至少靠近所述空气入口或靠近所述空气出口处设置有过滤器。

[0014] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述变频器根据所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值之间的差值控制所述送风机的转速，具体为：

[0015] 所述变频器对所述正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值作差，并将作差获得的差值与微正压阈值比较，若所述差值小于所述微正压阈值，则控制所述送风机提高转速，否则控制所述送风机降低转速，所述微正压阈值用于表征满足所述机舱单向密封时所述机舱内侧与外侧之间的气压差。

[0016] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述风道内设置有排风机。

[0017] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述排风机位于靠近所述排风口位置处。

[0018] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述风道位于机舱内靠近顶部的位置处。

[0019] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述风道具有至少两个所述进风口，其中一个所述进风口朝向所述叶轮设置，另一个所述进风口朝下设置。

[0020] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述机舱外设置有至少两片阻流板，两所述阻流板之间构成空气流通通路，所述散热器设置于所述空气流通通路中。

[0021] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述机舱与所述叶轮之间设置有叶轮隔板，所述叶轮隔板上具有通风孔。

[0022] 如上所述的具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机，其中，所述空气入口及所述排风口位置处均设置有阀门。

[0023] 本发明的技术效果是：上述方案中，环境中的空气经空气入口进入到蒸发器，经蒸发器降温后从空气出口进入到机舱内以及经机舱进入到叶轮中，并最终从风道的排风口排出，降温后的空气经上述路径流动，带走了机舱及叶轮内的热量，使得机舱及叶轮内的温度位置在该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机正常工作的温度范围内，避免了机舱及叶轮内温度过高而致使该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机可利用率下降，及因盐雾进入机舱腐蚀电气元件而危及该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机的正常运行的问题发生。

附图说明

[0024] 图1为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例的结构示意图；

[0025] 图2为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中阻流板部位的立体图；

[0026] 图3为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中送风机微正压控制原理图；

[0027] 图4为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中叶轮隔板的结构示意图；

[0028] 图5为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中叶轮隔板另一种结构形式的示意图。

具体实施方式

[0029] 图1为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例的结构示意图；图2为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中阻流板部位的立体图；如图1、图2所示，本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机的实施例，包括机舱2及设置于机舱2一端的叶轮1，还包括蒸发器8、膨胀阀14、散热器15及压缩机13；蒸发器8的翅管的冷却介质入口与膨胀阀14的冷却介质出口连通，膨胀阀14的冷却介质入口与散热器15的冷却介质出口连通，散热器15的冷却介质入口与压缩机13的冷却介质出口连通，压缩机13的冷却介质入口与翅管的冷却介质出口连通；蒸发器8还具有相互连通的空气入口10和空气出口12，以及排水管17，排水管17的排水口位于机舱2外，且空气入口10位于机舱2外，空气出口12位于机舱2内，且至少靠近空气入口10或靠近空气出口12处设置有送风机11；散热器15位于机舱2外；机舱2内还设置有风道7，风道7具有位于机舱2内的进风口和位于所述机舱2外的排风口73。为了使机舱2内相对于机舱2外形成微正压系统，以防止外部未经干燥、除杂的空气经塔架3与机舱2的连接处、机舱2与叶轮1的连接处等部位进入到机舱2及叶轮1内。因此，设置了用于采集所述机舱
2内侧及外侧气压值的压差传感器19，且压差传感器19的正压端用于采集机舱2内的气压值，压差传感器19的负压端用于采集机舱2外的气压值。具体地，压差传感器19安装在机舱2内远离叶轮1的一端，压差传感器19的正压端位于机舱2内、负压端通过导压软管连接至机舱2外部。压差传感器19的信号输出端电连接变频器20，该变频器20具有PID(Proportion-Integration-Differentiation，比例-积分-微分)功能，其根据正压端采集的气压值及所述负压端采集的气压值之间的差值控制所述送风机11的转速。

[0030] 上述方案，蒸发器8、膨胀阀14、散热器15及压缩机13构成一个冷却系统，环境中的空气经空气入口10进入到蒸发器8，经蒸发器8降温后从空气出口12进入到机舱2内以及经机舱2进入到叶轮1中，并最终从风道7的排风口73排出，降温后的空气经上述路径流动，带走了机舱2及叶轮1内的热量，使得机舱2及叶轮1内的温度位置在该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机正常工作的温度范围内，避免了机舱2及叶轮1内温度过高而致使该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机可利用率下降，甚至危及该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机的正常运行的问题发生。另外，由于设置了送风机11，可以提高机舱2及叶轮1内空气的流动速度，更有利于提高散热效果。

[0031] 具体地，具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机包括塔架3，塔架3的顶部安装机舱2，在机舱2的一端安装叶轮1。机舱2内安装发电机5、齿轮箱4、变流器等部件，叶轮1是具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机发电动力的来源，叶轮1通过齿轮箱4驱动发电机转到来进行发电，其中，齿轮箱4为增速齿轮箱。

[0032] 为了给机舱2及叶轮1进行散热，设置了由蒸发器8、膨胀阀14、散热器15及压缩机13组成的冷却装置。其中，蒸发器8的翅管的冷却介质入口与膨胀阀14的冷却介质出口连通，膨胀阀14的冷却介质入口与散热器15的冷却介质出口连通，散热器15的冷却介质入口与压缩机13的冷却介质出口连通，压缩机13的冷却介质入口与翅管的冷却介质出口连通，这样形成了一个封闭的冷却回路。其冷却过程如下，冷却介质经过膨胀阀14部分汽化，变成低温低压的湿蒸汽，并进入到蒸发器8，且在蒸发器8中汽化，以从蒸发器8周围环境中吸收大量热量，使得蒸发器8内的翅管表面温度大幅降低，以使通过翅管表面的外部空气冷却并将空气中的水分冷凝析出，经过蒸发器8出来的冷却介质变为低温低压的气体，再经压缩机13压缩后变成高温高压的气体，并送至散热器15中，散热器15位于机舱2的外部，其将热量散发至机舱2外，而避免对机舱2内造成不利影响，冷却介质经散热器15后冷凝为液体并重新流回膨胀阀14进行新的一轮循环。

[0033] 为了使冷却后的空气可以顺利的进入到机舱2内，则蒸发器8具有相互连通的空气入口10和空气出口12，且，空气入口10位于机舱2外，空气出口12位于机舱2内，至少靠近空气入口10或靠近空气出口12处设置有送风机11，在送风机11的作用下，机舱2外的空气经空气入口10被吸入至蒸发器8中，并在蒸发器8翅管的作用下冷却，在冷却后再经空气出口12进入到机舱2内。在该实施例中，在靠近空气出口12位置处设置了送风机11，当然，也可以在靠近空气入口10位置处设置送风机11，还可以同时在靠近空气出口12位置处及靠近空气入口10位置处均设置送风机11。

[0034] 由于机舱2外空气在经翅管冷却时会析出一定的水分，因此，蒸发器8具有排水管17，该排水管17的排水口位于机舱2外，用以将冷凝析出的水分排出机舱2，避免水分对机舱2内的电气元件造成损伤。

[0035] 为了使机舱2内的热空气可以顺利的从机舱2内排出，以完成对机舱2及叶轮1的散热，故，在机舱2内设置了风道7，风道7沿着叶轮1的轴线方向延伸，其风道7具有位于机舱2内的进风口和位于机舱2外的排风口73。

[0036] 进一步地，基于上述实施例，在靠近空气入口10和靠近空气出口12处均设置了过滤器。当然，也可以仅在靠近空气入口10处设置过滤器，或仅在靠近空气出口12处设置过滤器。本实施例中，靠近空气入口10处的过滤器9用于去除空气中携带的大颗粒杂质，靠近空气出口12处的过滤器18用于去除空气中携带的小颗粒杂质，这样，既能保证对空气进行有效的过滤，又可降低进行小颗粒杂质过滤的过滤器的更换频率。若该具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机应用于海上风场时，机舱2外部空气不仅湿度高，而且还富含盐分，这种空气对机舱2内的各部件具有将强的腐蚀性。在此使用环境下，这种高湿高盐分的空气经蒸发器8翅管冷却后，水分析出，由于盐分在水中的溶解度非常大，因此，大部分盐分随着析出水排至机舱2外，而干冷的空气中仍携带少量的盐分，靠近空气出口12处的过滤器滤除干冷空气中携带的少量盐分，使进入机舱2内的空气变为洁净、干燥的空气，一方面满足了对机舱2及叶轮1的散热要求，另一方面不会对机舱2及叶轮1内的电气元件造成伤害。

[0037] 基于上述实施例，具体地，图3为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中送风机11微正压控制原理图；如图3所示，变频器20接收压差传感器19正压端采集的气压值及负压端采集的气压值，并对正压端采集的气压值及负压端采集的气压值作差，并将作差获得的差值与微正压阈值比较，其中，微正压阈值用于表征满足所述机舱2单向密封时所述机舱2内侧与外侧之间的气压差，这个气压差是一个预先给定值。这里所指的单向密封是指机舱2内的空气可以从塔架3与机舱2的连接处、机舱2与叶轮1的连接处等部位进入到机舱2及叶轮1外的环境中，而外界环境的空气不能从塔架3与机舱2的连接处、机舱2与叶轮1的连接处等部位进入到机舱2及叶轮1内。变频器根据正压端采集的气压值及负压端采集的气压值之间的差值与微正压阈值的比较结果向送风机11发出调频信号来控制送风机11的转速，以将洁净冷空气送至机舱2内。其中，若正压端采集的气压值及负压端采集的气压值之间的差值小于所述微正压阈值，则控制送风机11提高转速，以增大送风量，否则控制所述送风机11降低转速，以减小送风量。

[0038] 进一步地，基于上述实施例，为了使机舱2及叶轮1内的热空气迅速的从风道7内排出，来提高散热效果，因此在风道7内设置了排风机16，该排风机16可以是一个恒转速的排风机16，采用恒转速的排风机16可以减低对控制系统的要求，便于通过控制送风机11的转速来在机舱2内形成微正压系统。需要指出的是，在该实施例中，排风机16位于靠近排风口73位置处。当然，排风机16也可以位于风道7内的其它位置。

[0039] 进一步地，基于上述实施例，风道7位于机舱2内靠近顶部的位置处，这样，进入机舱2及叶轮1内的冷空气，经过发电机、齿轮箱4等主要发热部件后，温度升高并开始逐渐上升，使上升的热空气可以顺利的进入到风道7内并被排出。

[0040] 进一步地，基于上述实施例，风道7具有至少两个进风口，其中一个进风口72朝向叶轮1设置，另一个进风口71朝下设置。朝向叶轮1的进风口72主要对叶轮1内的热空气进行抽吸，朝下的进风口71主要对经过发电机5、变速箱4等部件的热空气进行抽吸。

[0041] 进一步地，基于上述实施例，在机舱2尾部的外侧设置了两片阻流板6(参见图2)，两阻流板6之间构成空气流通通路24，且散热器15固定安装于该空气流通通路24中。在具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机工作时，在叶轮1的作用下，机舱2外会存在沿机舱2从头至尾(机舱2靠近叶轮1的一端为头，另一端为尾)流动的空气，且两阻流板6之间构成空气流通通路对流动的空气具有加速作用，随着空气流动速度的提高，则提高了散热器15的散热效率。

[0042] 进一步地，基于上述实施例，图4为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中叶轮隔板21的结构示意图；如图4所示，机舱2与叶轮1之间设置有叶轮隔板21，叶轮隔板21上沿圆周方向均布有多个圆形的通风孔22，在通风孔22的作用下，机舱2内的冷空气可以树立的进入到叶轮1内，而叶轮1内的热空气又可以顺利的进入到风道7中。

[0043] 另外，图5为本发明具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机实施例中叶轮隔板21另一种结构形式的示意图；如图5所示，通风孔23还可以为扇环形，当然，也可以是其它结构形式的通风孔。

[0044] 进一步地，基于上述实施例，为了避免在具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机在停止工作时，环境中的含杂质空气进入到机舱2内，因此在空气入口10及排风口73位置处均设置了阀门，在具有机舱温湿度调节与防盐雾系统的风力发电机停止工作时，关闭阀门，反之开启阀门。

[0045] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。