專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其是一種具有抗低溫性能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作 溫度范圍是_20°C到+50°C，而在嚴(yán)寒地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須具備能在低溫的環(huán)境中正常工作的能力，通常低溫型的機(jī)組應(yīng)可在_30°C下工作，生存溫度為-45°C，而超低溫型可在-45°C下工作，生存溫度為-55°C。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低溫下運(yùn)行，會出現(xiàn)諸多技術(shù)問題，其中防止葉片結(jié)冰和保持變槳系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度是必須解決的問題之一。由于嚴(yán)寒地區(qū)的冬季霧多、雪多、空氣濕度大，易飽和，氣溫在-20°C以下時,容易出現(xiàn)所謂“霧凇”現(xiàn)象，葉片表面會“結(jié)晶”，有時甚至在葉片表面會附著不規(guī)則冰凌，使葉片表面粗糙度增加，或?qū)е氯~片翼型改變，降低翼型的氣動性能，從而降低風(fēng)輪功率。如果葉片前緣附著冰凌較多時，將嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)的輸出功率，無法達(dá)到額定功率，而且當(dāng)風(fēng)速超過額定值以后，風(fēng)電機(jī)組會發(fā)生無規(guī)律的瞬間振動現(xiàn)象，影響葉片使用壽命和機(jī)組正常發(fā)電。高濕度低溫引起的葉片表面結(jié)晶結(jié)冰，還可能導(dǎo)致風(fēng)輪載荷不均衡，影響風(fēng)輪功率甚至造成風(fēng)力機(jī)損壞的問題；此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片表面附著的冰凌會受離心力的作用而飛出，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是立于場外公路或居民點(diǎn)附近，或風(fēng)電機(jī)組與場內(nèi)檢修道路的布置不合理，冰凌的飛出不僅會對周圍的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和變電站造成嚴(yán)重的威脅，還有可能導(dǎo)致行人和車輛被砸傷，造成十分嚴(yán)重的后果。防止葉片結(jié)冰的方法現(xiàn)在只能通過在葉片內(nèi)部增添電熱保溫、用熱空氣加熱或在葉片的特點(diǎn)區(qū)域做特殊處理的方法來解決。在專利CN00809348. 2 “具有除冰與避雷保護(hù)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉”提出的技術(shù)方案是在槳葉縱向布置了兩條導(dǎo)電體，并與發(fā)熱元件相連接，這兩條導(dǎo)電體在風(fēng)機(jī)遭遇到雷電時也可成為接入地線的導(dǎo)體；在專利CN200380101511. 2的“風(fēng)設(shè)備的防結(jié)冰系統(tǒng)”提出的技術(shù)方案是在葉片上設(shè)置了可傳輸熱空氣的孔道，使葉片易于結(jié)冰的部位保持一定的溫度。通常變槳機(jī)構(gòu)安裝在輪轂內(nèi)，其工作環(huán)境相對于機(jī)組的其它部件要惡劣得多。而且變槳機(jī)構(gòu)是一種機(jī)電一體化的相對獨(dú)立系統(tǒng)，包括了控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)又由伺服電機(jī)、減速齒輪，槳距齒輪，電池或超級電容等組成。要使變槳機(jī)構(gòu)能正常工作，應(yīng)該保證其工作的環(huán)境溫度不低于_20°C，否則將會出現(xiàn)伺服電機(jī)啟動困難、尖嘯和軸承的快速磨損；蓄電池?zé)o法正常工作，減速齒輪出現(xiàn)高摩擦損耗、材質(zhì)脆化；潤滑劑凍結(jié)等問題。對于保持變槳機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境溫度的問題，除了增加加溫裝置之外，還沒有人提出更為可行的技術(shù)方案。上述技術(shù)方案中均要增加輔助的加熱裝置，而對于葉片這樣的大型結(jié)構(gòu)件，要通過加熱裝置使其不結(jié)冰，其消耗的能量是巨大的，這必然會極大地增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行成本，并大大地降低機(jī)組的運(yùn)行效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的熱能對葉片和變槳機(jī)構(gòu)加溫。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括輪轂、主軸、與輪轂合為一體的發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子、與主軸合為一體的發(fā)電機(jī)定子、與輪轂相連接的葉片以及具有可密封保溫的機(jī)艙，發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子之間形成的電機(jī)空腔與葉片空腔相通，并且在葉片上設(shè)置有可將電機(jī)空腔內(nèi)氣體抽入葉片空腔內(nèi)的通風(fēng)機(jī)；所述發(fā)電機(jī)定子中的定子線圈由空心導(dǎo)線繞制而成，所述的空心導(dǎo)線與液冷系統(tǒng)連通， 所述的空心導(dǎo)線中具有可流動的用于冷卻發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)。進(jìn)一步說，所述的液冷系統(tǒng)包括泵、散熱器和熱交換裝置，所述的定子線圈的空心導(dǎo)線與泵、散熱器、熱交換裝置管路相通。進(jìn)一步說，輪轂上具有朝向葉片空腔且與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相通的送風(fēng)口和回風(fēng)口，葉片上的通風(fēng)機(jī)與送風(fēng)口和回風(fēng)口分別通過柔性軟管相連。進(jìn)一步說，葉片空腔內(nèi)設(shè)有葉片大梁，葉片大梁將葉片空腔分隔成前腔和后腔，前腔和后腔在葉尖部為相通結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步說，散熱器的進(jìn)口處設(shè)置有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入散熱器流量的第一電動閥，熱交換裝置的進(jìn)口處設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入熱交換裝置流量的第二電動閥。進(jìn)一步說，所述的輪轂的送風(fēng)口和回風(fēng)口的口徑上設(shè)有濾網(wǎng)，所述的輪轂的內(nèi)圈安裝有變槳機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是由于采用了輪轂與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子合為一體的結(jié)構(gòu)，使得葉片可以與發(fā)電機(jī)的內(nèi)腔可以相通，加之在發(fā)電機(jī)中設(shè)置對定子線圈進(jìn)行冷卻的液態(tài)介質(zhì)內(nèi)冷和對定、轉(zhuǎn)子繞組及定子鐵芯表面進(jìn)行冷卻空氣冷卻的兩套冷卻裝置，在控制系統(tǒng)的作用下，本實(shí)用可在必要時充分利用發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量對葉片、變槳機(jī)構(gòu)和機(jī)艙內(nèi)部進(jìn)行加熱，從而保證各系統(tǒng)能在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度下工作，在一定的程度范圍內(nèi)避免葉片表面結(jié)冰。
以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖I是本實(shí)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用的輪轂送風(fēng)口和回風(fēng)口布置圖；圖3是本實(shí)用的葉片結(jié)構(gòu)及通風(fēng)機(jī)布置圖；圖4是本實(shí)用的葉片內(nèi)腔熱風(fēng)循環(huán)示意圖；其中1.發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子，1-1.輪轂，1-2.送風(fēng)口，1-3.回風(fēng)口，1-4.濾網(wǎng)，2.發(fā)電機(jī)定子，2-1.主軸，2-2.定子線圈，2-3.泵，2-4.柔性軟管，3.葉片，3-1.通風(fēng)機(jī)，3-2.前腔，3-3.后腔，3-4.葉片大梁，4.機(jī)艙，4-3.散熱器，4-3-1.第一電動閥，4-4.熱交換裝置，4-4-1.第二電動閥，5.變槳機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。如圖I所示，ー種風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括輪轂1-1、主軸2-1、與輪轂1-1合為一體的發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子I、與主軸2-1合為一體的發(fā)電機(jī)定子2、與輪轂1-1相連接的葉片3以及具有可密封保溫的機(jī)艙4、安裝在輪轂1-1內(nèi)圈的變槳機(jī)構(gòu)5。發(fā)電機(jī)定子2與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子I之間形成的電機(jī)空腔與葉片空腔相通，并且在葉片3上設(shè)置有可將電機(jī)空腔內(nèi)氣體抽入葉片空腔內(nèi)的通風(fēng)機(jī)3-1。 發(fā)電機(jī)定子2中的定子線圈2-2由空心導(dǎo)線繞制而成，空心導(dǎo)線與液冷系統(tǒng)連通，空心導(dǎo)線中具有可流動的用于冷卻發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)。液冷系統(tǒng)包括泵2-3、散熱器4-3和熱交換裝置4-4，定子線圈2-2的空心導(dǎo)線與泵2-3、散熱器4-3、熱交換裝置4_4管路相通。散熱器4-3的進(jìn)ロ處設(shè)置有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入散熱器4-3流量的第一電動閥4-3-1，熱交換裝置4-4的進(jìn)ロ處設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入熱交換裝置4-4流量的第二電動閥4-4-1。如圖2圖4所示，輪轂1-1與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子I合為一體，葉片3直接安裝在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子I上，在輪轂1-1上留有安裝變槳機(jī)構(gòu)5的位置，輪轂1-1上具有朝向葉片空腔且與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相通的送風(fēng)ロ 1-2和回風(fēng)ロ 1-3，葉片3上的通風(fēng)機(jī)3-1與送風(fēng)ロ 1-2和回風(fēng)ロ1-3分別通過柔性軟管2-4相連。輪轂1-1上的送風(fēng)ロ 1-2和回風(fēng)ロ 1-3均與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相通，輪轂1-1的送風(fēng)ロ 1-2和回風(fēng)ロ 1-3的口徑上設(shè)有濾網(wǎng)1-4，可將葉片空腔內(nèi)部產(chǎn)生的脫屑擋住并吸附，定期清洗或更換濾網(wǎng)便可防止碎屑進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。如圖3圖4所示，葉片空腔內(nèi)設(shè)有葉片大梁3-4，葉片大梁3-4將葉片空腔分隔成前腔3-2和后腔3-3，前腔3-2和后腔3-3在葉尖部為相通結(jié)構(gòu)。通風(fēng)機(jī)3_1安裝在葉片3的前腔3-2和后腔3-3的筋板上。如圖4所示，通風(fēng)機(jī)3-1可將發(fā)電機(jī)內(nèi)腔中的空氣從送風(fēng)ロ 1-2排入葉片3的前腔3-2，將葉片3的后腔3-3中的空氣通過回風(fēng)ロ 1-3送回到發(fā)電機(jī)內(nèi)腔中。由于變槳機(jī)構(gòu)5設(shè)在輪轂1-1的內(nèi)圈，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量會通過熱傳導(dǎo)或輻射的方式使輪轂1-1內(nèi)圈保持一定的溫度，從而避免變槳機(jī)構(gòu)5的工作環(huán)境溫度低于允許值。以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多祥的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于包括輪轂(1-1)、主軸(2-1)、與輪轂(1-1)合為一體的發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子(I)、與主軸(2-1)合為一體的發(fā)電機(jī)定子(2)、與輪轂(1-1)相連接的葉片(3)以及具有可密封保溫的機(jī)艙(4)，所述的發(fā)電機(jī)定子(2)與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子(I)之間形成的電機(jī)空腔與葉片空腔相通，并且在葉片(3)上設(shè)置有可將電機(jī)空腔內(nèi)氣體抽入葉片空腔內(nèi)的通風(fēng)機(jī)(3-1);所述發(fā)電機(jī)定子(2)中的定子線圈(2-2)由空心導(dǎo)線繞制而成，所述的空心導(dǎo)線與液冷系統(tǒng)連通，所述的空心導(dǎo)線中具有可流動的用于冷卻發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的液冷系統(tǒng)包括泵(2-3)、散熱器(4-3)和熱交換裝置(4-4)，所述的定子線圈(2-2)的空心導(dǎo)線與泵(2-3)、散熱器(4-3)、熱交換裝置(4-4)管路相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的輪轂(1-1)上具有朝向葉片空腔且與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相通的送風(fēng)口(1-2)和回風(fēng)口(1-3)，所述葉片(3)上的通風(fēng)機(jī)(3-1)與送風(fēng)口(1-2)和回風(fēng)口(1-3)分別通過柔性軟管(2-4)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的葉片空腔內(nèi)設(shè)有葉片大梁(3-4)，所述葉片大梁(3-4)將葉片空腔分隔成前腔(3-2)和后腔(3-3)，前腔(3-2)和后腔(3-3)在葉尖部為相通結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的散熱器(4-3)的進(jìn)口處設(shè)置有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入散熱器(4-3)流量的第一電動閥(4-3-1)，熱交換裝置(4-4)的進(jìn)口處設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進(jìn)入熱交換裝置(4-4)流量的第二電動閥(4-4-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的輪轂(1-1)的送風(fēng)口(1-2)和回風(fēng)口(1-3)的口徑上設(shè)有濾網(wǎng)(1-4)，所述的輪轂(1-1)的內(nèi)圈安裝有變槳機(jī)構(gòu)(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括輪轂、主軸、與輪轂合為一體的發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子、與主軸合為一體的發(fā)電機(jī)定子、與輪轂相連接的葉片以及具有可密封保溫的機(jī)艙，發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子之間形成的電機(jī)空腔與葉片空腔相通，并且在葉片上設(shè)置有可將電機(jī)空腔內(nèi)氣體抽入葉片空腔內(nèi)的通風(fēng)機(jī)；發(fā)電機(jī)定子中的定子線圈由空心導(dǎo)線繞制而成，導(dǎo)線中具有可流動的用于冷卻發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)。本實(shí)用可在必要時充分利用發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量對葉片、變槳機(jī)構(gòu)和機(jī)艙內(nèi)部進(jìn)行加熱，保證各系統(tǒng)能在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度下工作，在一定的程度范圍內(nèi)避免葉片表面結(jié)冰，在極端高溫天氣下又可利用葉片散熱。
文檔編號F03D11/00GK202402222SQ20112057162
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者盧念成, 周鵬, 章瑋, 郭廷福, 黃曉惠 申請人:新譽(yù)集團(tuán)有限公司, 江蘇新譽(yù)重工科技有限公司