本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其散熱系統(tǒng)和散熱控制方法。

背景技術(shù)：

在一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，用于冷卻機(jī)艙的散熱系統(tǒng)安裝在機(jī)艙外部，機(jī)艙內(nèi)的熱量經(jīng)管路傳遞到機(jī)艙外的換熱器進(jìn)行散熱。這樣節(jié)省了機(jī)艙內(nèi)部空間，可減小機(jī)艙尺寸。但是，由于換熱器在機(jī)艙外部傾斜地安裝，實(shí)際上發(fā)生熱交換的有效面積比較小，需要的換熱器數(shù)量較多，并會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的外觀造成不好的影響。

另外，如此設(shè)置的散熱系統(tǒng)只能對(duì)機(jī)艙空間進(jìn)行冷卻，卻不能同時(shí)對(duì)葉輪系統(tǒng)內(nèi)部空間進(jìn)行冷卻而將其內(nèi)部保持在合適的溫度范圍內(nèi)。同時(shí)，這種散熱系統(tǒng)也不能實(shí)現(xiàn)智能控制，而適應(yīng)周圍環(huán)境溫度的溫度來調(diào)整散熱方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱系統(tǒng)和散熱控制方法，以同時(shí)對(duì)葉輪系統(tǒng)和機(jī)艙進(jìn)行散熱，同時(shí)根據(jù)溫度變化對(duì)散熱過程自動(dòng)地進(jìn)行智能控制。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)包括：葉輪散熱裝置，安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂內(nèi)的熱空氣通過導(dǎo)風(fēng)管而被引入到所述葉輪散熱裝置中并與所述葉輪散熱裝置中的流體介質(zhì)換熱；機(jī)艙散熱裝置，安裝在所述機(jī)艙內(nèi)，所述機(jī)艙內(nèi)的熱空氣被吸入到所述機(jī)艙散熱裝置并與所述機(jī)艙散熱裝置中的流體介質(zhì)換熱。

優(yōu)選地，所述散熱系統(tǒng)還包括外部散熱裝置，所述外部散熱裝置安裝在所述機(jī)艙外，以冷卻所述葉輪散熱裝置和所述機(jī)艙散熱裝置中的被加熱的流體介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述葉輪散熱裝置包括：葉輪換熱器，使來自所述輪轂的熱空氣與流體介質(zhì)換熱并將降溫后的空氣排到所述機(jī)艙內(nèi)；葉輪換熱風(fēng)扇，通過所述導(dǎo)風(fēng)管將所述輪轂內(nèi)的熱空氣吹送至所述葉輪換熱器；管道，在所述葉輪換熱器和所述外部散熱裝置之間輸送流體介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述機(jī)艙散熱裝置包括：機(jī)艙換熱器，使所述機(jī)艙內(nèi)的熱空氣與流體介質(zhì)換熱并將降溫后的空氣排到機(jī)艙內(nèi)；機(jī)艙換熱風(fēng)扇，將所述機(jī)艙內(nèi)的熱空氣吹送到所述機(jī)艙換熱器；管道，在所述機(jī)艙換熱器和所述外部散熱裝置之間輸送流體介質(zhì)。

優(yōu)選地，在所述管道上設(shè)置有電動(dòng)泵，以使流體介質(zhì)在所述管道內(nèi)流動(dòng)。

優(yōu)選地，所述葉輪散熱裝置和所述機(jī)艙散熱裝置安裝在所述機(jī)艙內(nèi)的頂部。

優(yōu)選地，所述外部散熱裝置包括外部換熱器，使從所述葉輪散熱裝置和所述機(jī)艙散熱裝置接收的流體介質(zhì)與外界空氣換熱。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱控制方法，所述散熱控制方法控制上述散熱系統(tǒng)的操作，包括：在所述輪轂內(nèi)的溫度達(dá)到T₁時(shí)，啟動(dòng)所述葉輪散熱裝置；在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)的溫度達(dá)到比T₁大的T₂時(shí)，啟動(dòng)所述機(jī)艙散熱裝置；在所述機(jī)艙內(nèi)的溫度達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最高極限溫度T₃時(shí)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)；在所述機(jī)艙內(nèi)的溫度從T₃下降到T₂時(shí)，停用所述機(jī)艙散熱裝置；在所述機(jī)艙內(nèi)的溫度從T₂下降到比T₁小的T₄時(shí)，停用所述葉輪散熱裝置。

優(yōu)選地，在所述輪轂內(nèi)的溫度達(dá)到T₁時(shí)，啟動(dòng)外部散熱裝置。

優(yōu)選地，在所述機(jī)艙內(nèi)的溫度達(dá)到比T₂大且比T₃小的T₅時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)泵。

優(yōu)選地，在所述機(jī)艙內(nèi)的溫度從T₃下降到T₂時(shí)，還停用所述電動(dòng)泵。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括上述散熱系統(tǒng)。

優(yōu)選地，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒內(nèi)的熱空氣通過煙囪效應(yīng)進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)，以通過機(jī)艙散熱裝置進(jìn)行散熱。

優(yōu)選地，在輪轂內(nèi)的熱空氣被吸入到葉輪散熱裝置的葉輪換熱器中之后，在輪轂內(nèi)形成負(fù)壓，以使外界空氣進(jìn)入輪轂內(nèi)。

優(yōu)選地，在機(jī)艙散熱裝置中的機(jī)艙換熱器將冷卻后的空氣排到機(jī)艙內(nèi)之后，在機(jī)艙內(nèi)形成正壓，從而在輪轂和機(jī)艙的空氣間形成流動(dòng)循環(huán)。

通過本發(fā)明所提供的散熱系統(tǒng)和散熱控制方法，取得了以下有益效果：

1、將用于冷卻輪轂的葉輪散熱裝置安裝在機(jī)艙內(nèi)，增大了輪轂的內(nèi)部空間，簡化了輪轂內(nèi)安裝，同時(shí)極大地減少了葉輪散熱裝置的故障率；

2、輪轂的散熱和機(jī)艙以及塔筒的散熱整合在一起，共同采用一套二次換熱系統(tǒng)，簡化了整機(jī)的散熱系統(tǒng)，降低了部件故障率；

3、在機(jī)艙外部設(shè)置外部散熱裝置，利用外界空氣作為冷源進(jìn)行熱交換，達(dá)到了無需額外動(dòng)力，從而能夠采用外界空氣冷卻散熱系統(tǒng)內(nèi)的熱水，同時(shí)能夠提高機(jī)組系統(tǒng)的可靠性；

4、通過在機(jī)艙頂部安裝各個(gè)換熱器和風(fēng)扇，利用了煙囪效應(yīng)，既能節(jié)省能量，又達(dá)到了節(jié)省機(jī)艙空間，并能降低機(jī)艙、輪轂和塔筒內(nèi)溫度的目的，也保持了機(jī)艙外形的美觀；

5、根據(jù)輪轂和機(jī)艙內(nèi)的溫度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)散熱過程的智能化控制，自適應(yīng)機(jī)組內(nèi)溫度進(jìn)行自適應(yīng)的冷卻。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的散熱系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例散熱控制方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的散熱系統(tǒng)的示意圖。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱系統(tǒng)，該散熱系統(tǒng)用于同時(shí)對(duì)輪轂和機(jī)艙進(jìn)行冷卻，同時(shí)能夠通過煙囪效應(yīng)對(duì)塔筒進(jìn)行一定程度的冷卻。

該散熱系統(tǒng)包括均安裝在機(jī)艙3內(nèi)的葉輪散熱裝置和機(jī)艙散熱裝置以及安裝在機(jī)艙3外部的外部散熱裝置，輪轂15內(nèi)的熱空氣經(jīng)過導(dǎo)風(fēng)管13的引導(dǎo)而被進(jìn)入到葉輪散熱裝置內(nèi)，并與葉輪散熱裝置中的流體介質(zhì)進(jìn)行換熱，冷卻后的空氣排出到機(jī)艙3內(nèi)。這樣，在輪轂15內(nèi)因一部分空氣內(nèi)吸走，所以產(chǎn)生微負(fù)壓，外界空氣可經(jīng)過輪轂15上的縫隙進(jìn)入到輪轂15內(nèi)，從而降低輪轂15內(nèi)的溫度，對(duì)輪轂15內(nèi)各個(gè)部件進(jìn)行了冷卻。

機(jī)艙3內(nèi)的熱空氣可被直接吸入到機(jī)艙散熱裝置中，并與機(jī)艙散熱裝置中的流體介質(zhì)進(jìn)行換熱，冷卻后的空氣排出到機(jī)艙3內(nèi)。這樣，機(jī)艙3內(nèi)部溫度得以降低，并且冷卻了機(jī)艙3內(nèi)的各個(gè)部件。

由于葉輪散熱裝置和機(jī)艙散熱裝置都將冷卻后的空氣排出到機(jī)艙3內(nèi)，從而可在機(jī)艙3內(nèi)形成微正壓，同時(shí)由于輪轂15在進(jìn)行冷卻時(shí)可形成微負(fù)壓，從而機(jī)艙3內(nèi)的空氣可流向輪轂15，從而未經(jīng)處理的外界空氣不會(huì)進(jìn)入機(jī)艙3，避免了污染機(jī)艙3，降低了機(jī)艙內(nèi)部各部件的故障率。

在葉輪散熱裝置和機(jī)艙散熱裝置內(nèi)與熱空氣進(jìn)行換熱后溫度升高的流體介質(zhì)可流向外部散熱裝置，以進(jìn)行冷卻，從而被外部散熱裝置冷卻后的流體介質(zhì)可再流回到葉輪散熱裝置和機(jī)艙散熱裝置，繼續(xù)與熱空氣換熱。

上述流體介質(zhì)可以具體地為水，或其他合適的冷卻劑。

具體地說，葉輪散熱裝置可包括葉輪換熱風(fēng)扇12和葉輪換熱器11，葉輪換熱風(fēng)扇12通過導(dǎo)風(fēng)管13吸入輪轂15內(nèi)的熱空氣，并使熱空氣流經(jīng)葉輪換熱器11。這時(shí)，由于輪轂15內(nèi)形成的微負(fù)壓，外界空氣便可進(jìn)入輪轂15內(nèi)。熱空氣可在葉輪換熱器11中與低溫的流體介質(zhì)進(jìn)行換熱，之后葉輪換熱器11將溫度降低后的空氣排出到機(jī)艙3內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪轂15的散熱。葉輪換熱器11可通過安裝支架8安裝到機(jī)艙3的頂部。

葉輪散熱裝置的管道可具體包括出水管7和回水管4，葉輪換熱器11的出入口可分別通過出水管7和回水管4連接到外部散熱裝置，以實(shí)現(xiàn)流體介質(zhì)的循環(huán)。

機(jī)艙散熱裝置可包括機(jī)艙換熱風(fēng)扇10和機(jī)艙換熱器9，機(jī)艙換熱風(fēng)扇10吸入機(jī)艙3內(nèi)的熱空氣，并使熱空氣流經(jīng)機(jī)艙換熱器9，這樣熱空氣便可在機(jī)艙換熱器9中與低溫的流體介質(zhì)進(jìn)行換熱，之后機(jī)艙換熱器9可將溫度降低后的空氣排出到機(jī)艙3內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)艙3的散熱。同樣，機(jī)艙換熱器9可通過安裝支架8安裝到機(jī)艙3的頂部。

機(jī)艙散熱裝置的管道可具體包括出水管7和回水管4，機(jī)艙換熱器9的出入口可分別通過出水管7和回水管4連接到外部散熱裝置，以實(shí)現(xiàn)流體介質(zhì)的循環(huán)。機(jī)艙換熱器9的出水管和回水管與葉輪換熱器11的出水管和回收管可共享同一出水管和同一回水管。

外部散熱裝置可包括外部換熱器6，以將從葉輪換熱器11和機(jī)艙換熱器9中流出的溫度升高的流體介質(zhì)與外部空氣進(jìn)行換熱，從而降低流體介質(zhì)的溫度。

具體地說，葉輪換熱器11和機(jī)艙換熱器9中溫度升高的流體介質(zhì)經(jīng)出水管7流到外部換熱器6中，在與外界空氣換熱而溫度降低之后，流體介質(zhì)經(jīng)回水管4流回到葉輪換熱器11和機(jī)艙換熱器9中。

為了促使管道內(nèi)的流體介質(zhì)流動(dòng)，可在出水管7上設(shè)置電動(dòng)泵5，從而能夠加速散熱系統(tǒng)中的流體介質(zhì)在機(jī)艙內(nèi)換熱器與機(jī)艙外換熱器之間循環(huán)流動(dòng)，促進(jìn)散熱。

另外，在導(dǎo)風(fēng)管13上可以設(shè)置網(wǎng)罩14。

同時(shí)，上述葉輪散熱裝置、機(jī)艙散熱裝置和外部散熱裝置的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際安裝情況和散熱需求適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，例如，可設(shè)置兩個(gè)機(jī)艙散熱裝置。

當(dāng)需要進(jìn)行散熱時(shí)，葉輪換熱風(fēng)扇12將輪轂15內(nèi)的熱空氣經(jīng)由導(dǎo)風(fēng)管吸入到葉輪換熱器11中，使得熱空氣在葉輪換熱器11中與溫度相對(duì)低的流體介質(zhì)進(jìn)行熱交換，之后冷卻后的空氣可被排出到機(jī)艙3內(nèi)，而輪轂15內(nèi)由于一部分空氣被吸走而形成一定負(fù)壓，在負(fù)壓作用下，外界空氣可流入到輪轂15內(nèi)，從而降低了輪轂15內(nèi)的空氣溫度和內(nèi)部件的溫度。在機(jī)艙3內(nèi)的空氣溫度達(dá)到需要進(jìn)行散熱的溫度時(shí)，機(jī)艙換熱風(fēng)扇10吸入機(jī)艙3內(nèi)的熱空氣，使得熱空氣在機(jī)艙換熱器9中與溫度相對(duì)較低的流體介質(zhì)進(jìn)行熱交換，而冷卻后的空氣可被排出到機(jī)艙3內(nèi)，從而降低了機(jī)艙3內(nèi)的空氣溫度和內(nèi)部件的溫度。

從葉輪換熱器11和機(jī)艙換熱器9內(nèi)流出的溫度較高的流體介質(zhì)在電動(dòng)泵5的作用下經(jīng)由出水管7流到外部換熱器6中，從而在外部換熱器6中與外部空氣換熱，這樣，流體介質(zhì)的溫度得以降低，之后經(jīng)由回水管4再次流回到葉輪換熱器11和機(jī)艙換熱器9中，繼續(xù)進(jìn)行換熱。

同時(shí)，由于輪轂15內(nèi)的負(fù)壓和機(jī)艙3內(nèi)正壓作用，從而可以在輪轂15內(nèi)部和機(jī)艙3內(nèi)形成空氣循環(huán)。

另外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒1內(nèi)，也存在發(fā)熱部件，例如電控柜和電纜等部件，塔筒1內(nèi)的熱空氣可通過煙囪效應(yīng)向上進(jìn)入到機(jī)艙3內(nèi)，這些熱空氣便可由機(jī)艙換熱器9散熱，溫度得以降低，機(jī)艙散熱裝置在對(duì)機(jī)艙3進(jìn)行散熱的同時(shí)也降低了塔筒1內(nèi)的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種控制上述散熱系統(tǒng)的散熱控制方法，下面參照?qǐng)D2對(duì)該方法進(jìn)行描述。

當(dāng)輪轂15內(nèi)的溫度小于T1時(shí)，可不啟動(dòng)上述散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱，葉輪換熱風(fēng)扇12、葉輪換熱器11以及機(jī)艙換熱風(fēng)扇10和機(jī)艙換熱器9可不開啟，電動(dòng)泵5也不啟動(dòng)。

當(dāng)輪轂15內(nèi)的溫度達(dá)到T₁時(shí)，啟動(dòng)葉輪散熱裝置和外部散熱裝置，對(duì)輪轂15的內(nèi)部空間進(jìn)行散熱。具體地，啟動(dòng)葉輪換熱風(fēng)扇12、葉輪換熱器11和外部換熱器6，輪轂15內(nèi)的熱空氣在葉輪換熱器11中與流體介質(zhì)換熱，溫度降低后的空氣被排放到機(jī)艙3內(nèi)，而外界空氣由于輪轂15內(nèi)的負(fù)壓進(jìn)入輪轂15內(nèi)，從而降低輪轂15內(nèi)的溫度。

當(dāng)機(jī)艙3內(nèi)的溫度達(dá)到T₂時(shí)，其中，T₂大于T₁，進(jìn)一步啟動(dòng)機(jī)艙散熱裝置，對(duì)機(jī)艙3進(jìn)行散熱。具體地，啟動(dòng)機(jī)艙換熱風(fēng)扇10和機(jī)艙換熱器9，機(jī)艙3內(nèi)的熱空氣在機(jī)艙換熱器9中與流體介質(zhì)換熱，溫度降低后的空氣被排放機(jī)艙3內(nèi)，從而降低機(jī)艙3內(nèi)的溫度。

當(dāng)機(jī)艙3內(nèi)的溫度達(dá)到T₅時(shí)，其中，T₅大于T₂，進(jìn)一步啟動(dòng)電動(dòng)泵5，從而加速管道內(nèi)流體介質(zhì)的流動(dòng)，促進(jìn)葉輪換熱器11、機(jī)艙換熱器9和外部換熱器6中的換熱，使輪轂15和機(jī)艙3內(nèi)的溫度更快地降低。

當(dāng)機(jī)艙3內(nèi)的溫度達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最高極限溫度T₃時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)行，避免機(jī)組因高溫發(fā)生故障。

在機(jī)組停機(jī)期間，利用散熱系統(tǒng)繼續(xù)對(duì)機(jī)艙和輪轂進(jìn)行散熱，當(dāng)機(jī)艙3內(nèi)的溫度從T₃回落到T₂時(shí)，這時(shí)機(jī)艙3內(nèi)的溫度不再過高，停用機(jī)艙換熱裝置，此外，還可以進(jìn)一步停用電動(dòng)泵5。

當(dāng)機(jī)艙3內(nèi)的溫度進(jìn)一步從T₂回落到T₄時(shí)，其中，T₄小于T₁，此時(shí)機(jī)艙和輪轂內(nèi)的溫度都相對(duì)較低，可不再進(jìn)行散熱，因而可停用葉輪散熱裝置，至此散熱系統(tǒng)停止運(yùn)行。

需要說明的是，在上述控制過程期間，需要實(shí)時(shí)測(cè)量輪轂和機(jī)艙內(nèi)的溫度，因此，在散熱系統(tǒng)中設(shè)置有測(cè)量溫度的多個(gè)溫度傳感器，這些溫度傳感器可將溫度數(shù)據(jù)傳送到風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組的電控柜，電控柜根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制各個(gè)換熱風(fēng)扇和換熱器以及電動(dòng)泵等部件的操作，從而控制散熱過程。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有上述散熱系統(tǒng)并采用上述散熱控制方法，對(duì)輪轂、機(jī)艙和塔筒進(jìn)行散熱，維持機(jī)組處于適于發(fā)電的溫度范圍內(nèi)。

通過本發(fā)明所提供的散熱系統(tǒng)和方法，在將各個(gè)散熱裝置均安裝在機(jī)艙內(nèi)的情況下，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)輪轂和機(jī)艙進(jìn)行散熱，簡化了輪轂的裝配，并降低了散熱裝置的故障率。另外，能夠根據(jù)輪轂和機(jī)艙內(nèi)的溫度變化，選擇合適的散熱方式，自動(dòng)智能化地對(duì)散熱過程進(jìn)行控制。

上面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，雖然已表示和描述了一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改和完善，這些修改和完善也應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。