[发明专利]采用太阳能喷射式冷却的风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，属风力发电技术领域。

背景技术

为了实现风力发电机高效、稳定、安全的长期运行，需在风力发电机中配置必要的冷却装置，以保证齿轮箱、发电机及控制变频器等部件在一定的温度范围内工作。随着海上风力发电技术的发展，发电机单机容量已高达5-20MW，由齿轮箱、发电机和控制变频器产生的热量将急剧增加，如何采用高效的冷却方法，已成为大功率风力发电技术应用的关键因素之一。现有MW级风力发电机主要采用水冷的方式进行冷却，即通过在机舱外设置空-水换热器，利用高空高速气流将流经齿轮箱、发电机和变频器换热器的循环水携带的能量带走，该冷却系统存在冷却效率低、质量重等缺点，而且冷却温度受环境的影响很大，已无法满足大功率风力发电机高效、可靠工作的苛刻要求。采用如专利ZL200610039658.9的蒸发循环冷却的风力发电机，虽然能够获得更大的制冷能力，并实现风力发电机最佳工况所需的温度，然而需要消耗额外的电能，一定程度上降低了发电机的效率。另外系统一般采用氟氯烃类物质作为制冷剂，因会破坏大气臭氧层而不利于环保。由此可见，现有的风力发电机冷却技术已难以满足大功率风力发电机高效、可靠工作的苛刻要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有电能消耗低、冷却效果好、环保效益佳等突出优点的采用太阳能喷射式冷却的风力发电机。

一种采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，包括台架、置于台架上的齿轮箱和通过高速轴与齿轮箱相连的发电机，风轮通过低速轴与上述齿轮箱相连，还包括齿轮箱换热器、发电机换热器、控制变频器、控制变频器换热器、载冷剂输送管、蓄热剂输送管、冷却介质输送管；其特征是：还包括置于机舱盖外表面的太阳能集热器；以及用于冷却循环流经齿轮箱、控制变频器和发电机换热器的载冷剂的喷射式制冷机，其中喷射式制冷机组成如下：其中蓄热器出口与喷射器的高压制冷剂入口相连，蒸发器出口与喷射器的低压制冷剂入口相连，喷射器的制冷剂出口与冷凝器入口相连，冷凝器出口分成两路，一路经节流阀与蒸发器的入口相连，另一路与蓄热器的入口相连；上述太阳能集热器通过蓄热剂输送管与喷射式制冷机的蓄热器相连；上述喷射式制冷机的蒸发器与载冷剂输送管相连；上述喷射式制冷机的冷凝器与冷却介质输送管相连。

鉴于风力发电机机舱外表面太阳能辐射强度大，可以将其利用起来驱动上述喷射式制冷机，而喷射式制冷机提供的冷量则用来冷却循环流经齿轮箱换热器、控制变频器换热器和发电机换热器的载冷剂，从而将上述齿轮箱、控制变频器和发电机产生的热量带走。在夜间或蓄热器工作不正常时采用辅助加热器加热流经蓄热器的制冷剂，以弥补蓄热器能量的不足，从而保证制冷机工作的连续性。

与目前采用的风力发电机冷却系统相比，采用太阳能喷射式冷却的风力发电机，具有电能消耗低、冷却效果好、环保效益佳等突出优点。冷却系统中仅循环泵和辅助加热器需要消耗电能，实现了系统的低电能消耗；而且太阳能喷射式制冷能够获得低于环境的温度，可以提供发电机最佳运行工况所需的温度。另外，系统所需制冷剂可选用非氟氯烃类物质，环保效果显著。此外，喷射式制冷机较现有技术中的其他制冷机结构简单、质量轻，有助于提高机舱的整体抗疲劳性能；又因其通常被置于机舱内，避免了风沙雨水的侵蚀，使工作性能和运行寿命得到了有效保障，更好地满足了大功率风力发电机高效、可靠工作的要求。

附图说明

图1是采用太阳能喷射式冷却的风力发电机示意图。

图2是太阳能喷射式制冷机I示意图。

图3是太阳能喷射式制冷机II示意图。

图中标号名称：1.台架，2.风轮，3.低速轴，4.齿轮箱，5.齿轮箱换热器，6.高速轴，7.控制变频器，8.控制变频器换热器，9.发电机，10.发电机换热器，11.载冷剂，12.循环泵I，13.载冷剂输送管，14.蓄热剂，15.循环泵II，16.蓄热剂输送管，17.太阳能集热器，18.机舱盖，19.喷射式制冷机，20.塔架平台，21.塔架，22.蓄热器，23.辅助加热器，24.制冷剂，25.循环泵IV，26.喷射器，27.蒸发器，28.节流阀，29.冷凝器，30.冷却介质，31.循环泵III，32.冷却介质输送管，33.过滤器，34.换热器。

具体实施方式