[发明专利]热管理系统及结合该系统的风力涡轮机

说明书

技术领域

本申请涉及Bagepalli等人于2008年1月28日提交的名称为“Lubrication Heating System And Wind Turbine Incorporating Same”的编号为12/021,482的申请。

本发明大体涉及旋转电机，且更具体地涉及用于在寒冷的天气环境下操作风力涡轮机的热管理系统。

背景技术

通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。叶片附连到可旋转的毂上，叶片和毂通常被称为转子。转子将机械风能转换成驱动一个或多个发电机的机械旋转扭矩。发电机通常但不总是通过变速箱而可旋转地联接到转子。该变速箱为发电机提高了涡轮机转子原本较低的旋转速度，以便高效地将旋转机械能转换成被送入公共电网的电能。还存在无传动装置的直接驱动的风力涡轮机发电机。转子、发电机、变速箱和其它部件通常安装在定位在基座顶部的壳体或机舱内，该基座可以是桁架或管状塔架。

为使变速箱高效地运行，需要对其进行润滑。通常用油来进行润滑，且油有助于汲取变速箱中所产生的热。油在变速箱运行的过程中变热，且可使用热交换器来冷却油。吸管通常离开变速箱并进入循环泵。循环泵用于强制使油经过热交换器，然后经冷却的油被引回变速箱。通常，变速箱包含油装在其中的油槽。干油槽变速箱使用外部油箱而非内部油箱(如湿油槽)。干油槽机器可以提供更高的效率(由于减少了搅油损失)以及轻的重量。

在非常寒冷的环境中(如低于约-10摄氏度)，变速箱中使用的润滑油会变得非常粘或稠。这种较冷且粘稠的油会阻碍流动，且当在油非常冷时运行会对循环泵造成损坏。在某些已知的解决方法中，外部加热器和泵连接到变速箱的油槽上。这种油槽加热器花费长时间来加热变速箱油槽中的所有油，并且需要大量的能量。结果，在寒冷的天气运行过程中有较长延迟，以等待油上升到最低温度，直到风力涡轮机可以开始发电，并且因为由油槽泵/加热器造成的大量功率消耗而导致较低的总体效率。

因此，在本领域中存在对这样的系统的需求：即，该系统将快速加热或冷却进入与变速箱一起使用的循环泵的油，且不需要大量功率或时间来运行。

发明内容

在本发明的一方面，提供了包括变速箱的风力涡轮机，该变速箱包含润滑介质和用于循环该润滑介质的泵。变速箱润滑剂吸管用于将润滑介质从变速箱输送到泵。至少一个泵出口管可用于将润滑介质从泵输送到风力涡轮机的其它部件。热包套与变速箱、泵、变速箱润滑剂吸管和泵出口管的其中至少一个的至少一部分处于热连接。该热包套用于加热或冷却润滑介质的至少一部分。

在另一方面，提供了包括变速箱的风力涡轮机，该变速箱包含润滑介质并且具有外部或内部油槽。泵用于循环该润滑介质，且变速箱润滑剂吸管用于将该润滑介质从变速箱输送到泵。至少一个泵出口管可用于将润滑介质从泵输送到风力涡轮机的其它部件。热包套可用于加热或冷却润滑介质，且该热包套与变速箱、泵、变速箱润滑剂吸管和至少一个泵出口管中的其中至少一个处于热连接。

在又一方面，提供了用于在变速箱中使用的润滑介质的热管理系统。该系统包括用于循环润滑介质的泵，以及连接于变速箱和泵之间、用于将润滑介质从变速箱输送到泵的吸管。至少一个泵出口管可用于输送来自泵的润滑介质。热传递器件可用于加热或冷却润滑介质的一部分，该热传递器件与变速箱、泵、吸管和泵出口管中的其中至少一个的至少一部分处于热连接。

附图说明

图1是示例性风力涡轮机发电机的示意图；

图2是可与图1所示的示例性风力涡轮机发电机一起使用的机舱的局部截面示意图；

图3是现有技术变速箱润滑剂加热系统的框图示意；

图4是根据本发明的一个实施例的热管理系统的框图示意；

图5是根据本发明的另一个实施例的热管理系统的框图示意；

图6是根据本发明的又一个实施例的热管理系统的框图示意；

图7是根据本发明的又一个实施例的热管理系统的框图示意；

图8是根据本发明的再一个实施例的热管理系统的框图示意；

图9是根据本发明的另一个实施例的热管理系统的框图示意。

部件列表

100   wind turbine  风力涡轮机

102   tower  塔架

104   supporting surface  支承面

106   nacelle  机舱

108   rotor  转子

110   hub  毂