[发明专利]恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统

说明书

本发明公开了一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统，通过构造散热系统的外风道、确定外风道的吸风量、确定外风道进风口的风速、确定外风道进风口的面积和开设进风口这五个步骤使原有风力发电机组的散热系统增加了外风道，并且通过控制进风口面积使进风口风速为3‑4 m/s，这样就使得吸入外风道的悬浮物很少或没有，而原散热系统的各散热器从外风道吸入冷风，因此各散热器的吸风口不会被堵塞，保证了冷风进风量和散热效果，使发电机组能适应恶劣环境的使用需求。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统。

背景技术

新能源各领域“十三五”规划正在编制中，风电将逐步改变当前广被视作“替代能源”的地位，上升为未来扛鼎国家能源结构调整主体的地位。根据规划思路，“十三五”期间，国内风电新增装机将达1亿千瓦，年均新增规模达2000万千瓦，其中，“三北”大风电基地5年内新增装机6000万千瓦，中东部中低风速资源区新增3000万千瓦，海上风电新增1000万千瓦。

风能资源丰富的地区主要集中在三北地区（东北、华北、西北）、沿海及岛屿。目前国内装机主要集中在三北地区，全国沙漠、戈壁及沙漠化土地也主要分布在此区域，这些地区环境恶劣，对风力发电机组的运行影响很大，例如，沙尘暴、飞絮、扬尘和局部地区因工业排放的煤灰和粉尘会影响风力发电机组各组件（包括齿轮箱、发电机、变频器、控制柜等）的散热器的正常使用。具体体现在：悬浮物（飞絮、扬尘、煤灰等）会被吸附在散热器的吸风口，长时间运行，吸附在吸风口的悬浮物越来越多，会降低散热器的冷风进风量，导致达不到所需的冷却效果而影响发电机组的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统，能避免风力发电机组各组件的散热器的吸风口被堵塞，从而保证冷却效果，以便适应恶劣环境的使用需求。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法，包括以下步骤：

（1）构造散热系统的外风道：在风力发电机组机舱壳与风力发电机组各组件的散热器之间的空间形成散热系统的外风道；

（2）确定外风道的吸风量：吸风量Q为各散热器达到额定冷却温度所需冷风量的总和；

（3）确定外风道进风口的风速V₀：设定V₀=3-4m/s；

（4）确定外风道进风口的面积：进风口的面积A=Q/V₀；

（5）开设进风口：在机舱壳上开设进风口，保证进风口面积不小于A。

进一步，所述步骤（5）中，将进风口开设在机舱壳底部或尾部，在进风口和各散热器的吸风口之间形成沉降室，确定悬浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的关系，具体过程如下：

气流在沉降室内停留时间t₁=l/v₁(s),其中l为沉降室长度(m),v₁为沉降室气流运动速度（m/s）；沉降速度为v_s的悬浮物从沉降室顶部降落到底部所需时间为t₂=H/v_s(s),其中H为沉降室的高度；由上述关系知要将悬浮物在沉降室内全度收集，需满足l/v₁H/v_s，又由v_s=[gp₁d²]/18,得到浮物能被100%收集的最小粒径与沉降室尺寸结构的关系式d²_min=18Hv₁/gp₁l,其中为空气的动力粘度，g为重力加速度，p₁为悬浮物密度。