[发明专利]风力涡轮机冷却系统

说明书

本发明涉及一种构造成冷却风力涡轮机的部件的风力涡轮机冷却系统，该风力涡轮机具有机舱，该风力涡轮机冷却系统包括构造成在冷却回路中循环的冷却介质，冷却回路将所述部件和冷却装置流体连接，冷却装置布置在机舱的外表面上并且暴露于环境条件，例如机舱外部的风流和环境空气温度，冷却介质在冷却装置中由经过冷却装置的风流冷却，冷却介质从冷却装置循环到所述部件，其中第一变温区段在冷却装置上游与冷却回路流体连接，第一变温区段构造成在冷却介质进入冷却装置之前加热冷却介质，并且第二变温区段在冷却装置下游与冷却回路流体连接，第二变温区段构造成在冷却介质已离开冷却装置之后冷却冷却介质。

技术领域

本发明涉及一种构造成冷却风力涡轮机的部件的风力涡轮机冷却系统和冷却方法。

背景技术

风力涡轮机本质上是一种从风中收获动能并将该能量施加到旋转轴上、然后最终将机械能转换为电能的机器。这种能量转换是通过风力涡轮机中的众多关键部件进行的，但这种转换在热力学上并不完美，即它包括损耗，这意味着从风中收获的能量的一部分以热量的形式消散而不是转化为电能。损耗以部件中以不同的量产生的热量的形式出现。部件的位置因风力涡轮机而异，有些部件可以被放置在风力涡轮机塔架的底部或顶部附近，但一个共同的特点是大多数部件被彼此靠近地放置在机舱中，这也是风力涡轮机的结构完整性的关键部分。

部件的类型和大小各不相同。发热部件可能包括大型重负荷机械，比如轴承、制动器、变速箱、发电机、泵、液压系统和风扇，而且还包括功率电子设备，例如大型变压器和转换器。每个部件的散热量也各不相同，并且它们对风力涡轮机总功率输出的依赖性也各不相同，这意味着有些部件的热损失比其它部件更受风力涡轮机在部分负载下运行的影响。

由于上述原因，风力涡轮机通常具有冷却系统，以从主要部件传输热量以避免过热。这种类型的冷却系统可包括泵、阀、管道、冷却装置、热交换器和冷却介质。泵使冷却介质经由管道在冷却系统中循环，并且热量在它通过发热部件时被吸收。经加热的冷却介质最终到达放置在机舱外部的冷却装置，在这里它暴露于环境温度和当地的风力条件。这里，冷却介质在通过冷却装置的过程中被冷却并返回到泵送单元以完成回路。

除了冷却特定部件外，冷却系统还可以包括机舱本身的常温冷却。这可以通过将风扇和空气热交换器连接到冷却系统来完成，或者它也可以被设计为单独的冷却系统。

为了避免过热，风力涡轮机必须能够获得足够的冷却量，以便将部件的温度保持在可接受的范围内。如果温度过高，则可能会因过热而导致风力涡轮机损坏或故障。避免这种情况的一种方式是降低功率输出，这意味着产生比当前风力条件通常允许的能量少的能量，因为较低的产量将引起较低的无用热耗散。减少的能量产生意味着可以出售给电网的能量减少，从而导致利润损失。

如上所述，已知的冷却系统确保热量经由放置在机舱外部的冷却装置从机舱内部输送和消散到外部周围环境。由泵控制的冷却介质流量是一个系统参数，并且在风力涡轮机运行期间在大多数情况下是恒定的。如果认为进来的风具有恒定的速率，则冷却装置能够散发到环境中的热量仅取决于到达冷却装置的经加热的冷却介质与当地环境空气温度之间的温差。亦即，在寒冷的气候下，该温差很大，这意味着冷却装置没有从机舱散发热量的问题，但在炎热的气候下，该差异变小，意味着冷却装置可能无法散发足够的热量并从而确保风力涡轮机有足够的冷却量。这可能会导致上述应避免的部件过热的状况。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，一个目的是提供一种改进的风力涡轮机冷却系统，即使在环境温度与冷却介质温度之间的温差很小的情况下，该系统也可以冷却风力涡轮机的发热部件。

根据本发明的解决方案通过构造成冷却风力涡轮机的部件的风力涡轮机冷却系统来实现上述目的以及根据以下描述将变得显而易见的许多其它目的、优点和特征，该风力涡轮机具有机舱，该冷却系统包括

-构造成在冷却回路中循环的冷却介质，该冷却回路将各部件和冷却装置流体连接，