[发明专利]风力发电机组机舱散热系统的设计方法

说明书

本发明提供了一种风力发电机组机舱散热系统的设计方法。所述设计方法包括，获取太阳辐射热量Q1、机舱热量Q2、机舱罩因空气对流而散发的热量Q3以及所述机舱罩对外热辐射的热量Q4；根据公式Q1+Q2＝Q3+Q4+Q5，获取所述轴流风机和所述空冷器需要散发的热量Q5；设定所述机舱罩内的温度T0以及获取所述机舱外的温度T1，并根据公式q＝Q5/Cp/ρ/(T0‑T1)确定所述轴流风机和所述空冷器需要具备的风量q；根据所述轴流风机和所述空冷器需要具备的风量q选取所述轴流风机和所述空冷器。该设计方法基于能量守恒定律，通过公式计算得出配置所述散热系统所需要的参数，再跟进该参数对所需配置的设备进行选型，该设计方法具有考虑全面、易于实现等优点。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风力发电机组机舱散热系统的设计方法。

背景技术

随着风力发电技术的不断成熟，海上风力发电机组得到了大力重视和发展，但由于其安装难度大、建设周期长等原因，海上风力发电机组的装机量远远低于陆地风力发电机组的装机量，因此陆地风力发电机组仍然是目前的主力发电机组。

陆地风力发电机组的机舱一般包括齿轮箱、发电机、变频器(部分机型安装在塔筒内)、控制柜、偏航电机等。其中，大功率发热部件主要包括齿轮箱、发电机以及变频器，其发热功率一般在数十到数百千瓦之间。机舱罩一般采用密闭结构，并且导热系数较低，保温性能好，如果大功率发热部件的热量不及时排出，机舱温度将持续上升，从而导致发电机组因超温而停机。因此，大功率发热部件一般配置有独立的冷却系统，将热量排出到机舱罩外。但即使大功率发热部件具有独立的冷却系统，仍有部分热量从大功率发热部件表面散发出来，并且控制柜、电机以及变频器等发热部件的热量也可能直接散发至机舱内部。如果该部分热量不能及时排出，同样会导致机舱内的环境温度上升，降低机舱内部元件的使用寿命，当温度达到极限值时，会引发机组停机，降低了机组的可利用率。因此，风力发电机组会配备一套机舱冷却系统，但目前的机舱冷却系统结构复杂，安装维护难度较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机组机舱散热系统的设计方法，以解决现有技术中的风力发电机组机舱冷却系统结构复杂，安装维护难度较大以及成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种风力发电机组机舱散热系统的设计方法，所述风力发电机组包括齿轮箱和机舱罩，所述散热系统包括轴流风机和空冷器，所述设计方法包括：

获取太阳辐射热量Q1、机舱热量Q2、机舱罩因空气对流而散发的热量Q3以及所述机舱罩对外热辐射的热量Q4；

根据公式Q1+Q2＝Q3+Q4+Q5，获取所述轴流风机和所述空冷器需要散发的热量Q5；

设定所述机舱罩内的温度T0以及获取所述机舱外的温度T1，并根据公式q＝Q5/Cp/ρ/(T0-T1)确定所述轴流风机和所述空冷器需要具备的风量q(Cp为空气定压比热容，ρ为空气密度)；

根据所述轴流风机和所述空冷器需要具备的风量q选取所述轴流风机和所述空冷器。

可选的，根据所述齿轮箱运行温度和发热功率的要求，获取所述空冷器的风量q1，并根据所述空冷器的风量q1选取所述空冷器；在满足所述轴流风机的风量q2大于或等于q-q1的条件下，选取所述轴流风机。

可选的，所述获取太阳辐射热量Q1包括，在太阳辐射强度最强时获取所述太阳辐射热量Q1。

可选的，所述机舱罩内的温度T0为所述机舱罩内最高环境温度，所述机舱外的温度T1为所述机舱罩外最高环境温度。

可选的，所述获取机舱罩因空气对流而散发的热量Q3包括，根据所述机舱罩外壁温度、风速以及所述机舱外环境温度T1，获取所述机舱罩因空气对流而散发的热量Q3。