[发明专利]用于冷却风力涡轮齿轮箱油热交换器的方法和系统

说明书

本发明涉及用于冷却风力涡轮齿轮箱油热交换器的方法和系统。具体地，提供了一种用于冷却风力涡轮中热交换器的方法和系统，该风力涡轮具有冷却空气流引导穿过其的发电机。来自发电机的流出冷却空气流引导到空气喷射泵中并且用作动力空气穿过空气喷射泵。冷空气通过由移动穿过空气喷射泵的动力空气所产生的真空而抽取到空气喷射泵中。热交换器设置成与冷空气流联机，使得冷空气抽取穿过热交换器，从循环穿过热交换器的流体中去除热量，并且成为加热的空气，该加热的空气与动力空气组合并且从机舱排放。

技术领域

本公开内容总体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于冷却风力涡轮传动系（drivetrain）中用于齿轮箱油的热交换器的系统和方法。

背景技术

一般来讲，风力涡轮包括塔架、装设在塔架上的机舱，以及联接至机舱的转子。转子通常包括可旋转毂以及联接至毂并且自其向外延伸的多个转子叶片。每个转子叶片均可围绕毂隔开以便有利于旋转叶片来使动能能够转换成可用的机械能，该机械能然后可传输至设置在机舱内的发电机用于生成电能。典型地，齿轮箱用于响应转子的旋转来驱动发电机。例如，齿轮箱可构造成用于将由转子所提供的低速、高扭矩输入转换成可驱动发电机的高速、低扭矩输出。

除了某些“直接驱动”风力涡轮设计之外，现代陆上风力涡轮发电机通常使用热交换器（也称为“冷却器”）来冷却齿轮油，该齿轮油循环、润滑和冷却齿轮箱内部的齿轮和轴承。在齿轮箱中所产生的热量大致相当于齿轮箱的机械损耗。例如，如果齿轮箱的效率为97%，则其额定功率的3%转换成热量。对于2MW齿轮箱，热交换器将需要用于在油穿过其核心传送时从油中提取大约60kW的热量的能力。

为了节省成本，行业中存在利用装设在机舱的顶部（roof）上的大型被动油冷却器的趋势。与利用一个或多个马达驱动风扇来使空气穿过其核心移动的常规冷却器设计相反，被动油冷却器独自地依靠风压来驱动空气穿过其核心。然而，这种被动设计要求冷却器具有非常大的冷却表面（数平方米的表面），因为它们独自地依靠穿过它们的核心的自然空气流来从油中提取足够的热量。

因此，行业将受益于减小齿轮油冷却器的尺寸而无需风扇抽取空气穿过冷却器的系统和方法，风扇通常是嘈杂的、消耗大量的电力，并且具有马达、风扇、护罩等的增加成本。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。

在一个方面，本公开内容针对用于冷却风力涡轮中热交换器的方法，例如齿轮油热交换器，其冷却穿过驱动发电机的齿轮箱循环的齿轮油。发电机具有引导穿过其的冷却空气流。该方法包括将来自发电机的流出冷却空气流引导到空气喷射泵中，因为使用流出冷却空气作为动力空气在空气喷射泵中抽取真空。然后，使用由动力空气所产生的真空将冷空气抽取到空气喷射泵中。热交换器设置成与冷空气流联机（in-line），使得冷空气抽取穿过热交换器，从循环穿过热交换器的流体中去除热量，并且成为加热的空气。加热的空气然后与动力空气组合成组合空气流并且排放。

在具体实施例中，热交换器是齿轮油热交换器，其用于冷却循环穿过齿轮箱的齿轮油。

在某些实施例中，冷空气从机舱外穿过进口抽取。例如，进口可装设在机舱的顶部中并且热交换器可在机舱内部的管通道（ducting）内。在替代实施例中，冷空气可从机舱内抽取。

在另一实施例中，冷空气进口装设在机舱的外部位于机舱的顶部上，其中，热交换器也装设在机舱的外部位于进口管通道内。

无论进口的位置如何，都可在冷空气的进口和空气喷射泵的喉部之间使用管通道，其中，热交换器设置在管道（duct）内。

在某些实施例中，可能期望的是穿过机舱中的气孔（vent）排放组合空气流。组合空气流可引导穿过设置在空气喷射泵和机舱中的气孔之间的扩散器。