[发明专利]风力发电机组及其冷却控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组及其冷却控制方法。

背景技术

风力发电机组通过叶片的旋转来驱动发电机转子旋转并由此将机械能转化成电能，叶片的旋转通过风力发电机组的轴系中的动轴传递到发电机的转子，轴系中的定轴固定到风力发电机组的底座并连接到定子，以使发电机定子保持不动，定轴与动轴之间由轴承支撑。风力发电机组在运行过程中，随着动轴的持续旋转，支撑动轴和定轴的轴承会产生大量热量，使轴系温度不断升高。而一些位于高温高海拔地区的风力发电机组尤其会出现轴系温度过高问题，特别是轴系中的轴承部分。如果轴系长时间处于高温状态，轴系中的油脂会加速老化或失效，失效的轴系油脂会对风力发电机组运行产生不可预测的影响，例如，油脂失效会反过来加剧轴系中热的产生，从而引发恶性循环。因此，需要对轴系(特别是轴承)进行持续而高效的冷却，以防止轴系温度过高。

现有的轴系(或动轴、轴承)冷却方案是在塔筒底部使用离心风机向上部送风或者抽风，在气流通过动轴内圈时带走由轴系产生的热量，从而冷却轴系。然而，在使用离心风机进行冷却时，由于离心风机吹送的气流难以到达形成于动轴的内凹结构(或空气流动死区)，使得在这些结构处空气难以流动导致高温气体聚集，因此现有技术中的冷却方案无法有效降低轴承的温度。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种风力发电机组。所述风力发电机组可包括轴系，所述轴系可包括动轴、定轴以及设置在所述动轴和定轴之间的轴承，所述动轴可具有凹入部。所述风力发电机组可还包括轴系冷却装置，所述轴系冷却装置可包括一个以上的喷射头以及与所述喷射头连接的压缩空气供应装置。所述喷射头可固定在所述轴系的静止部件上，并且所述喷射头可设置在所述凹入部附近，用于在风力发电机组运行时向所述凹入部喷射压缩空气。

根据本发明的实施例，所述风力发电机组可还包括刹车盘横梁，所述喷射头可固定于所述刹车盘横梁上或固定于所述定轴上。

根据本发明的实施例，所述喷射头可被设置为使得从所述喷射头喷射出的压缩空气的运动方向与所述动轴内壁的运动方向在周向方向上相反。

根据本发明的实施例，所述喷射头可固定于所述刹车盘横梁的端部，并与所述刹车盘横梁形成的角度可为锐角。

根据本发明的实施例，所述压缩空气供应装置可设置于风力发电机组的底座或塔筒顶平台上。

根据本发明的实施例，所述压缩空气供应装置与所述喷射头可通过空气导管连接，所述压缩空气供应装置可包括空气压缩机以及储气罐，所述空气导管可从所述空气压缩机引出，与所述储气罐连接后可继续沿着风力发电机组的塔筒内壁向上布置，并最终与所述喷射头连接。

根据本发明的实施例，所述压缩空气供应装置可为两个以上，所述轴系冷却装置可还包括控制器，所述控制器控制所述两个以上的压缩空气供应装置交替地向所述喷射头供应压缩空气。

根据本发明的实施例，所述两个以上的压缩空气供应装置的每个均具有空气压缩机和储气罐，所述控制器基于对应储气罐的储气量，控制对应的空气压缩机选择性运行或停止。

根据本发明，提供一种用于风力发电机组的冷却控制方法。所述风力发电机组可包括轴系、轴系冷却装置以及用于控制所述轴系冷却装置的控制器。所述轴系可包括动轴、定轴以及设置在所述动轴和所述定轴之间的轴承。所述动轴可具有凹入部。所述轴系冷却装置可包括一个以上的喷射头以及与所述喷射头连接的压缩空气供应装置。所述喷射头可固定在所述轴系的静止部件上，所述冷却控制方法可包括：通过所述控制器判断风力发电机组运行时的轴承温度是否大于预定温度阈值；如果所述温度大于所述预定温度阈值，则可启动所述轴系冷却装置，通过所述喷射头朝着所述凹入部喷射压缩空气。

根据本发明的实施例，所述压缩空气供应装置可为两个以上，并且每个所述压缩空气供应装置可均具有空气压缩机和储气罐。所述冷却控制方法可还包括：如果所述温度大于所述预定温度阈值，则可控制所述两个以上的压缩空气供应装置交替地为所述喷射头供应压缩空气。

根据本发明的实施例，所述冷却控制方法可还包括：基于所述空气压缩机的工作时间和/或所述储气罐的储气量，控制所述两个以上的压缩空气供应装置交替地向所述喷射头供应压缩空气。根据本发明的实施例，所述冷却控制方法可还包括：基于风力发电机组运行时的轴承温度和/或所述动轴的转速而自动调整所述喷射头的喷气方向和/或喷气量。

根据本发明的实施例，将所述喷射头设置为使得从所述喷射头喷射出的压缩空气的运动方向与所述动轴内壁的运动方向在周向方向上相反。