[发明专利]一种浸没式液态相变冷却介质及其在风力发电机组中的应用

说明书

本申请公开了一种浸没式液态相变冷却介质及其在风力发电机组中的应用，所述冷却介质为冷却组分与齿轮润滑油组成的混合物，所述冷却组分为六氟丙烯二聚体、全氟‑4‑甲基‑2‑戊烯、全氟戊烷、全氟己酮、全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷、全氟庚烷、全氟辛烷、六氟丙烯三聚体、全氟三丙胺和全氟三正丁胺中的一种、两种、三种或四种混合物。本发明将冷却组分与齿轮润滑油复配，冷却组分具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、高气化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值、零臭氧消耗潜能值等特点，冷却组分与齿轮润滑油复配既可发挥散热的功能，又能降低机械齿轮摩擦和噪音，提高机械转速和能量转换效率。

技术领域

本发明属于液态冷却介质领域，特别涉及一种浸没式低沸点、低粘度、高安全性相变冷却介质及其在风力发电的冷却系统中的应用。

背景技术

风力发电技术的不断成熟，使得风力发电机组越来越趋于大型化，风机单机容量不断增大，随之而来的风力发电设备散热冷却问题逐渐成为制约风机技术进一步发展的瓶颈之一。风发电机组的发电机在运转时产生热量，电机产生的热量应该被及时疏散。如果热量在电机内部积累，会造成电机内部温度升高，从而导致电机线圈绝缘部分被破坏以致高故障率及停机。另外，对于永磁发电机来说，温度升高会影响电机内部磁钢磁矫顽力特性，降低发电机效率。小功率电机产生的热量较少，空冷就能够满足散热要求而可以不必安装散热器，但是大功率电机产生的热量较多，空冷就不能够满足散热需求。从而带来巨大的隐患及经济损失，因此，如何有效地解决风力发电设备散热冷却问题，成为发展新一代风电技术的一大主题。

目前风电设备常用的冷却技术主要有风冷、液冷等方式。风冷方式利用空气流动及其热容量带走各部件的损耗所产生的热量。风冷方式由于技术简单，冷却方便，因此最为常用。然而，随着风力发电机的功率逐步增大，自然通风已经无法满足机组的冷却需求。

浸没式冷却技术是一种以液体作为传热介质，将发热器件完全或部分浸没在液体中，发热器件与液体直接接触并进行热交换的冷却技术。液体浸没式冷却技术直接从热源(齿轮，发电机)中吸收热量，降低了噪音，同时能降低能耗与节省空间。浸没冷却按照热交换过程中传热介质是否存在相变，可分为单相浸没和相变浸没。

浸没式冷却介质按性质分类主要可分为三种：水、矿物油、氟碳介质。由于水容易引入杂质离子使其电绝缘性下降，从而容易造成设备短路。矿物油具有较高的电绝缘性能，但矿物油具有可燃性，一旦轮毂结构产生电火花或有外来火源、静电等都容易发生燃烧爆炸。氟碳介质冷却液具有高绝缘性、低粘度、低/无毒、良好的兼容性和稳定性、不可燃性、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点，得到了普遍认可并广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保、安全、高效的浸没式相变氟碳冷却介质，其能够应用于风力发电机组的冷却系统中。

所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质为冷却组分与齿轮润滑油组成的混合物，所述冷却组分为六氟丙烯二聚体、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟戊烷、全氟己酮、全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟庚烷、全氟辛烷、六氟丙烯三聚体、全氟三丙胺和全氟三正丁胺中的一种、两种、三种或四种混合物。

所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质是由四种组分与齿轮润滑油混合而成的混合物，所述四种组分的组成配比为质量占比20％-60％的第一组分、质量占比10％-60％的第二组分、质量占比10％-50％的第三组分，质量占比10％-60％的第四组分，齿轮油的用量占所述四种组分总质量的6-12％；其中，所述第一组分为六氟丙烯二聚体，所述第二组分为全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟戊烷、全氟己酮中的任意一种，所述第三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟庚烷中的任意一种，所述第四组分为全氟辛烷、六氟丙烯三聚体、全氟三丙胺、全氟三正丁胺中的任意一种。

所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质的制备方法为：按照原料配方比，将所述四种组分在常温常压液相状态下与齿轮润滑油进行物理混合而成。