本發明涉及風力發電領域，具體地說，本發明涉及一種風力發電機組及其散熱系統和散熱控制方法。

背景技術：

在一些風力發電機組中，用于冷卻機艙的散熱系統安裝在機艙外部，機艙內的熱量經管路傳遞到機艙外的換熱器進行散熱。這樣節省了機艙內部空間，可減小機艙尺寸。但是，由于換熱器在機艙外部傾斜地安裝，實際上發生熱交換的有效面積比較小，需要的換熱器數量較多，并會對風力發電機組的外觀造成不好的影響。

另外，如此設置的散熱系統只能對機艙空間進行冷卻，卻不能同時對葉輪系統內部空間進行冷卻而將其內部保持在合適的溫度范圍內。同時，這種散熱系統也不能實現智能控制，而適應周圍環境溫度的溫度來調整散熱方式。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于風力發電機組的散熱系統和散熱控制方法，以同時對葉輪系統和機艙進行散熱，同時根據溫度變化對散熱過程自動地進行智能控制。

本發明的另一目的在于提供一種風力發電機組。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于風力發電機組的散熱系統，所述散熱系統包括：葉輪散熱裝置，安裝在風力發電機組的機艙內，風力發電機組的輪轂內的熱空氣通過導風管而被引入到所述葉輪散熱裝置中并與所述葉輪散熱裝置中的流體介質換熱；機艙散熱裝置，安裝在所述機艙內，所述機艙內的熱空氣被吸入到所述機艙散熱裝置并與所述機艙散熱裝置中的流體介質換熱。

優選地，所述散熱系統還包括外部散熱裝置，所述外部散熱裝置安裝在所述機艙外，以冷卻所述葉輪散熱裝置和所述機艙散熱裝置中的被加熱的流體介質。

優選地，所述葉輪散熱裝置包括：葉輪換熱器，使來自所述輪轂的熱空氣與流體介質換熱并將降溫后的空氣排到所述機艙內；葉輪換熱風扇，通過所述導風管將所述輪轂內的熱空氣吹送至所述葉輪換熱器；管道，在所述葉輪換熱器和所述外部散熱裝置之間輸送流體介質。

優選地，所述機艙散熱裝置包括：機艙換熱器，使所述機艙內的熱空氣與流體介質換熱并將降溫后的空氣排到機艙內；機艙換熱風扇，將所述機艙內的熱空氣吹送到所述機艙換熱器；管道，在所述機艙換熱器和所述外部散熱裝置之間輸送流體介質。

優選地，在所述管道上設置有電動泵，以使流體介質在所述管道內流動。

優選地，所述葉輪散熱裝置和所述機艙散熱裝置安裝在所述機艙內的頂部。

優選地，所述外部散熱裝置包括外部換熱器，使從所述葉輪散熱裝置和所述機艙散熱裝置接收的流體介質與外界空氣換熱。

根據本發明的實施例，提供了一種用于風力發電機組的散熱控制方法，所述散熱控制方法控制上述散熱系統的操作，包括：在所述輪轂內的溫度達到T₁時，啟動所述葉輪散熱裝置；在風力發電機組的機艙內的溫度達到比T₁大的T₂時，啟動所述機艙散熱裝置；在所述機艙內的溫度達到風力發電機組的最高極限溫度T₃時，使風力發電機組停機；在所述機艙內的溫度從T₃下降到T₂時，停用所述機艙散熱裝置；在所述機艙內的溫度從T₂下降到比T₁小的T₄時，停用所述葉輪散熱裝置。

優選地，在所述輪轂內的溫度達到T₁時，啟動外部散熱裝置。

優選地，在所述機艙內的溫度達到比T₂大且比T₃小的T₅時，啟動電動泵。

優選地，在所述機艙內的溫度從T₃下降到T₂時，還停用所述電動泵。

根據本發明的另一實施例，還提供了一種風力發電機組，所述風力發電機組包括上述散熱系統。

優選地，風力發電機組的塔筒內的熱空氣通過煙囪效應進入機艙內，以通過機艙散熱裝置進行散熱。

優選地，在輪轂內的熱空氣被吸入到葉輪散熱裝置的葉輪換熱器中之后，在輪轂內形成負壓，以使外界空氣進入輪轂內。

優選地，在機艙散熱裝置中的機艙換熱器將冷卻后的空氣排到機艙內之后，在機艙內形成正壓，從而在輪轂和機艙的空氣間形成流動循環。

通過本發明所提供的散熱系統和散熱控制方法，取得了以下有益效果：

1、將用于冷卻輪轂的葉輪散熱裝置安裝在機艙內，增大了輪轂的內部空間，簡化了輪轂內安裝，同時極大地減少了葉輪散熱裝置的故障率；

2、輪轂的散熱和機艙以及塔筒的散熱整合在一起，共同采用一套二次換熱系統，簡化了整機的散熱系統，降低了部件故障率；

3、在機艙外部設置外部散熱裝置，利用外界空氣作為冷源進行熱交換，達到了無需額外動力，從而能夠采用外界空氣冷卻散熱系統內的熱水，同時能夠提高機組系統的可靠性；

4、通過在機艙頂部安裝各個換熱器和風扇，利用了煙囪效應，既能節省能量，又達到了節省機艙空間，并能降低機艙、輪轂和塔筒內溫度的目的，也保持了機艙外形的美觀；

5、根據輪轂和機艙內的溫度，實現了對散熱過程的智能化控制，自適應機組內溫度進行自適應的冷卻。

附圖說明

圖1是根據本發明的實施例的散熱系統的示意圖；

圖2是根據本發明的實施例散熱控制方法的示意圖。

具體實施方式

為了使本領域技術人員能夠更好的理解本發明，下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細描述。

參照圖1，圖1是根據本發明的實施例的散熱系統的示意圖。

根據本發明的實施例，提供了一種用于風力發電機組的散熱系統，該散熱系統用于同時對輪轂和機艙進行冷卻，同時能夠通過煙囪效應對塔筒進行一定程度的冷卻。

該散熱系統包括均安裝在機艙3內的葉輪散熱裝置和機艙散熱裝置以及安裝在機艙3外部的外部散熱裝置，輪轂15內的熱空氣經過導風管13的引導而被進入到葉輪散熱裝置內，并與葉輪散熱裝置中的流體介質進行換熱，冷卻后的空氣排出到機艙3內。這樣，在輪轂15內因一部分空氣內吸走，所以產生微負壓，外界空氣可經過輪轂15上的縫隙進入到輪轂15內，從而降低輪轂15內的溫度，對輪轂15內各個部件進行了冷卻。

機艙3內的熱空氣可被直接吸入到機艙散熱裝置中，并與機艙散熱裝置中的流體介質進行換熱，冷卻后的空氣排出到機艙3內。這樣，機艙3內部溫度得以降低，并且冷卻了機艙3內的各個部件。

由于葉輪散熱裝置和機艙散熱裝置都將冷卻后的空氣排出到機艙3內，從而可在機艙3內形成微正壓，同時由于輪轂15在進行冷卻時可形成微負壓，從而機艙3內的空氣可流向輪轂15，從而未經處理的外界空氣不會進入機艙3，避免了污染機艙3，降低了機艙內部各部件的故障率。

在葉輪散熱裝置和機艙散熱裝置內與熱空氣進行換熱后溫度升高的流體介質可流向外部散熱裝置，以進行冷卻，從而被外部散熱裝置冷卻后的流體介質可再流回到葉輪散熱裝置和機艙散熱裝置，繼續與熱空氣換熱。

上述流體介質可以具體地為水，或其他合適的冷卻劑。

具體地說，葉輪散熱裝置可包括葉輪換熱風扇12和葉輪換熱器11，葉輪換熱風扇12通過導風管13吸入輪轂15內的熱空氣，并使熱空氣流經葉輪換熱器11。這時，由于輪轂15內形成的微負壓，外界空氣便可進入輪轂15內。熱空氣可在葉輪換熱器11中與低溫的流體介質進行換熱，之后葉輪換熱器11將溫度降低后的空氣排出到機艙3內，從而實現對輪轂15的散熱。葉輪換熱器11可通過安裝支架8安裝到機艙3的頂部。

葉輪散熱裝置的管道可具體包括出水管7和回水管4，葉輪換熱器11的出入口可分別通過出水管7和回水管4連接到外部散熱裝置，以實現流體介質的循環。

機艙散熱裝置可包括機艙換熱風扇10和機艙換熱器9，機艙換熱風扇10吸入機艙3內的熱空氣，并使熱空氣流經機艙換熱器9，這樣熱空氣便可在機艙換熱器9中與低溫的流體介質進行換熱，之后機艙換熱器9可將溫度降低后的空氣排出到機艙3內，從而實現對機艙3的散熱。同樣，機艙換熱器9可通過安裝支架8安裝到機艙3的頂部。

機艙散熱裝置的管道可具體包括出水管7和回水管4，機艙換熱器9的出入口可分別通過出水管7和回水管4連接到外部散熱裝置，以實現流體介質的循環。機艙換熱器9的出水管和回水管與葉輪換熱器11的出水管和回收管可共享同一出水管和同一回水管。

外部散熱裝置可包括外部換熱器6，以將從葉輪換熱器11和機艙換熱器9中流出的溫度升高的流體介質與外部空氣進行換熱，從而降低流體介質的溫度。

具體地說，葉輪換熱器11和機艙換熱器9中溫度升高的流體介質經出水管7流到外部換熱器6中，在與外界空氣換熱而溫度降低之后，流體介質經回水管4流回到葉輪換熱器11和機艙換熱器9中。

為了促使管道內的流體介質流動，可在出水管7上設置電動泵5，從而能夠加速散熱系統中的流體介質在機艙內換熱器與機艙外換熱器之間循環流動，促進散熱。

另外，在導風管13上可以設置網罩14。

同時，上述葉輪散熱裝置、機艙散熱裝置和外部散熱裝置的數量可根據實際安裝情況和散熱需求適當地設置，例如，可設置兩個機艙散熱裝置。

當需要進行散熱時，葉輪換熱風扇12將輪轂15內的熱空氣經由導風管吸入到葉輪換熱器11中，使得熱空氣在葉輪換熱器11中與溫度相對低的流體介質進行熱交換，之后冷卻后的空氣可被排出到機艙3內，而輪轂15內由于一部分空氣被吸走而形成一定負壓，在負壓作用下，外界空氣可流入到輪轂15內，從而降低了輪轂15內的空氣溫度和內部件的溫度。在機艙3內的空氣溫度達到需要進行散熱的溫度時，機艙換熱風扇10吸入機艙3內的熱空氣，使得熱空氣在機艙換熱器9中與溫度相對較低的流體介質進行熱交換，而冷卻后的空氣可被排出到機艙3內，從而降低了機艙3內的空氣溫度和內部件的溫度。

從葉輪換熱器11和機艙換熱器9內流出的溫度較高的流體介質在電動泵5的作用下經由出水管7流到外部換熱器6中，從而在外部換熱器6中與外部空氣換熱，這樣，流體介質的溫度得以降低，之后經由回水管4再次流回到葉輪換熱器11和機艙換熱器9中，繼續進行換熱。

同時，由于輪轂15內的負壓和機艙3內正壓作用，從而可以在輪轂15內部和機艙3內形成空氣循環。

另外，在風力發電機組的塔筒1內，也存在發熱部件，例如電控柜和電纜等部件，塔筒1內的熱空氣可通過煙囪效應向上進入到機艙3內，這些熱空氣便可由機艙換熱器9散熱，溫度得以降低，機艙散熱裝置在對機艙3進行散熱的同時也降低了塔筒1內的溫度。

根據本發明的另一實施例，提供了一種控制上述散熱系統的散熱控制方法，下面參照圖2對該方法進行描述。

當輪轂15內的溫度小于T1時，可不啟動上述散熱系統進行散熱，葉輪換熱風扇12、葉輪換熱器11以及機艙換熱風扇10和機艙換熱器9可不開啟，電動泵5也不啟動。

當輪轂15內的溫度達到T₁時，啟動葉輪散熱裝置和外部散熱裝置，對輪轂15的內部空間進行散熱。具體地，啟動葉輪換熱風扇12、葉輪換熱器11和外部換熱器6，輪轂15內的熱空氣在葉輪換熱器11中與流體介質換熱，溫度降低后的空氣被排放到機艙3內，而外界空氣由于輪轂15內的負壓進入輪轂15內，從而降低輪轂15內的溫度。

當機艙3內的溫度達到T₂時，其中，T₂大于T₁，進一步啟動機艙散熱裝置，對機艙3進行散熱。具體地，啟動機艙換熱風扇10和機艙換熱器9，機艙3內的熱空氣在機艙換熱器9中與流體介質換熱，溫度降低后的空氣被排放機艙3內，從而降低機艙3內的溫度。

當機艙3內的溫度達到T₅時，其中，T₅大于T₂，進一步啟動電動泵5，從而加速管道內流體介質的流動，促進葉輪換熱器11、機艙換熱器9和外部換熱器6中的換熱，使輪轂15和機艙3內的溫度更快地降低。

當機艙3內的溫度達到風力發電機組的最高極限溫度T₃時，風力發電機組停止運行，避免機組因高溫發生故障。

在機組停機期間，利用散熱系統繼續對機艙和輪轂進行散熱，當機艙3內的溫度從T₃回落到T₂時，這時機艙3內的溫度不再過高，停用機艙換熱裝置，此外，還可以進一步停用電動泵5。

當機艙3內的溫度進一步從T₂回落到T₄時，其中，T₄小于T₁，此時機艙和輪轂內的溫度都相對較低，可不再進行散熱，因而可停用葉輪散熱裝置，至此散熱系統停止運行。

需要說明的是，在上述控制過程期間，需要實時測量輪轂和機艙內的溫度，因此，在散熱系統中設置有測量溫度的多個溫度傳感器，這些溫度傳感器可將溫度數據傳送到風力風電機組的電控柜，電控柜根據這些數據控制各個換熱風扇和換熱器以及電動泵等部件的操作，從而控制散熱過程。

根據本發明的另一實施例，還提供了一種風力發電機組，該風力發電機組具有上述散熱系統并采用上述散熱控制方法，對輪轂、機艙和塔筒進行散熱，維持機組處于適于發電的溫度范圍內。

通過本發明所提供的散熱系統和方法，在將各個散熱裝置均安裝在機艙內的情況下，實現了同時對輪轂和機艙進行散熱，簡化了輪轂的裝配，并降低了散熱裝置的故障率。另外，能夠根據輪轂和機艙內的溫度變化，選擇合適的散熱方式，自動智能化地對散熱過程進行控制。

上面對本發明的具體實施方式進行了詳細描述，雖然已表示和描述了一些實施例，但本領域技術人員應該理解，在不脫離由權利要求及其等同物限定其范圍的本發明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行修改和完善，這些修改和完善也應在本發明的保護范圍內。