CN116906288B - 风电机组塔筒的散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组塔筒的散热系统，包括：塔筒底部平台、塔筒门结构、第一轴流风机、第二轴流风机和散热管道组件。塔筒底部平台将其所在的塔筒段分隔为平台上方空间和平台下方空间，塔筒底部平台设有管道过孔；塔筒门结构包括门板和固定板，门板设置有与平台上方空间连通的进风口，固定板设置有与平台下方空间连通的出风口；上游轴流风机位于平台上方空间；下游轴流风机位于平台下方空间；散热管道组件包括位于塔筒外的外管道和位于塔筒内且经由管道过孔穿过塔筒底部平台的内管道，内管道一端与上游轴流风机的排风口连接，另一端与所述下游轴流风机的吸风口连接。本发明的散热系统通过对多个轴流风机串联布置从而加快塔筒内的散热速度。

Description

风电机组塔筒的散热系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言涉及一种风电机组塔筒的散热系统。

背景技术

随着大功率风力发电机组的兴起，塔筒高度越来越高，混凝土塔筒应运而生，但是由于混凝土筒体的散热性能远远低于钢制塔筒筒体，而塔筒底部放置了变流器、辅助变压器、塔基控制柜、甚至箱式变压器等发热电气设备，这些发热电气设备产生的热量如果不能及时排出筒外，热量在相对密闭的塔筒内会越积越多，从而影响这些电气设备乃至整个机组的正常运行，所以设计一套能够快速高效散热的塔筒散热系统非常有必要。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种风电机组塔筒的散热系统，所述塔筒的底部安装有电气设备，所述散热系统包括：

塔筒底部平台，所述塔筒底部平台与塔筒壁密封连接，从而将其所在的塔筒段分隔为平台上方空间和平台下方空间，所述电气设备安装在所述塔筒底部平台上且位于所述平台上方空间，所述塔筒底部平台在所述电气设备的安装位置附近设置有管道过孔；

塔筒门结构，所述塔筒门结构包括门板和位于所述门板下方的固定板，所述门板设置有与所述平台上方空间连通的进风口，所述固定板设置有与所述平台下方空间连通的出风口；

上游轴流风机，所述上游轴流风机安装在所述平台上方空间中与所述电气设备的排风口靠近的位置；

下游轴流风机，所述下游轴流风机安装在所述固定板上且位于所述平台下方空间，使得所述下游轴流风机与所述固定板的所述出风口共轴线；

散热管道组件，所述散热管道组件包括位于塔筒外且一端与所述固定板的所述出风口连接的外管道和位于塔筒内且经由所述管道过孔穿过所述塔筒底部平台的内管道，所述内管道一端与所述上游轴流风机的排风口连接，另一端与所述下游轴流风机的吸风口连接。

进一步地，所述平台上方空间安装有多个电气设备和与各电气设备一一对应的多个上游轴流风机，所述内管道包括从各上游轴流风机的排风口延伸穿过所述管道过孔并且在所述平台下方空间汇合的多个支管。

进一步地，所述多个电气设备包括分别位于所述塔筒门结构的左右两侧的第一电气设备和第二电气设备。

进一步地，所述第一电气设备的宽度大于所述塔筒的半径，所述第一电气设备的宽度方向与处于关闭状态的所述门板垂直，与所述第一电气设备对应的第一上游轴流风机设置在所述第一电气设备的背面侧，所述第一上游轴流风机的中轴线与所述第一电气设备的宽度方向平行并且所述第一上游轴流风机的排风口朝向所述塔筒门结构一侧，所述第一电气设备的正面板设置有进气格栅。

进一步地，所述变流器的面向所述塔筒门结构一侧的侧面板设置有进气格栅。

进一步地，所述第二电气设备的宽度小于所述第一电气设备的宽度的一半，所述第二电气设备的正面板面向所述塔筒门结构一侧并且设置有进气格栅，与所述第二电气设备对应的第二上游轴流风机设置在所述第二电气设备的背面侧，所述第二上游轴流风机的中轴线与所述第二电气设备的宽度方向平行并且所述第二上游轴流风机的吸风口朝向远离所述第一电气设备的一侧。

进一步地，所述内管道的位于所述塔筒底部平台下方的部分与所述塔筒底部平台间隔开一定距离。

进一步地，所述外管道包括自所述出风口沿水平方向延伸的第一部段和自所述第一部段的远离塔筒壁的一端倾斜向下延伸的第二部段。

进一步地，所述第二部段相对于所述第一部段的倾斜角度为45°至55°。

进一步地，所述塔筒门结构还包括门框，所述门框的外侧壁固定连接至塔筒壁，所述塔筒门和所述固定板连接至所述门框的内侧壁，使得所述塔筒门和所述固定板均位于所述门框中。

本发明的风电机组塔筒的散热系统通过在塔筒内部管道的两端分别设置轴流风机，实现多个轴流风机的串联布置，从而加快发热电气设备产生的热空气排出塔筒的速度，进而由于塔筒内负压增大使塔筒外的冷空气更快地流入塔筒内，从而提高塔筒内电气设备的冷却效果。通过设置具有管道过孔且与塔筒壁密封连接的塔筒底部平台，并且使塔筒进风口和出风口分别与平台上方空间和平台下方空间连通，使塔筒内的大部分散热管道位于平台下方空间，从而有效降低电气设备所在的平台上方空间的温度。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1为本发明实施例的风电机组塔筒的散热系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的风电机组塔筒的散热系统的俯视示意图；

图3为本发明实施例的风电机组塔筒的散热系统的正面示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明。显然，本发明的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施方式。

应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施方式并且不作为本发明的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

以下，将参照附图对本发明的具体实施方式进行更详细地说明，这些附图示出了本发明的代表实施方式，并不是限定本发明。

本发明提供一种风电机组塔筒的散热系统，该风电机组塔筒为底部安装有多个发热电气设备的混凝土塔筒。根据本发明的优选实施方式，如图1-3所示，塔筒底部安装有第一电气设备1和第二电气设备2，第一电气设备1可以是变流器，第二电气设备2可以是变压器或塔基控制柜。该散热系统包括塔筒底部平台3、塔筒门结构4、第一上游轴流风机5、第二上游轴流风机6、下游轴流风机7和散热管道组件。其中，塔筒底部平台3与塔筒壁密封连接，从而将其所在的塔筒段分隔为平台上方空间和平台下方空间，第一电气设备1和第二电气设备2安装在塔筒底部平台3上且位于平台上方空间，塔筒底部平台3在第一电气设备1和第二电气设备2的安装位置附近分别设置有管道过孔。塔筒门结构4包括门板41和位于门板41下方的固定板42。门板41设置有与平台上方空间连通的进风口，进风口可以包括分别位于把手及门锁上方和下方的两个百叶窗411、412，优选地，百叶窗411、412的内侧分别设置有过滤棉。固定板42设置有与平台下方空间连通的出风口421。第一上游轴流风机5和第二上游轴流风机6分别安装在平台上方空间中与第一电气设备1和第二电气设备2各自的排风口靠近的位置。下游轴流风机7安装在固定板42上且位于平台下方空间，使得下游轴流风机7与固定板42的出风口421共轴线，具体地，固定板42在出风口421的周边设置有一圈连接孔，下游轴流风机7通过排风口法兰连接至固定板42，使得从下游轴流风机7的排风口排出的热空气经由固定板42的出风口421排放至塔筒外。散热管道组件包括位于塔筒外且一端与固定板42的出风口421连接的外管道8和位于塔筒内且经由上述管道过孔穿过塔筒底部平台3的内管道9，内管道9进风端分别与第一上游轴流风机5的排风口52和第二上游轴流风机6的排风口62连接，出风端与下游轴流风机7的吸风口连接。内管道9包括分别从第一上游轴流风机5的排风口52和第二上游轴流风机6的排风口62延伸穿过各自的管道过孔并且在平台下方空间汇合的第一支管91和第二支管92。优选地，外管道8和内管道9均采用钢制管道。

本发明的风电机组塔筒的散热系统通过在塔筒内部管道的两端分别设置轴流风机，实现多个轴流风机的串联布置，从而加快发热电气设备产生的热空气排出塔筒的速度，进而由于塔筒内负压增大使塔筒外的冷空气更快地流入塔筒内，从而提高塔筒内电气设备的冷却效果。电气设备排出的热空气直接通过上游轴流风机吸入管道，形成独立的热空气排放路径；而且通过设置具有管道过孔且与塔筒壁密封连接的塔筒底部平台，并且使塔筒进风口和出风口分别与平台上方空间和平台下方空间连通，使塔筒内的大部分散热管道位于平台下方空间，从而有效降低电气设备所在的平台上方空间的温度。进一步地，通过将塔筒门板结构分成开关部分和固定部分并且分别在两个部分设置进风口和出风口，从而实现完整的空气循环路径，而不必在塔筒壁上开设进风口或出风口，从而简化制造工艺并且降低生产成本。

根据本发明的实施方式，如图2所示，第一电气设备1和第二电气设备2分别位于塔筒门结构4的左右两侧，从而在第一电气设备1和第二电气设备2之间的区域形成进风通道，由门板41的进风口进入塔筒内的冷空气能够顺利流向第一电气设备1和第二电气设备2从而对其进行充分冷却。根据本发明的的实施方式，第一电气设备1的柜体构造成正面板和背面板较宽、侧面板较窄的有利于散热的正方体结构；并且在塔筒内布置成第一电气设备1的宽度方向与处于关闭状态的门板41垂直。第一电气设备1的壳体的正面板设置有进气格栅，壳体的背面板设置有排风口，排风口处可以内置排风扇，相应地，第一上游轴流风机5位于第一电气设备1的背面侧，第一上游轴流风机5的中轴线与第一电气设备1的宽度方向平行并且第一上游轴流风机5的吸风口51朝向与塔筒门结构4一侧相反的一侧，以避免将经由门板41的进风口进入塔筒内的未经换热的冷空气直接吸入散热管道；第一电气设备1的设置有进气格栅的正面板靠近经由门板41进入塔筒内的冷空气流动区域并且正面板的宽度方向与冷空气的主要流动方向一致，从而保证有充足的冷空气经由正面板的进气格栅进入第一电气设备1内部。优选地，第一电气设备1的宽度大于塔筒的半径。进一步优选地，第一电气设备1的面向塔筒门结构4一侧的侧面板也设置有进气格栅，从而使更多冷空气进入第一电气设备1内部。随着热空气从塔筒内排出，塔筒内形成负压，冷空气通过门板41的百叶窗进入塔筒内部，从而达到使发热电气设备降温的目的。

根据本发明的实施方式，第二电气设备2的宽度小于第一电气设备1的宽度的一半，第二电气设备2的壳体的正面板面向塔筒门结构4一侧并且设置有进气格栅，第二电气设备2的排风口设置在壳体的背面板的远离第一电气设备1的一侧，相应地，第二上游轴流风机6设置在第二电气设备2的背面侧并且第二上游轴流风机6的吸风口61朝向远离第一电气设备1的一侧。将宽度相对较小的第二电气设备2布置成设有进气格栅的正面板面向门板41的进风口有利于吸入充足的冷空气以提高散热效果。

根据本发明的实施方式，如图1和图2所示，内管道9的绝大部分位于平台下方空间，从而将散热管道组件对平台上方空间的温度影响降到最低。优选地，第一支管91和第二支管92各自位于平台上方空间的部分不超过其各自位于平台下方空间的部分的1/4。进一步地，内管道9的位于塔筒底部平台3下方的部分与塔筒底部平台3间隔开一定距离，以进一步降低内管道9的散热对平台上方空间温度的影响。

根据本发明的实施方式，如图1所示，外管道8包括自固定板42的出风口421沿水平方向延伸的第一部段81和自第一部段81的远离塔筒壁的一端倾斜向下延伸的第二部段82。第一部段81沿水平方向延伸一定距离并且第二部段沿倾斜向下方向延伸一定距离，使得外管道8的排放口83沿水平方向和竖直方向均与门板41上的进风口间隔开足够的距离，以防止外管道8排放出热空气经由门板上的进风口被吸入塔筒内的平台上方空间。另外，倾斜向下延伸的第二部段82还能够防止外界环境中水进入塔筒内部。优选地，第二部段82相对于第一部段81的倾斜角度为45°至55°。

根据本发明的实施方式，如图1和图3所示，塔筒门结构4还包括门框43，门框43的外侧壁固定连接至塔筒壁。固定板42固定连接至门框43的内侧壁，例如可以通过焊接与门框43的内侧壁固定连接。另外，门框43在门板41的区域设置向内侧凸出的止挡部，用于与到达关闭位置的门板41相抵接，门板41可枢转地连接至门框43。优选地，外管道8的第二部段82延伸至沿塔筒轴线方向超过门框33的最下端，使得外管道8的排放口83与门板41上的百叶窗412间隔开足够的距离。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种风电机组塔筒的散热系统，所述塔筒的底部安装有电气设备，其特征在于，所述散热系统包括：

塔筒底部平台，所述塔筒底部平台与塔筒壁密封连接，从而将其所在的塔筒段分隔为平台上方空间和平台下方空间，所述电气设备安装在所述塔筒底部平台上且位于所述平台上方空间，所述塔筒底部平台在所述电气设备的安装位置附近设置有管道过孔；

塔筒门结构，所述塔筒门结构包括门板和位于所述门板下方的固定板，所述门板设置有与所述平台上方空间连通的进风口，所述固定板设置有与所述平台下方空间连通的出风口；

上游轴流风机，所述上游轴流风机安装在所述平台上方空间中与所述电气设备的排风口靠近的位置；

下游轴流风机，所述下游轴流风机安装在所述固定板上且位于所述平台下方空间，使得所述下游轴流风机与所述固定板的所述出风口共轴线；

散热管道组件，所述散热管道组件包括位于塔筒外且一端与所述固定板的所述出风口连接的外管道和位于塔筒内且经由所述管道过孔穿过所述塔筒底部平台的内管道，所述内管道一端与所述上游轴流风机的排风口连接，另一端与所述下游轴流风机的吸风口连接，使得所述上游轴流风机与所述下游轴流风机串联布置，所述内管道大部分位于所述平台下方空间并且与所述塔筒底部平台间隔开一定距离。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述平台上方空间安装有多个电气设备和与各电气设备一一对应的多个上游轴流风机，所述内管道包括从各上游轴流风机的排风口延伸穿过所述管道过孔并且在所述平台下方空间汇合的多个支管。

3.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述多个电气设备包括分别位于所述塔筒门结构的左右两侧的第一电气设备和第二电气设备。

4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述第一电气设备的宽度大于所述塔筒的半径，所述第一电气设备的宽度方向与处于关闭状态的所述门板垂直，与所述第一电气设备对应的第一上游轴流风机设置在所述第一电气设备的背面侧，所述第一上游轴流风机的中轴线与所述第一电气设备的宽度方向平行并且所述第一上游轴流风机的排风口朝向所述塔筒门结构一侧，所述第一电气设备的正面板设置有进气格栅。

5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述第一电气设备的面向所述塔筒门结构一侧的侧面板设置有进气格栅。

6.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述第二电气设备的宽度小于所述第一电气设备的宽度的一半，所述第二电气设备的正面板面向所述塔筒门结构一侧并且设置有进气格栅，与所述第二电气设备对应的第二上游轴流风机设置在所述第二电气设备的背面侧，所述第二上游轴流风机的中轴线与所述第二电气设备的宽度方向平行并且所述第二上游轴流风机的吸风口朝向远离所述第一电气设备的一侧。

7.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述外管道包括自所述出风口沿水平方向延伸的第一部段和自所述第一部段的远离塔筒壁的一端倾斜向下延伸的第二部段。

8.根据权利要求7所述的散热系统，其特征在于，所述第二部段相对于所述第一部段的倾斜角度为45°至55°。

9.根据权利要求1-8任一项所述的散热系统，其特征在于，所述塔筒门结构还包括门框，所述门框的外侧壁固定连接至塔筒壁，所述塔筒门和所述固定板连接至所述门框的内侧壁，使得所述塔筒门和所述固定板均位于所述门框中。