惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)設計方法及散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，具體涉及一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)設計 方法及散熱系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 新能源各領域"十三五"規(guī)劃正在編制中，風電將逐步改變當前廣被視作"替代能 源"的地位，上升為未來扛鼎國家能源結構調(diào)整主體的地位。根據(jù)規(guī)劃思路，"十三五"期間， 國內(nèi)風電新增裝機將達1億千瓦，年均新增規(guī)模達2000萬千瓦，其中，"三北"大風電基地 5年內(nèi)新增裝機6000萬千瓦，中東部中低風速資源區(qū)新增3000萬千瓦，海上風電新增1000 萬千瓦。
[0003] 風能資源豐富的地區(qū)主要集中在三北地區(qū)（東北、華北、西北)、沿海及島嶼。目前 國內(nèi)裝機主要集中在三北地區(qū)，全國沙漠、戈壁及沙漠化土地也主要分布在此區(qū)域，這些地 區(qū)環(huán)境惡劣，對風力發(fā)電機組的運行影響很大，例如，沙塵暴、飛絮、揚塵和局部地區(qū)因工業(yè) 排放的煤灰和粉塵會影響風力發(fā)電機組各組件(包括齒輪箱、發(fā)電機、變頻器、控制柜等）的 散熱器的正常使用。具體體現(xiàn)在：懸浮物(飛絮、揚塵、煤灰等)會被吸附在散熱器的吸風口， 長時間運行，吸附在吸風口的懸浮物越來越多，會降低散熱器的冷風進風量，導致達不到所 需的冷卻效果而影響發(fā)電機組的正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)設計方法 及散熱系統(tǒng)，能避免風力發(fā)電機組各組件的散熱器的吸風口被堵塞，從而保證冷卻效果，以 便適應惡劣環(huán)境的使用需求。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術手段解決上述問題：一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng) 設計方法，包括以下步驟： (1) 構造散熱系統(tǒng)的外風道：在風力發(fā)電機組機艙殼與風力發(fā)電機組各組件的散熱器 之間的空間形成散熱系統(tǒng)的外風道； (2) 確定外風道的吸風量：吸風量Q為各散熱器達到額定冷卻溫度所需冷風量的總和； (3) 確定外風道進風口的風速Vm設定VfS-Am/s ; (4) 確定外風道進風口的面積：進風口的面積AzQ/Vy (5) 開設進風口：在機艙殼上開設進風口，保證進風口面積不小于A。
[0006] 進一步，所述步驟（5)中，將進風口開設在機艙殼底部或尾部，在進風口和各散熱 器的吸風口之間形成沉降室，確定懸浮物能被100%收集的最小粒徑與沉降室尺寸結構的 關系，具體過程如下： 氣流在沉降室內(nèi)停留時間t^l/vjs)，其中1為沉降室長度〇11)，力為沉降室氣流運 動速度（m/s);沉降速度為vs的懸浮物從沉降室頂部降落到底部所需時間為t2=H/v s(s)， 其中H為沉降室的高度；由上述關系知要將懸浮物在沉降室內(nèi)全度收集，需滿足1/Vl >H/vs，又由v^EgPid2]/]^ #，得到浮物能被100%收集的最小粒徑與沉降室尺寸結構的關 系式d2min=18 # HVl/gPll，其中#為空氣的動力粘度，g為重力加速度，？1為懸浮物密度。
[0007] 本發(fā)明還公開了一種風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)，包括機艙殼，所述機艙殼內(nèi)設置有 機架，所述機架上方設置有風力發(fā)電機組各組件的散熱器，機艙殼與散熱器之間的空間形 外風道，機艙殼底部設置有外風道的進風口，機架下方為沉降室。
[0008] 進一步，散熱器包括齒輪箱散熱器、發(fā)電機散熱器、變頻器散熱器和控制柜散熱 器。
[0009] 進一步，所述齒輪箱散熱器、發(fā)電機散熱器、變頻器散熱器和控制柜散熱器至少一 個通過獨立的進風管道與機艙殼外部連通，以滿足外風道進風口面積的需求。
[0010] 進一步，所述進風管道的截面積沿進風方向逐漸減小。
[0011] 本發(fā)明的有益效果： 1)通過構造散熱系統(tǒng)的外風道、確定外風道的吸風量、確定外風道進風口的風速、確定 外風道進風口的面積和開設進風口這五個步驟使原有風力發(fā)電機組的散熱系統(tǒng)增加了外 風道，并且通過控制進風口面積使進風口風速為3-4 m/s，這樣就使得吸入外風道的懸浮物 很少或沒有，而原散熱系統(tǒng)的各散熱器從外風道吸入冷風，因此各散熱器的吸風口不會被 堵塞，保證了冷風進風量和散熱效果，使發(fā)電機組能適應惡劣環(huán)境的使用需求。
[0012] 2)在進風口和各散熱器的吸風口之間形成沉降室，而后根據(jù)風力發(fā)電機組安裝地 懸浮物粒徑的大小和浮物能被100%收集的最小粒徑與沉降室尺寸結構的關系式，設計沉 降室的結構尺寸，使懸浮物能被沉降室100%收集，進一步避免了散熱器的吸風口被堵塞。
【附圖說明】
[0013] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0014] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下將結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016] 實施例1 一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)設計方法，包括以下步驟： (1) 構造散熱系統(tǒng)的外風道：在風力發(fā)電機組機艙殼與風力發(fā)電機組各組件的散熱器 之間的空間形成散熱系統(tǒng)的外風道，風力發(fā)電機組組件包括齒輪箱、發(fā)電機、變頻器和控制 柜； (2) 確定外風道的吸風量：吸風量Q為各散熱器達到額定冷卻溫度所需冷風量的總和， 具體的：齒輪箱散熱器、發(fā)電機散熱器、變頻器散熱器和控制柜散熱器達到額定冷卻溫度所 需的冷風量分別為Ql、Q2、Q3和Q4, Q=Q1+Q2+Q3+Q4; (3 )設定外風道進風口的風速^^=3. 8 m/s; (4) 確定外風道進風口的面積：從而得到進風口的面積AzQ/Vm (5) 開設進風口 ：在機艙殼底部開設進風口，保證進風口面積不小于A。
[0017](6)設計沉降室：在進風口和各散熱器的吸風口之間形成沉降室，確定懸浮物能被 100%收集的最小粒徑與沉降室尺寸結構的關系，具體過程如下： 氣流在沉降室內(nèi)停留時間t^l/vjs)，其中1為沉降室長度（m)，Vl為沉降室氣流運動 速度（m/s);沉降速度為vs的懸浮物從沉降室頂部降落到底部所需時間為t2=H/v s(s),其中 H為沉降室的高度；由上述關系知要將懸浮物在沉降室內(nèi)全度收集，需滿足1/Vl & H/vs，又 由流體力學可知，v^HgPid2]/]^ #，得到浮物能被100%收集的最小粒徑與沉降室尺寸結 構的關系式(12_=18 # HVl/gPll，其中#為空氣的動力粘度，g為重力加速度，PlS懸浮物 密度，而后根據(jù)風力發(fā)電機組安裝地懸浮物粒徑的大小和浮物能被100%收集的最小粒徑 與沉降室尺寸結構的關系式，設計沉降室的結構尺寸，使懸浮物能被沉降室100%收集。
[0018] 實施例2 一種惡劣環(huán)境下風力發(fā)電機組散熱系統(tǒng)設計方法，包括以下步驟： (1) 構造散熱系統(tǒng)的外風道：在風力發(fā)電機組機艙殼與風力發(fā)電機組各組件的散熱器 之間的空間形成散熱系統(tǒng)的外風道，風力發(fā)電機組組件包括發(fā)電機、變頻器和控制柜； (2) 確定外風道的吸風量：吸風量Q為各散熱器達到額定冷卻溫度所需冷風量的總和， 具體的：發(fā)電機散熱器、變頻器散熱器和控制柜散熱器達到額定冷卻溫度所需的冷風量分 別