陳洋德

摘要：一般來說，風力發(fā)電就是就是將大自然當中存在的風轉換成另一種能量，進而成一種可以讓人們利用的電能;就像太陽能一樣，是一種取之不盡用之不竭的新能源。隨著社會進程不斷加快，對于能源的需求量也在不斷的增加，使得現(xiàn)有的能源資源逐漸出現(xiàn)斷缺的現(xiàn)象;所以現(xiàn)在很多的國家都在大力發(fā)展可再生能源進行替補，而風力發(fā)電就是其中一種。本文就對大功率風力發(fā)電機組幾種常見的冷卻系統(tǒng)進行分析，通過分析幾種冷卻系統(tǒng)的利與弊，希望能夠給我國大功率風力發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)的發(fā)展帶來一定的促進作用。

關鍵詞：大功率;風力發(fā)電機組;冷卻系統(tǒng)

前言：

隨著科學技術不斷的進步，對于風能利用到現(xiàn)代，人類已經(jīng)可以熟練的利用風能產(chǎn)生出新的能量，并且由最開始的單純利用風能轉換成機械能，將風能變成電能。在19世紀時期，人們生產(chǎn)制造的風力發(fā)電機組就只有12KW的直流風力機，發(fā)展到現(xiàn)在人們已經(jīng)可以制造10MK大功率的風力發(fā)電機組;從這樣的發(fā)展趨勢就可以看出來，風力發(fā)電機組正在朝著單機容量持續(xù)增大的方向發(fā)展。

一、小功率風力發(fā)電機組的冷卻系統(tǒng)

一般的風力發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)有幾種，詳情見下表1.1。

（一）空--空冷卻系統(tǒng)

空--空冷卻方式實際上就是指直接利用空氣和風力發(fā)電設備直接進行熱交換，進而到達冷卻的效果，這種冷卻當時一般分為兩種方式，即自然通風冷卻和強制風冷。

對于自然通風來說，是在風力發(fā)電機組中常用的一種冷卻方式，這種冷卻方式的好處就是可以直接將風力發(fā)電機組的空間進行有效的節(jié)約，主要就是將一些在發(fā)電過程中會出現(xiàn)熱的部件直接暴露在空氣中，自然進行冷卻。這種冷卻方式在風力發(fā)電機組中利用了很長的時間，但是現(xiàn)在的風力發(fā)電機組隨著需求不斷的進行著升級，同時也是為了安全考慮，將很多的發(fā)熱部件都放置在密封的機艙內(nèi)部，如發(fā)電機、線纜、齒輪箱等;這就使得自然通風冷卻不再適用，而且自然通風進行散熱只適合小功率的風力發(fā)電機組，現(xiàn)在為了能夠滿足社會發(fā)展和人們對于電能的需求，大部分都已經(jīng)更換成大功率的發(fā)電機組。并且因為自然風屬于不可控，對于一些較小的設備能夠及時散熱，但是對于大型設備散熱效果就不明顯了。

強制風冷是指在自然通風沒有辦法滿足風力發(fā)電機組散熱時，被動的啟動在風力發(fā)電機組當中的空氣冷卻器，進而達到輔助散熱的效果?？諝饫鋮s器主要的工作原理就是在自然風冷無法達到預期的散熱效果時，被動觸發(fā)空氣冷卻器設備，空氣冷卻器設備就將在設備內(nèi)部的空氣和外部的空氣經(jīng)過熱交換之后，在次對風力發(fā)電機組進行散熱;現(xiàn)在我國大部分的15MK雙饋風力發(fā)電機組的發(fā)電機基本上都是采用的這種冷卻方式。

從上述就可以看出來，對于空--空冷卻系統(tǒng)來說，主要就是利用在一些小型的發(fā)電機組當中，對于較大的發(fā)電機組就不能達到冷卻效果。并且空--空冷卻系統(tǒng)在結構上較為簡單，在制造和運行的過程中所產(chǎn)生的費用也比較低，對于后期維護就提供了很好的條件。但是又因為在利用的范圍上有著一定的限制性，散熱的效率較低，并且在進行散熱時還需要打開機艙，這就會對發(fā)電機組造成一定的安全隱患，使得發(fā)電機組的運行能力下降，所以在后期還是需要對于進行升級，使得這種冷卻方式能夠得到更好的利用。

（二）液--空冷卻系統(tǒng)

液--空冷卻方式就是將風力發(fā)電機組在運行的過程中所產(chǎn)生的熱量通過液體和空氣相互交換的形式進行散熱，進而到達降溫的效果。這種冷卻方式通常都是在大部分風力發(fā)電機組的齒輪箱和少數(shù)的發(fā)電機當中進行使用，齒輪箱冷卻系統(tǒng)。液--空冷卻方式工作的形式和空--空冷卻方式原理基本相同，只是將其中的一種物質(zhì)換成了液體而已。在液--空冷卻系統(tǒng)中，設備內(nèi)部主要就是通過添加液體作為介質(zhì)，之后在經(jīng)過管道進行連接，在液體通過發(fā)熱設備時就能夠?qū)⒁徊糠譄崃繋ё?，之后液體流入熱交換器，通過冷卻風扇對熱交換器進行散熱，同時里面的液體也就自然冷卻下來了。

二、大功率風力發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)

（一）空--液--空冷卻系統(tǒng)

隨著風力發(fā)電機組的容量不斷的增加，使得在運行中所需要進行散熱的量也逐漸增加，而采用空--空冷卻系統(tǒng)就需要不斷的增加空氣冷卻器的排風量，必然就會增加排風扇電機的大小;使得風力發(fā)電機組的重量和成本也增加，并且還不利于后期的維護，所以這時候能夠解決這兩個問題的空--液--空冷卻系統(tǒng)就出現(xiàn)了。

空--液--空冷卻系統(tǒng)在設計上是采用兩種相對獨立的冷卻系統(tǒng)組成，在進行冷卻時，兩種獨立的冷卻系統(tǒng)都會經(jīng)過熱交換器進行熱交換，提高了冷卻的效率。在設備當中出現(xiàn)的熱量不斷的傳遞給冷卻介質(zhì)（液體），之后冷卻介質(zhì)再將熱空氣進行冷卻，當冷卻介質(zhì)的溫度到達一定數(shù)值時，外部空氣冷卻就會介入，對其進行降溫，形成一個循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

這種空--液--空冷卻系統(tǒng)和空--空冷卻系統(tǒng)、液--空冷卻系統(tǒng)相比，在結構上顯得更加的緊湊，并且冷卻的效果也得到了很好的提升。雖然這種冷卻系統(tǒng)對于換熱器和冷卻介質(zhì)的費用要求較高，但是卻提高了發(fā)電機組的冷卻效果，使得發(fā)電機組能夠更好的進行發(fā)電。

（二）液--液--空冷卻系統(tǒng)

液--液--空冷卻系統(tǒng)在原理上又和空--液--空冷卻系統(tǒng)相似，可以看做是從空--液--空冷卻系統(tǒng)中改進而來的。以大功率風力發(fā)電機組為例，在進行發(fā)電的過程中，齒輪箱就會產(chǎn)生熱量，這時候齒輪箱當中的高溫潤滑油就會通過機械泵進入液--液換熱器和外循環(huán)中，主要就對高溫潤滑油進行冷卻。而在冷卻的過程中，換熱器當中的冷卻液溫度就會不斷的提高，這時候機械泵就會把冷卻液送到外部的換熱器當中進行冷卻降溫，如此形成一套完整的循環(huán)液--液--空冷卻系統(tǒng)。

并且這種冷卻系統(tǒng)在結構上也和空--液--空冷卻系統(tǒng)相似，占用發(fā)電機組內(nèi)部空間較少，在冷卻效果上也比空--液--空冷卻系統(tǒng)效率高，所以對于大功率風力發(fā)電機組來說，后續(xù)全部采用這種冷卻系統(tǒng)的趨勢較為明顯。

結語：

本文對風力發(fā)電機組的小功率和大功率當中所采用的冷卻系統(tǒng)進行分析，通過分析在其中所存在的利與弊，可以看出來隨著風力發(fā)電機組的不斷升級，受到發(fā)電功率的影響，這些常用的冷卻系統(tǒng)都出現(xiàn)了不再適用的情況。而根據(jù)風力發(fā)電機組的單機容量發(fā)展情況來看，在后續(xù)的時間中還會出現(xiàn)更多的冷卻系統(tǒng)，目的就是為了能夠更好的滿足風力發(fā)電機組的正常運行需求，以便能夠更好的進行發(fā)電，為人們和社會發(fā)展提供重要的能源需求。

參考文獻：

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