專利名稱:用于風輪機的氣候適應系統的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種用于控制風輪機機艙元件的溫度的氣候適應系統。
背景技術:
在本領域存在已知的各種不同的用于風輪機的制冷系統。下述的 文件是這些系統的一些例子
文獻W0 00/68570公開了一種海上風輪機,該風輪機通過在塔中 循環的液體冷卻機艙,將熱量轉移至海水中。
文獻WO 01/06121和WO 2004/016945公開了用于冷卻機艙的空氣 環路的使用。該環路可以是開放的或閉合的,具有作為塔壁或傳統通 風系統的熱交換器。
發明內容
本發明公開一種用于機艙的氣候適應系統(制冷或加熱,如果循 環反向)。該系統特別適于非常惡劣的環境腐蝕環境或多沙的地方, 在這些情況要求機艙空氣密封。這種系統也可用在工作溫度達到很高 的風輪機上。
本發明所涉及的系統不從外部獲取空氣來冷卻容納在機艙內的元 件;實際上,在本發明中,機艙是氣密的。使用外部空氣的制冷系統 不適宜安裝在這些風輪機上,這些風輪機所處的位置環境溫度高,如此冷卻源的溫度不是足夠低。
另一方面,除了位于海中的風輪機的明顯需要,使用海水作為冷 卻源還要求一種完全適宜于工作條件的安裝,換言之,所有與海水接 觸的安裝部件由恰當的材料制成,以保證安裝的合格運行和使用壽命。 正如我們所知,這些材料將增加了使用它們的部件的價格。如果海水 用作一種液體冷卻劑,倘若受到水中所含鹽的腐蝕性效果影響的安裝 部件不只是交換器和冷源的輔助設備,還有液體冷卻劑循環流通過的 所有安裝部件環路、交換器和其它部件,這個問題將變得特別嚴重。
在本發明中,熱交換器用于制冷過程。系統可以冷卻整個機艙或 僅僅一個元件,例如變速箱。該系統為氣密系統,意思是受控的空氣 保持在機艙內部,通過將機艙內部的壓力保持高于外部壓力以保證沒 有來自外部的污染,至多,機艙內部的保護空氣可能泄漏到外部。
該氣候適應系統可以包括,或不包括,經歷相變的液體冷卻劑。 液體冷卻劑可以是水。
本發明包括一個儲能系統,在此儲能系統中熱能與一底座或者甚 至與風輪機自身的底座或者與交換器流體的箱進行交換,所述流體可 以是水。為了提供高級別的儲能容量,所述儲能元件可以是高質量
'(high-mass)元件。
通過上述儲能系統,即使在白天溫度較高的場所,熱量儲存在低 于環境溫度并且明顯低于將要冷卻的元件的溫度的冷卻源中,所述將 要冷卻的元件構成熱源并且可能達到45-5(TC的溫度。因此,在白天 熱量儲存在儲能元件中,該儲能元件可以是一個10X 10米且2米高的 混凝土底座,位于lm深處,此處平均溫度穩定,混凝土底座中的熱量 在夜間排放到外部。
本發明的一個方面涉及一種用于風輪機的氣候適應系統,其包括機艙; 底座;
連接機艙和底座的塔; 其特征在于
機艙是氣密的;獲取氣密機艙的一種方法是在機艙內部保持受控 的空氣,通過將機艙內部的壓力保持高于外部壓力以保證沒有來自外 部的污染,至多,機艙內部的保護空氣可能泄漏到外部。
所述氣候適應系統包括
機艙內的用于與至少一個溫度需要控制的機艙元件進行熱交換的 第一熱交換器;
機艙外的用于與一個第一交換裝置進行熱交換的第二熱交換器; 一個氣候適應環路的第一部分,用于 連接第一熱交換器與第二熱交換器;
在第一熱交換器與第二熱交換器之間循環液體冷卻劑;
用于在氣候適應環路的第一部分上循環液體冷卻劑的驅動裝置; 允許液體冷卻劑的受控膨脹并防止環路內過壓的膨脹箱;
儲存箱,具有儲存充足液體冷卻劑的容量,以保證驅動裝置具有 液體冷卻劑在環路的第一部分上循環;
至少一個截流閥,其調整成用于防止水錘,由于水錘可能是具有 相當長的導管的安裝件上的一個嚴重問題;
安全閥,位于驅動裝置與第一熱交換器之間以將任何過多的液體 返回到儲存箱中。
為了更好的理解本發明,下面提供圖解的簡要說明。圖解將本發明的具體實施方式
清楚地列舉出來,并且以說明性且非限制性的方式 陳述該具體實施方式
的例子。
圖1為根據本發明的風輪機布局的側視圖。
具體實施例方式
本發明的一種構造涉及一種用于風輪機的氣候適應系統,其包括: 機艙(1); 底座(2);
連接機艙(1)和底座(2)的塔(3); 其特征在于
機艙(1)是氣密的,得到氣密機艙的一種方法是在機艙(1)內 部維持受控的空氣,通過將機艙(l)內部的壓力保持高于外部的壓力, 確保沒有來自于外部的污染物,而且,至多容納在機艙內的保護氣體 可能泄漏到外部。
所述氣候適應系統包括
機艙(1)內的用于與至少一個溫度需要控制的機艙元件(11)進 行熱交換的第一熱交換器(10);
機艙(1)外的用于與一個第一交換裝置(21)進行熱交換的第二
熱交換器(20);
一個氣候適應環路的第一部分(12),裝配有彎管連接(120)以
吸收構成環路的導管內的任何膨脹,用于
連接第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20); 在第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20)之間循環液體冷
卻劑;
用于在氣候適應環路的第一部分上(12)循環液體冷卻劑的驅動裝置(100);
允許液體冷卻劑的受控膨脹并防止環路內過壓的膨脹箱(400);
儲存箱(410),具有儲存充足液體冷卻劑的容量,為了保證驅動
裝置(100)具有液體冷卻劑在環路的第一部分(12)循環; 至少一個截流閥(200),其調整成用于防止水錘;
安全閥(300),位于驅動裝置(100)與第一熱交換器(10)之 間以將任何過多的液體返回到儲存箱(410)中。 氣候適應系統中還可以包括止回閥(310)。
所述氣候適應系統還可以包括
第三熱交換器(30),位于機艙(1)的外部,用于與一個第二交
換裝置(31)進行熱交換;
氣候適應環路的第二部分(23),裝配有彎管連接(120)以吸收
構成環路的導管內的任何膨脹,用于
連接第二熱交換器(20)與第三熱交換器(30); 在第二熱交換器(20)與第三熱交換器(30)之間循環液體冷
卻劑-
開關裝置(1223),用于在第一部分(12)和第二部分(23)之 間轉換開關環路。
在本氣候適應系統中,第一交換裝置(21)可以包括一種交換液 體,以有利于第二熱交換器(20)與交換裝置(21)之間的熱交換。 另外,為了改善第二熱交換器(20)與第一交換裝置(21)之間的熱 交換,氣候適應系統還可以包括攪拌器(22)來移動交換液體并增加 對流系數。
第一交換裝置(21)可以是底座(2)。在該實例中,第二熱交換 器(20)可以是埋置在底座(2)中的線圈。本發明氣候適應系統的第二熱交換裝置(31)可以是風輪機處的 外部空氣。
而且,氣候適應系統的第三熱交換器(30)可以位于塔(3)的外
部區域。
關于使用的液體冷卻劑,可以是經歷相變的流體。使用具有相變 的液體提高了到液體在其上經歷相變的熱交換裝置的熱傳遞。
作為其它的選擇,氣候適應環路可以包括至少一個具有雙層壁管 的部分。所述雙層壁管對于熱交換器埋置在風輪機的部件中的實例來 說特別有意義,在此處不允許液體冷卻劑在交換器破損的情況下影響 風輪機的所述部件。所述氣候適應系統還可以包括探測裝置來探測雙 層壁管的內層壁的任何破損。
權利要求
1. 一種用于風輪機的氣候適應系統,其包括 機艙(1); 底座(2);連接機艙(1)和底座(2)的塔(3);其特征在于機艙(1)是氣密的;所述氣候適應系統包括機艙(1)內的用于與至少一個溫度需要控制的機艙元件(11)進 行熱交換的第一熱交換器(10);機艙(1)外的用于與一第一交換裝置(21)進行熱交換的第二熱交換器(20);一氣候適應環路的第一部分(12),用于連接第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20);在第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20)之間循環液體冷卻劑;用于在氣候適應環路的第一部分上(12)循環液體冷卻劑的驅動裝置(100);允許液體冷卻劑的受控膨脹并防止環路內過壓的膨脹箱(400);儲存箱(410),具有儲存充足液體冷卻劑的容量,為了保證驅動裝置(100)具有液體冷卻劑在環路的第一部分(12)上循環; 至少一個截流閥(200),其調整成用于防止水錘;安全閥(300),位于驅動裝置(100)與第一熱交換器(10)之 間以將任何過多的液體返回到儲存箱(410)中。
2. 根據權利要求l所述的氣候適應系統,其特征在于,所述氣候 適應系統還包括第三熱交換器(30),位于機艙(1)的外部,用于與一個第二交 換裝置(31)進行熱交換;氣候適應環路的第二部分(23),用于連接第二熱交換器(20)與第三熱交換器(30);在第二熱交換器(20)與第三熱交換器(30)之間循環液體冷卻劑-開關裝置(1223),用于在第一部分(12)和第二部分(23)之 間轉換開關環路。
3. 根據權利要求1或2所述的氣候適應系統,其特征在于,第一 交換裝置(21)是底座(2)。
4. 根據權利要求3所述的氣候適應系統,其特征在于,第二熱交 換器(20)是埋置在底座(2)中的線圈。
5. 根據權利要求2-4中任一項所述的氣候適應系統,其特征在于, 第二交換裝置(31)為風輪機處的外部空氣。
6. 根據權利要求2-5中任一項所述的氣候適應系統,其特征在于, 第三熱交換器(30)位于塔(3)的外部區域。
7. 根據權利要求2-6中任一項所述的氣候適應系統,其特征在于, 所述液體冷卻劑是經歷相變的液體。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的氣候適應系統,其特征在于, 氣候適應環路包括至少一個具有雙層壁管的部分。
9. 根據權利要求8所述的氣候適應系統,其特征在于,所述氣候適應系統還包括探測裝置來探測雙層壁管的內層壁的破損。
全文摘要
用于風輪機的氣候適應系統包括機艙(1)內的用于與溫度需要控制的機艙元件進行熱交換的第一熱交換器(10);機艙(1)外的用于與一個第一交換裝置(21)進行熱交換的第二熱交換器(20);一個氣候適應環路的第一部分(12),用于連接第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20),在第一熱交換器(10)與第二熱交換器(20)之間循環液體冷卻劑;用于在氣候適應環路的第一部分上(12)循環液體冷卻劑的驅動裝置(100);截流閥(200);膨脹箱(400);位于第一熱交換器(10)與第二熱交換器之間的安全閥(300)。
文檔編號F03D11/00GK101311529SQ20081009328
公開日2008年11月26日 申請日期2008年5月19日 優先權日2007年5月25日
發明者胡安·何塞·博尼利亞·安德里諾, 阿爾瓦羅·馬特桑斯·希爾 申請人:歌美颯創新技術公司