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[摘 要]随着风力发电机单机容量越来越大，机舱、发电机的加热和散热问题成为人们关注的焦点。传统的发电机空气冷却系统和冬季机舱加热系统耗电量越来越大，且很难满足机组稳定散热的需要，本文提出了一种高效节能的发电机空气冷却系统，详细分析了这种冷却系统的优势。对大功率的风力发电机散热系统设计和研究具有较强的参考价值。
[关 键 词]风力发电机 散热 自动控制
中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言：随着能源消耗日益增长，环境进一步恶化，风力发电作为近期内技术成熟、可大规模发展的可再生能源被世界各国作为本国能源的重点进行发展。随着风力发电机单机容量不断增大、装机数量逐年递增，发电机散热系统很难满足需要。解决发电机的散热是风力发电向前发展的关键点之一，有必要对风力发电机的散热系统进行分析和研究。
2. 现有双馈风力发电机散热存在的问题
2.1 受气温影响较大，制冷效率低
现有双馈风力发电机散热系统的空气冷却器入口设在机舱内，由于机舱内设备较多，机舱内温度较高，发电机制冷效果差，效率低。
2.2 机舱气压不平衡，舱内部件易腐蚀
现有双馈风力发电机散热系统的空气冷却器入口设在机舱内，排气口设在机舱外，造成机舱内负压环境，导致舱外风沙和雨水进入机舱，侵蚀机舱内部件，降低部件寿命，不利于风机运行。
2.3 机舱内进气，冬季浪费电能
冬季为了保证机舱设备在工作温度下稳定运行，机舱内部设有大功率机舱加热器，由于空气冷却器入口设在机舱内，加热后的空气被空气冷却器吸入，并排出机舱外，为了保持机舱温度，必须提高加热器功率，造成电能浪费。
3. 研究方案
目前运行的双馈风力发电机空气冷却系统的结构和运行方式如下：
双馈风力发电机配置有空气冷却器。空气冷却器使发电机内部空气和外部环境空气通过热交换器进行热交换以达到内部冷却的效果，空气冷却器入口在机舱内，排出口在机舱外，如图1所示。
这种结构方式结构简单，安装方便、设备成本低，然而其制冷效果受气温影响较大，制冷效率低，同时导致风沙和雨水侵蚀机舱内部件，不利于机组的正常运行。特别是在冬季，会造成风力发电机制冷效率低，且浪费机舱制热电能。
所研制的高效节能双馈风力发电机空气冷却系统的结构和运行方式如下：
这种高效节能的双馈风力发电机空气冷却系统在现有的冷却系统上进行的优化设计。空气冷却器进气端安装有三通，并装有机舱外进风阀门、机舱内进风阀门。空气冷却器排气端也安装有三通，并装有机舱外排风阀门、机舱内排风阀门。如图2所示。
通过四个不同位置的风道阀门，可根据季节变化，环境温度改变，控制风力发电机冷却器入口空气来源和出口空气排放区域。
当季节变换，环境温度高于6℃，机舱内加热器不需要加热时，控制系统自动根据机舱外温度传感器检测的温度，控制舱外进风阀门打开，关闭舱内进风阀门，打开舱外排风阀门，关闭舱内排风阀门，机舱外空气通过机舱外进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱外排风道排到机舱外大气中。这样能降低空气冷却器进气温度，制冷效率高。且保持机舱能空气压强，减少风沙和雨水侵蚀机舱内部件，有利于机组的正常运行且延长机舱内部件寿命。
当季节变换，环境温度低于6℃，机舱内加热器工作时，控制系统自动根据机舱外温度传感器检测的温度，舱外进风阀门保持打开，舱内进风阀门保持关闭，自动控制舱外排风阀门关闭，打开舱内排风阀门，空气通过机舱外进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱内排风道排到机舱内。这样空气冷却器出口空气温度能有效用于补充机舱温度，减小机舱加热器负荷，节省风力发电机整机耗能。且能保证制冷效果。当季节进一步变换，环境温度低于-15℃，控制系统根据检测温度，关闭舱外进风阀门，打开舱内进风阀门，保持舱外排风阀门关闭，舱内排风阀门打开，空气通过机舱内进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱内排风道排到机舱内。提高进口空气温度，进一步提高机舱内温度，在保证高效冷却前提下，补充机舱温度，减小机舱加热器负荷，节省风力发电机整机耗能。
4. 结论
目前发电机空气冷却系统因部件组成比较简单，在风力发电机组中仍广泛使用，但是随着风力发电机单机容量越来越大，传统的发电机空气冷却系统和冬季机舱加热系统耗电量越来越大，且很难满足机组稳定散热的需要，本文提出了一种新型高效节能的空气冷却系统，这种冷却系统结构紧凑，冷却效率高，且非常节能，良好地解决了大功率风机的冷却问题。对目前大功率风力发电机冷却系统的设计和研究具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]Tony Burton.风能技术[M].北京：科学出版社，2007.
[2]张希良.风能开发利用[M]，北京：化学工业出版社，2005：24-26.
[关 键 词]风力发电机 散热 自动控制
中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言：随着能源消耗日益增长，环境进一步恶化，风力发电作为近期内技术成熟、可大规模发展的可再生能源被世界各国作为本国能源的重点进行发展。随着风力发电机单机容量不断增大、装机数量逐年递增，发电机散热系统很难满足需要。解决发电机的散热是风力发电向前发展的关键点之一，有必要对风力发电机的散热系统进行分析和研究。
2. 现有双馈风力发电机散热存在的问题
2.1 受气温影响较大，制冷效率低
现有双馈风力发电机散热系统的空气冷却器入口设在机舱内，由于机舱内设备较多，机舱内温度较高，发电机制冷效果差，效率低。
2.2 机舱气压不平衡，舱内部件易腐蚀
现有双馈风力发电机散热系统的空气冷却器入口设在机舱内，排气口设在机舱外，造成机舱内负压环境，导致舱外风沙和雨水进入机舱，侵蚀机舱内部件，降低部件寿命，不利于风机运行。
2.3 机舱内进气，冬季浪费电能
冬季为了保证机舱设备在工作温度下稳定运行，机舱内部设有大功率机舱加热器，由于空气冷却器入口设在机舱内，加热后的空气被空气冷却器吸入，并排出机舱外，为了保持机舱温度，必须提高加热器功率，造成电能浪费。
3. 研究方案
目前运行的双馈风力发电机空气冷却系统的结构和运行方式如下：
双馈风力发电机配置有空气冷却器。空气冷却器使发电机内部空气和外部环境空气通过热交换器进行热交换以达到内部冷却的效果，空气冷却器入口在机舱内，排出口在机舱外，如图1所示。
这种结构方式结构简单，安装方便、设备成本低，然而其制冷效果受气温影响较大，制冷效率低，同时导致风沙和雨水侵蚀机舱内部件，不利于机组的正常运行。特别是在冬季，会造成风力发电机制冷效率低，且浪费机舱制热电能。
所研制的高效节能双馈风力发电机空气冷却系统的结构和运行方式如下：
这种高效节能的双馈风力发电机空气冷却系统在现有的冷却系统上进行的优化设计。空气冷却器进气端安装有三通，并装有机舱外进风阀门、机舱内进风阀门。空气冷却器排气端也安装有三通，并装有机舱外排风阀门、机舱内排风阀门。如图2所示。
通过四个不同位置的风道阀门，可根据季节变化，环境温度改变，控制风力发电机冷却器入口空气来源和出口空气排放区域。
当季节变换，环境温度高于6℃，机舱内加热器不需要加热时，控制系统自动根据机舱外温度传感器检测的温度，控制舱外进风阀门打开，关闭舱内进风阀门，打开舱外排风阀门，关闭舱内排风阀门，机舱外空气通过机舱外进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱外排风道排到机舱外大气中。这样能降低空气冷却器进气温度，制冷效率高。且保持机舱能空气压强，减少风沙和雨水侵蚀机舱内部件，有利于机组的正常运行且延长机舱内部件寿命。
当季节变换，环境温度低于6℃，机舱内加热器工作时，控制系统自动根据机舱外温度传感器检测的温度，舱外进风阀门保持打开，舱内进风阀门保持关闭，自动控制舱外排风阀门关闭，打开舱内排风阀门，空气通过机舱外进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱内排风道排到机舱内。这样空气冷却器出口空气温度能有效用于补充机舱温度，减小机舱加热器负荷，节省风力发电机整机耗能。且能保证制冷效果。当季节进一步变换，环境温度低于-15℃，控制系统根据检测温度，关闭舱外进风阀门，打开舱内进风阀门，保持舱外排风阀门关闭，舱内排风阀门打开，空气通过机舱内进风道进入到风力发电机冷却器内，通过冷却器进行热交换后，空气通过机舱内排风道排到机舱内。提高进口空气温度，进一步提高机舱内温度，在保证高效冷却前提下，补充机舱温度，减小机舱加热器负荷，节省风力发电机整机耗能。
4. 结论
目前发电机空气冷却系统因部件组成比较简单，在风力发电机组中仍广泛使用，但是随着风力发电机单机容量越来越大，传统的发电机空气冷却系统和冬季机舱加热系统耗电量越来越大，且很难满足机组稳定散热的需要，本文提出了一种新型高效节能的空气冷却系统，这种冷却系统结构紧凑，冷却效率高，且非常节能，良好地解决了大功率风机的冷却问题。对目前大功率风力发电机冷却系统的设计和研究具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]Tony Burton.风能技术[M].北京：科学出版社，2007.
[2]张希良.风能开发利用[M]，北京：化学工业出版社，2005：24-26.