塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機的制作方法

本實用新型所述的塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機，涉及一種風力發電機的變壓器柔性安裝結構。

背景技術：

隨著風電機組的裝機容量越來越大，變壓器作為風機重要的電氣設備，其體積和重量也隨之增加。如何合理的布置變壓器，是整機設計需要重點考慮的因素。大多數風機的變壓器為內置于塔筒底部或外置于塔筒外部地面，方便地面人員檢修，但變壓器遠離發電機，不可避免的存在一些弊端：一方面，發電機至變壓器低壓側電纜較長，線損較大，長期成本較高，據業內專家估算，以2兆瓦風機為例，整個塔筒高度內的輸電電纜，在風機20年生命周期內，以690V輸電相比35kV高壓輸電，要增加線損折合經濟價值達百萬元以上。第二方面，內置于塔底的變壓器，需要單獨的冷卻系統。第三，置于塔筒外部的變壓器，需要額外建設基礎或平臺，增加了風機占地面積和成本。

目前也有少數風機將變壓器置于機艙內，不僅縮短了發電機與變壓器之間的低壓電纜長度，降低了線損，而且可以利用機艙的冷卻系統而不再需要單獨設置冷卻系統，但是這會顯著增加機艙的體積，對本來就緊湊的機艙布置帶來不便。

兆瓦級風機，塔頂高度多在數十米甚至百米以上。上百噸的風機在塔頂運行時，會引起塔頂的低頻擺動，這對機組的穩定性和疲勞壽命都有不利影響。為盡量減小這種不利影響，除了在設計時避免葉輪與塔筒共振外，也需要考慮如何增加一定阻尼，以減小塔頂的擺動量。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設計一種新型的塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機。用以解決現有技術中存在的下列問題：1、變壓器置于塔底，低壓線纜較長，增加了電量損耗，日積月累造成極大的經濟損失；2、變壓器置于塔底，需要單獨的冷卻系統，增加了投資成本與維修成本；3、變壓器置于塔筒外部，需要額外建設基礎平臺及防護設施，增加了風機的占地面積及投資維修成本；4、變壓器安裝于機艙內，顯著增加機艙體積，不利于機艙緊湊布置；5、風機運行時塔頂的低頻擺動對機組的穩定性和壽命有不利影響，應設法減弱這種擺動。上述現有變壓器的布置，都達不到減弱塔頂擺動的目的。

本實用新型的技術解決方案是這樣實現的：

本實用新型的特點主要是變壓器安裝方式的改變，由現有的剛性連接改為為柔性懸掛，由現有的塔底或機艙內布置改為塔頂內布置，以實現減小塔身晃動程度，增加風機穩定性的效果。

本實用新型所述的塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機，包括機艙、主機架、變流器、變壓器、冷卻系統與塔筒；主機架、變流器及冷卻系統裝于機艙內部，機艙內不再裝有變壓器；機艙裝于塔筒的頂部，主機架優選為帶空腔鑄造結構，也可為焊接結構；其特征在于變壓器置于塔筒頂部的內部，變壓器通過吊索柔性懸掛于主機架底部的底板下部；或者是變壓器通過吊索柔性懸掛于位于塔筒頂部的橫梁下部。變壓器與主機架底板或橫梁之間要有合適距離，以方便人員從變壓器能夠到達主機架；冷卻系統具有排扇式換熱器，為變流器、變壓器及發電機等設備提供冷卻。

本實用新型所述的塔筒位于變壓器位置的內壁上設置有緩沖層；緩沖層為橡膠層。

本實用新型所述的變壓器側壁外輪廓為圓柱形或近圓多邊形；變壓器的側邊與緩沖層之間留有間隙。由于變壓器柔性懸吊，其與塔筒之間可允許相對位移，當風機在塔筒頂端產生擺動時，所述間隙使變壓器與緩沖層可以有碰撞接觸，懸吊變壓器的慣性阻尼作用，可以減弱塔頂擺動。

本實用新型所述的變壓器中間留有通孔結構；主機架底板上留有通孔；橫梁之間也要留有足夠的空間便于供人員上下；通孔結構以及變壓器與塔筒之間的間隙，形成冷卻氣流的通道。

本實用新型所述的變壓器采用空氣自然冷卻時，所述冷卻系統的排扇式換熱器向機艙外排風時，塔筒內形成向上的氣流，恰好為變壓器冷卻所用。若變壓器采用水冷，變壓器自身的冷卻管路通過軟管并聯到冷卻系統中，不需要單獨的變壓器水冷系統。

本實用新型所述的主機架底部和變壓器頂部設置有吊耳；吊索兩端帶有U形扣；用U形扣連接吊耳；吊索20為圓環鏈、鋼絲繩等可承載繩索，吊索數量至少為3條；主機架底板須具有足夠的強度，因為不僅傳遞風載帶來的彎矩，還要承受變壓器的重力。

本實用新型所述的橫梁至少為兩根，橫梁可用螺栓連接或焊接的方式固定在塔頂內壁上；橫梁的下部和變壓器頂部設置有吊耳；吊索兩端帶有U形扣；用U形扣連接吊耳；吊索數量至少為3條。

本實用新型的優點是顯而易見的，主要表現在：

1、本實用新型所述風機，采用變壓器內置塔頂并柔性懸掛的結構，利用變壓器慣性以及與塔筒之間的接觸碰撞，對塔頂擺動產生一定的阻尼作用，減小晃動程度，有利于風機的穩定運行。

2、所述變壓器距離發電機很近，變壓器低壓側只需要很短的低壓電纜，而經過變壓器升壓后整個塔筒高度范圍內輸電為高壓輸電，相比于變壓器置于塔筒底部遠離發電機的布置，能明顯的降低線損，具有長遠經濟價值。

3、所述變壓器內置于塔筒頂部，相比于置于塔筒內底部或者外部地面，節省了土建基礎或安裝平臺的費用；相比于內置于機艙的布置，節省了安裝空間，減小了機艙尺寸，有利于機艙小型化、集成化。

4、可利用機艙的冷卻系統，不需要設置單獨冷卻系統。

本實用新型具有結構新穎、加工簡便、組裝方便、穩定性強、降低損耗、降低投資成本與維修成本等優點，其大批量投入市場必將產生積極的社會效益和顯著的經濟效益。

附圖說明

本實用新型共有2幅附圖,其中：

附圖1本實用新型變壓器柔性吊裝于主機架底部結構示意圖；

附圖2本實用新型變壓器柔性吊裝于橫梁底部結構示意圖。

在圖中：1、冷卻系統 2、排扇式換熱器 3、變流器 4、機艙 5、軟管 6、主機架 7、底板 8、通孔 9、吊耳 10、吊索 11、緩沖層 12、間隙 13、變壓器 14、通孔結構 15、塔筒 16、橫梁。

具體實施方式1

本實用新型的具體實施例如附圖所示，塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機包括機艙4、主機架6、變流器3、變壓器13、冷卻系統1與塔筒15；主機架6、變流器3及冷卻系統1裝于機艙4內部；機艙4裝于塔筒15的頂部；其特征在于變壓器13置于塔筒15的內部，變壓器13通過吊索10柔性懸掛于主機架6底部的底板7下部；冷卻系統1包括排扇式換熱器2。

塔筒15位于變壓器13位置的內壁上設置有緩沖層11；緩沖層11為橡膠層。

變壓器13側壁外輪廓為圓柱形或近圓多邊形；變壓器13的側邊與緩沖層11之間留有間隙12。

變壓器13中間留有通孔結構14；底板7上留有通孔8；以提供人員上下的空間；通孔結構14以及變壓器13與塔筒15之間的間隙，形成冷卻氣流的通道。

變壓器13自身的冷卻管路通過軟管5并聯到冷卻系統1中，成為冷卻系統分支之一。

主機架6底部和變壓器13頂部設置有吊耳9；吊索10兩端帶有U形扣；用U形扣連接吊耳9；吊索10數量至少為3條。

具體實施方式2

本實用新型的具體實施例如附圖所示，塔筒頂部柔性懸掛變壓器的風力發電機包括機艙4、主機架6、變流器3、變壓器13、冷卻系統1與塔筒15；主機架6、變流器3及冷卻系統1裝于機艙4內部；機艙4裝于塔筒15的頂部；其特征在于變壓器13置于塔筒15的內部，變壓器13通過吊索10柔性懸掛于位于塔筒15頂部的橫梁16下部；冷卻系統1包括排扇式換熱器。

塔筒15位于變壓器13位置的內壁上設置有緩沖層11；緩沖層11為橡膠層。

變壓器13側壁外輪廓為圓柱形或近圓多邊形；變壓器13的側邊與緩沖層11之間留有間隙12。

變壓器13中間留有通孔結構14；底板7上留有通孔8；橫梁之間也要留有足夠的空間供人員上下；通孔結構14以及變壓器13與塔筒15之間的間隙，形成冷卻氣流的通道。

變壓器13自身的冷卻管路通過軟管5并聯到冷卻系統1中，成為冷卻體統分支之一。

橫梁16至少為兩根；橫梁16的下部和變壓器13頂部設置有吊耳9；吊索10兩端帶有U形扣；用U形扣連接吊耳9；吊索10數量至少為3條。

以上所述，僅為本實用新型的較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型公開的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其本實用新型的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。