2.0 MW水冷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

張 磊

華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院（450000）

0 前言

發(fā)電模式可以分為傳統(tǒng)發(fā)電模式與新型發(fā)電模式。在新型發(fā)電模式中，風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用時間相對較短，但是已經(jīng)取得了良好的效果。在風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要使用的雙饋機(jī)型以2.0 MW為主。為了更好地適應(yīng)環(huán)境，需要對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而有效提升整個結(jié)構(gòu)使用的穩(wěn)定性。

1 基本理論分析

在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的過程中，其主要的工作原理在于借助風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后借助風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化。風(fēng)機(jī)作為整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其運行情況一直處于動態(tài)變化的過程中。風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)規(guī)模相對較大，這也意味著需要更為穩(wěn)定的樁基來支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運行。輸出功率的變化還會影響到結(jié)構(gòu)本身的功率因素、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)反饋出的轉(zhuǎn)速、功率進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)功率的穩(wěn)定調(diào)整，改善整個結(jié)構(gòu)的供電質(zhì)量[1]。

2 2.0 MW水冷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 降噪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1.1 增大氣隙

發(fā)電機(jī)在運行過程中，氣隙的長度也將直接影響到整個系統(tǒng)的磁密波和徑向力波幅值。增大整個結(jié)構(gòu)的氣隙，可以有效降低相關(guān)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)數(shù)值，從而減少結(jié)構(gòu)的運行噪聲。

2.1.2 優(yōu)化斜槽設(shè)計

在對斜槽進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，主要是將軸向位置的定子疊片所受到的徑向力進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到既定的應(yīng)用狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)之間的相位差，起到降噪的作用。

2.1.3 增加電磁激振力的階數(shù)

聲音的產(chǎn)生主要是由振動產(chǎn)生，通過增加電磁激振力的具體階數(shù)，可以適當(dāng)降低結(jié)構(gòu)的子振動振幅，從而起到降低系統(tǒng)噪聲的作用[2]。

2.2 冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)可以分為定子冷卻系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)兩種結(jié)構(gòu)。定子冷卻系統(tǒng)的冷卻原理是借助定子沖片散熱到機(jī)座位置，然后再由基座完成整體結(jié)構(gòu)的散熱，最后將產(chǎn)生的多余熱量釋放到外部環(huán)境當(dāng)中。轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)的散熱原理是將大部分損耗通過沖片散熱到發(fā)電機(jī)內(nèi)部冷卻空氣當(dāng)中，同時借助機(jī)座與冷卻水之間的熱交換來完成冷卻。相比于定子冷卻系統(tǒng)散熱模式，轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)散熱效果較好，也是目前常用散熱處理方式[3]。

2.3 水路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，水路系統(tǒng)屬于非常重要的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，在對其進(jìn)行優(yōu)化處理的過程中，經(jīng)常使用的方法便是軸向水路結(jié)構(gòu)。在冷卻過程中，冷卻水會沿著電機(jī)軸進(jìn)行流動。為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，一般會在結(jié)構(gòu)中設(shè)置平新板水路，從而使冷卻水能夠沿著電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸向流動，從而降低結(jié)構(gòu)運行負(fù)擔(dān)。

2.4 風(fēng)路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻系統(tǒng)的風(fēng)路結(jié)構(gòu)包括機(jī)殼風(fēng)道和轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)風(fēng)道。通常會由多組結(jié)構(gòu)共同組成發(fā)電機(jī)風(fēng)路路徑；由風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風(fēng)壓，帶動發(fā)電機(jī)內(nèi)部空氣從轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道流向機(jī)殼，與機(jī)殼內(nèi)水道壁進(jìn)行熱交換，然后冷卻的空氣從發(fā)電機(jī)端部流入轉(zhuǎn)子形成循環(huán)風(fēng)路冷卻系統(tǒng)。

3 結(jié)語

在新能源市場不斷成熟的背景下，風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用價值也在逐漸凸顯出來。在風(fēng)力發(fā)電組結(jié)構(gòu)中，常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)型為水冷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采取相應(yīng)措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以提高結(jié)構(gòu)本身運行的穩(wěn)定性，而且對于降低系統(tǒng)運行負(fù)擔(dān)，加快發(fā)電行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度有著積極地意義。