马铁强　孙德滨　苏阳阳　张超

摘要： 为研究双馈式风力发电机组机舱结构散热性能，对风电领域通用的拟六面体形机舱进行简化建模，采用基于热影响排序的机舱模型简化准则和流固耦合面网格加密准则进行建模，运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法分析机舱内气流组织形态.提出一种基于热源扰动的气流组织均匀性评价新方法，解决无参照状态下机舱散热气流组织的孤本评价难题.采用该方法对典型的“下送尾排”式机舱气流组织形态进行分析和评价，分析结论与制造商的试验结论相符.

关键词： 双馈式风力发电机组； 机舱； 热源扰动； 气流组织； 计算流体力学

中图分类号： TM315文献标志码： B

Analysis method on heat dissipating performance of nacelle

structure of wind turbine generator system

MA Tieqianga， SUN Debina， SU Yangyangb， ZHANG Chaoa

（a. School of Mechanical Engineering； b. School of Electrical Engineering，

Shenyang University of Technology， Shenyang 110023， China）

Abstract： To study the heat dissipating performance of the nacelle structure of a doublefed wind turbine generator system， the hexahedral nacelle which is used extensively in the wind industry is simplified and modeled， and it is meshed on basis of the principles of the heat affecting orders and the flowsolid interface mesh refinement. The air organization inside the nacelle is analyzed by the Computational Fluid Dynamics （CFD） method. A new method of evaluating the air organization uniformity based on the heat source perturbation is proposed， and the problem of evaluating the air organization uniformity with no reference is solved. By this method， the air organization form of bottom to end is analyzed and evaluated， and the conclusion is in consistent with the manufacturers.

Key words： doublefed wind turbine generator system； nacelle； heat source perturbation； air organization； computational fluid dynamics

0引言

风力发电机组作为一种在高空无人值守持续运行的超大型复杂机械装备，其机械和电气部件在复杂工况下会以摩擦、碰撞、电磁损耗等形式持续生热.尽管关键部件配有专用散热通道，但散热功率不匹配或散热结构不合理，会使热量不能及时散发，导致机舱的不确定性温升.机舱温升会引起传动链润滑水平下降、机舱爆燃风险加大、管线加速老化等严重问题.为此，安全链中须设定轴承、齿轮箱、发电机等关键部件温升阈值，超温后实施主动停机避险.内蒙古某风电场2014年的统计资料显示，部件超温导致的机组停机次数约占非正常停机总数的43%.机组散热问题仍未得到有效解决，严重制约机组的可利用率和成本回收.该问题现已得到专家学者的重视，相关研究主要集中在2个方面.