风力发电机组及其扭缆保护系统

文档序号:1924647 发布日期:2021-12-03 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 风力发电机组及其扭缆保护系统 (Wind generating set and cable twisting protection system thereof ) 是由 骆光进 陈庆 张�杰 周扬 候承宇 任涛 尚婷 彭棠 郭松龄 钟晓玲 于 2021-09-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种扭缆保护系统,用于塔筒内电缆的保护,该扭缆保护系统包括连接绳、分隔盘、限位摆动支架及摆臂机构。连接绳固定于机舱上并延伸至塔筒内,连接绳沿分隔盘的轴向串联至少两个分隔盘,分隔盘上设有多个贯穿分隔盘的容纳孔。摆动限位支架套设于分隔盘外用于限定横向摆动,摆臂机构与底部的分隔盘连接,摆臂机构可以在连接绳的拉动下摆动,并限位与其连接的分隔盘自转。本发明还公开了一种风力发电机组,包括上述扭缆保护系统。上述风力发电机组及其扭缆保护系统,可以约束电缆的位置的,避免多根电缆在偏航过程扭转在一起,减少动力电缆之间的碰磨,可以降低电缆自身受力,限制电缆横向移动作用,并尽量避免电缆扭转缠绕集束。(The invention discloses a twisted cable protection system which is used for protecting cables in a tower barrel. The connecting rope is fixed on the engine room and extends into the tower drum, the connecting rope is connected with at least two separating discs in series along the axial direction of the separating discs, and a plurality of accommodating holes penetrating through the separating discs are formed in the separating discs. The swing limiting support is sleeved outside the separation disc and used for limiting transverse swing, the swing arm mechanism is connected with the separation disc at the bottom, and the swing arm mechanism can swing under the pulling of the connecting rope and limit the rotation of the separation disc connected with the swing arm mechanism. The invention also discloses a wind generating set which comprises the twisted cable protection system. The wind generating set and the cable twisting protection system thereof can restrain the positions of the cables, prevent a plurality of cables from being twisted together in the yawing process, reduce the collision and abrasion among power cables, reduce the stress of the cables, limit the transverse movement of the cables, and prevent the cables from being twisted, wound and bunched as much as possible.)

风力发电机组及其扭缆保护系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域,具体涉及一种风力发电机组及其扭缆保护系统。

背景技术

风力发电机组主要包括塔筒、风轮、机舱、主轴、偏航系统、齿轮箱、高速轴、发电机和控制系统等,其中偏航系统、齿轮箱和发电机位于机舱内。风力发电机的技术原理为,风轮将风能转换为转动机械能,主轴将风轮的机械能传递给齿轮箱,齿轮箱将主轴的低转速机械能转换成适于发电机的高转速机械能并通过高速轴输入至发电机,发电机用于将机械能转换为电能。

目前,风力发电机组技术日趋成熟,单机容量越来越大,风力发电机组塔筒内电缆布局更加复杂。在机组偏航运行过程中,电缆间易发生缠绕,容易导致电缆间感抗大,阻抗不均,降低了电能传输质量,同时电缆间的缠绕也会引起磨损,增加了运维成本。

发明内容

基于此,有必要针对机组偏航运行过程中,电缆间易发生缠绕的问题,提供一种风力发电机组及其扭缆保护系统。

一种扭缆保护系统,用于塔筒内电缆的保护,所述扭缆保护系统包括:

连接绳,固定于机舱上并延伸至塔筒内,至少两根所述连接绳相互间隔设置;

分隔盘,至少两个所述分隔盘相互间隔设置,所述连接绳沿所述分隔盘的轴向串联至少两个所述分隔盘,所述分隔盘上设有多个贯穿所述分隔盘的容纳孔,所述容纳孔用于供电缆穿设;

摆动限位支架,套设于所述分隔盘外用于限定电缆在扭转过程中的横向摆动;及

摆臂机构,与底部的所述分隔盘连接,在电缆扭转过程中所述摆臂机构在所述连接绳的拉动下摆动,并限位与其连接的所述分隔盘自转。

在其中一个实施例中,所述分隔盘包括外环及内环,所述外环和所述内环可拆卸连接,所述外环和所述内环围成所述容纳孔。

在其中一个实施例中,所述内环设有第一容纳槽,所述外环设有对应的第二容纳槽,所述第一容纳槽和所述第二容纳槽围成所述容纳孔。

在其中一个实施例中,所述内环包括至少两个内节段,至少两个所述内节段依次可拆卸拼接形成所述内环;和/或

所述外环包括至少两个外节段,至少两个所述外节段依次可拆卸拼接形成所述外环。

在其中一个实施例中,所述分隔盘还包括加强板,所述加强板连接所述外环和所述内环。

在其中一个实施例中,所述分隔盘还包括护套,所述护套安装于所述容纳孔内,所述护套的两端设有凸起以避免从所述容纳孔中松脱出。

在其中一个实施例中,还包括隔环止扣,所述隔环止扣安装于所述连接绳上,且所述隔环止扣位于所述分隔盘的底部。

在其中一个实施例中,所述摆动限位支架包括固定架、固定板及限位筒,所述固定板安装于所述固定架上,所述限位筒安装于所述固定板上,所述分隔盘设于所述限位筒内以限定电缆在扭转过程中的横向摆动。

在其中一个实施例中,所述摆臂机构包括安装架、摆臂及连接轴,所述摆臂可转动地安装于所述安装架上,所述连接轴可转动地安装于所述摆臂上,所述连接轴与底部的所述分隔盘固定连接。

一种风力发电机组,包括:

上述任意一项所述的扭缆保护系统。

上述风力发电机组及其扭缆保护系统,分隔盘设有供电缆穿设的容纳孔,电缆穿设于容纳孔内,多个容纳孔将多根电缆分隔开,可以约束电缆的位置的,避免多根电缆在偏航过程扭转在一起,减少动力电缆之间的碰磨,避免磨损电缆。至少两个间隔设置的分隔盘,使得电缆旋转过程中能均匀扭转。连接绳可以降低电缆自身受力,延长电缆使用寿命。摆动限位支架及底部的摆臂机构可以限制电缆横向移动作用,减小了电缆的摆动。在电缆扭转过程中摆臂机构在连接绳的拉动下摆动,并限位与其连接的分隔盘自转,电缆扭转过程中,底部的分隔盘不能自转,可以尽量避免电缆扭转缠绕集束。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

,下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施方式中扭缆保护系统的结构示意图;

图2为图1中连接绳的端部安装锁扣和卸扣的结构示意图;

图3为图1中分隔盘的结构示意图;

图4为图3所示分隔盘的俯视图;

图5为图3中外节段的结构示意图;

图6为图3中内节段的结构示意图;

图7为图3中加强板的结构示意图;

图8为图4中A-A线的剖视图;

图9为图1中的分隔盘的底部安装隔环止扣的示意图;

图10为图1中限位摆动支架的结构示意图;

图11为图10中限位筒的剖视图;

图12为图1中摆臂机构连接底部分隔盘的结构示意图;

图13为图12中A处的局部放大图。

附图标记:

10-连接绳,11-锁扣,12-卸扣,122-主体,124-连接件,13-压制接头,20-分隔盘,21-容纳孔,22-搭接部,23-连接孔,24-第一容纳槽,25-第二容纳槽,210-外环,211-外节段,212-安装块,213-第一安装孔,220-内环,221-内节段,222-连接块,223-第一固定孔,230-加强板,231-第二固定孔,232-第二安装孔,233-过孔,240-护套,242-凸起,250-连接管,30-摆动限位支架,310-固定架,320-固定板,330-限位筒,332-缓冲块,40-摆臂机构,410-安装架,411-套管,412-转轴,413-第一轴承座,420-摆臂,430-连接轴,431-第二轴承座,440-延伸架,50-隔环止扣。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。

请参阅图1,一实施方式中的风力发电机组,包括扭缆保护系统,扭缆保护系统用于塔筒内电缆的保护。具体地,该扭缆保护系统包括连接绳10、分隔盘20、摆动限位支架30及摆臂机构40。

请一并参阅图2,连接绳10固定于机舱上并延伸至塔筒内,至少两根连接绳10相互间隔设置。一实施方式中,连接绳10的一端设有锁扣11,锁扣11上可拆卸连接有卸扣12,卸扣12安装于机舱上,实现连接绳10的一端固定于机舱上。

在上述实施例的基础上,进一步地,连接绳10的绳头弯曲回绕后通过压制接头13固定形成锁扣11。卸扣12包括U型的主体122及连接件124,锁扣11套设于主体122上,然后通过连接件124可拆卸地连接主体122的两端,实现将锁扣11和卸扣12可拆卸连接。一实施方式中,连接绳10可以为钢丝绳,连接件124为连接螺栓。

请一并参阅图3及图4,分隔盘20用于分隔电缆,至少两个分隔盘20相互间隔设置,至少两根连接绳10均沿纵向延伸,并且沿分隔盘20的轴向串联至少两个分隔盘20。分隔盘20上设有贯穿分隔盘20的容纳孔21,容纳孔21沿分隔盘20的轴向方向延伸,容纳孔21用于供电缆穿设。容纳孔21的数量为多个,多个容纳孔21绕分隔盘20的中心间隔分布。

在一实施方式中,连接绳10的数量为四个,连接绳10沿分隔盘20的中心对称布置,使得分隔盘20受力均匀。当然,在其他实施方式中,连接绳10的数量可以根据需要具体设置,连接绳10关于分隔盘20的中心对称即可。多个分隔盘20在连接绳10上均匀分布,使得电缆旋转过程中能均匀扭转。分隔盘20的数量可以根据连接绳10的长度具体设置,每个固定距离布置一个分隔盘20。

在一实施方式中,容纳孔21绕分隔盘20的中心均匀分布,电缆穿设于容纳孔21内时,空间相对位置对称,电缆之间互感相等,线路阻抗相等,电缆的不平衡电流更小。容纳孔21为类似正三角形孔,三根电缆在容纳孔21内呈品字形分布,使电缆的电磁场平衡,使电缆接近于纯电阻,降低线路感抗,提高电缆传输质量。

可以理解的是,在其他实施方式中,容纳孔21的形状可以根据需要具体设置,如正方形、六边形孔等,便于实现电缆的电磁场平衡。容纳孔21内穿设的电缆的数量可以根据需要具体设置,如容纳孔21内可以仅穿设一根电缆。

在一实施方式中,分隔盘20包括外环210及内环220,外环210和内环220可拆卸连接,外环210和内环220围成容纳孔21。

请一并参阅图5及图6,具体地,外环210和内环220均设有搭接部22,外环210和内环220的搭接部22上下相互错位,外环210和内环220连接时,外环210的搭接部22搭接于内环220的搭接部22上,可以实现外环210和内环220的快速定位。外环210和内环220的搭接部22均设有连接孔23,螺纹连接件穿设于连接孔23内,实现外环210和内环220的可拆卸连接。一实施方式中,螺纹连接件为连接螺栓。

在一实施方式中,内环220设有第一容纳槽24,外环210设有对应的第二容纳槽25,第一容纳槽24和第二容纳槽25围成容纳孔21。可以理解的是,在其他实施方式中,也可以是内环220开设容纳槽,外环210的内壁封闭容纳槽的开口实现围成容纳孔21。或者,外环210的内壁开设容纳槽,内环220的外壁密封容纳槽的开口实现围成容纳孔21。

请一并参阅图8,在一实施方式中,外环210包括至少两个外节段211,至少两个外节段211依次可拆卸拼接形成外环210。外环210由至少两个外节段211拼接形成,便于电缆置入容纳孔21内,以及便于容纳孔21内的电缆拆出。本实施方式中,外节段211的数量为两个,外节段211为半圆环状。

在上述实施例的基础上,进一步地,外节段211的两端均设有安装块212,两个外节段211拼接时,不同外节段211上相邻的两个安装块212错位相互搭接,螺纹连接件连接搭接的安装块212,实现将相邻两个外节段211连接。本实施方式中,外节段211两端的安装块212上下相互错位,可以方便外节段211的定位和连接。螺纹连接件可以为连接螺栓。

一实施方式中,内环220包括至少两个内节段221,至少两个内节段221依次可拆卸拼接形成内环220。内环220由至少两个内节段221拼接形成,使得外部线缆容易安装到内环220内,以及便于将内环220内的线缆取出,而无需从上部或者下部整个穿入内环220或者从内环220中取出。本实施方式中,内节段221的数量为两个,内节段221为半圆环状。

在上述实施例的基础上,进一步地,内节段221的两端均设有连接块222,多个内节段221依次拼接时,不同内节段221上相邻的两个连接块222错位相互搭接,螺纹连接件连接搭接的连接块222,实现将相邻两个内节段221连接。本实施方式中,内节段221两端的连接块222上下相互错位,可以便于内节段221定位和连接。螺纹连接件可以为连接螺栓。

在一实施方式中,分隔盘20还包括加强板230,加强板230连接外环210和内环220,加强板230加强外环210和内环220之间的连接,避免外环210和内环220之间的分离。加强板230设有避让容纳孔21的凹槽,凹槽与容纳孔21的形状相对应,便于容纳孔21内电缆的穿出。

本实施方式中,加强板230的数量为两个,两个加强板230分别设置于外环210及内环220上下的两侧,外环210和内环220的两侧均采用加强板230连接,保证受力的均匀。加强板230设有与连接孔23对应的过孔233,连接内环220和外环210搭接部22的螺纹紧固件穿设于对应的过孔233内,一方面可以对螺纹紧固件进行避让,另一方面也可以实现加强板230与外环210和内环220的连接。

请参阅图3至图7,在上述实施例的基础上,进一步地,内环220上开设第一固定孔223,加强板230上开设有对应的第二固定孔231,螺纹紧固件穿设于第二固定孔231和第一固定孔223内,实现将加强板230与内环220连接。其中,第二固定孔231的数量多于第一固定孔223,即第二固定孔231有预留孔,预留孔一方面可以方便根据需要选择第二固定孔231与第一固定孔223正对,然后穿设螺纹紧固件,方便加强板230安装到内环220上;另外一方面预留孔可以供连接相邻两个内节段221端的螺纹紧固件穿设。

在上述实施例的基础上,进一步地,外环210上开设有第一安装孔213,加强板230上开设有对应的第二安装孔232,螺纹紧固件穿设于第二安装孔232和第一安装孔213内,实现将加强板230与外环210连接。

一实施方式中,部分第一安装孔213和第二安装孔232不穿设螺纹紧固件,而穿设连接管250,连接管250的两端通过螺母锁定。连接绳10穿设于连接管250内,实现连接绳10串联分隔盘20。用户可以根据需要在不同的位置预留第一安装孔213和第二安装孔232,然后穿设连接管250,连接绳10可以在外环210上不同的位置穿过,连接绳10的位置可以灵活调整。

在一实施方式中,分隔盘20还包括护套240,护套240安装于容纳孔21内,电缆穿设于护套240内。护套240可以将电缆与容纳孔21的侧壁隔开,避免电缆在扭转过程中与容纳孔21的侧壁摩擦,导致电缆磨损。进一步地,护套240的两端设有凸起242,凸起242与加强板230抵接,凸起242可以避免护套240从容纳孔21中松脱出。具体地,护套240可以为橡胶套。

请一并参阅图9,在一实施方式中,扭缆保护系统还包括隔环止扣50,隔环止扣50安装于连接绳10上,隔环止扣50位于分隔盘20的底部,隔环止扣50可以限位分隔盘20在连接绳10上的位置。分隔盘20在连接绳10的相对位置可调,保证多个分隔盘20之间位置的均匀,有利于电缆的均匀扭转。分隔盘20的位置调整后,将隔环止扣50安装于连接绳10上并位于分隔盘20的底部,实现分隔盘20位置的固定。

请参阅图1及图10,摆动限位支架30用于安装于塔筒内,摆动限位支架30套设于分隔盘20外用于限定电缆在扭转过程中的横向摆动。在一实施方式中,摆动限位支架30包括固定架310、固定板320及限位筒330。固定架310用于安装于塔筒上,固定板320安装于固定架310上,限位筒330安装于固定板320上,分隔盘20设置于限位筒330内以限定电缆在扭转过程中的横向摆动。固定架310的杆体可以供工作人员行走,可以便于工作人员进入到固定板320上,对限位筒330内的分隔盘20进行拆装和检修。

请一并参阅图11,在上述实施例的基础上,进一步地,限位筒330的内壁设有缓冲块332,缓冲块332可以对分隔盘20的横向摆动进行缓冲,一方面可以避免分隔盘20与限位筒330直接硬碰硬撞击导致分隔盘20损坏,另一方面可以对分隔盘20的摆动进行缓冲耗能,降低分隔盘20的摆动幅度使分隔盘20趋于平稳。具体地,缓冲块332可以为橡胶制成。

请参阅图1及图12,摆臂机构40安装于塔筒内,摆臂机构40与底部的分隔盘20连接,在电缆扭转过程中摆臂机构40在连接绳10的拉动下摆动,并限位与摆臂机构40连接的分隔盘20自转。

在一实施方式中,摆臂机构40包括安装架410、摆臂420及连接轴430。安装架410安装于塔筒内,摆臂420可转动地安装于安装架410上,并可以在连接绳10的拉动下摆动,连接轴430可转动地安装于摆臂420上,连接轴430与分隔盘20固定连接。

上述摆臂机构40,在电缆扭转的过程中,连接绳10会由于扭转拉动分隔盘20上下运动,分隔盘20的上下运动可以带动摆臂420转动,实现适应电缆和连接绳10的上下运动,同时摆臂机构40还可以限制分隔盘20的横向摆动。电缆扭转的过程中,会带动分隔盘20扭转,而分隔盘20通过转轴412与摆臂420连接,摆臂420会限制分隔盘20的自转,进而避免整个扭缆保护系统自转,因此可以减缓电缆扭转缠绕集束。

在上述实施例的基础上,进一步地,安装架410上设有套管411,转轴412穿设于套管411内,转轴412与摆臂420转动连接,实现摆臂420可转动地安装于安装架410上。一实施方式中,转轴412的端部安装有轴承,第一轴承座413与摆臂420连接,并将轴承限位在第一轴承座413内,实现摆臂420与转轴412的可拆卸连接。

请一并参阅图13,在上述实施例的基础上,进一步地,连接轴430的数量为两个,两个连接轴430关于分隔盘20的轴线对称布置,两个连接轴430均与摆臂420转动连接。具体地,连接轴430的端部安装有轴承,第二轴承座431与摆臂420连接,并将轴承限位在第二轴承座431内,实现连接轴430与摆臂420的转动连接。

一实施方式中,连接轴430沿其轴向间隔开设有三个定位孔(图未标),连接加强板230和内环220的螺纹紧固件、连接外环210和内环220的螺纹紧固件及连接加强板230和外环210的螺纹紧固件依次穿设于三个定位孔内,实现将连接轴430与分隔盘20固定连接,可以简化分隔盘20的结构,减小分隔盘20的体积。

在一实施方式中,摆臂机构40还包括延伸架440,延伸架440与安装架410连接,且延伸架440安装到塔筒上。安装架410和延伸架440的杆体可以供工作人员行走,可以便于工作人员对摆臂420进行安装,以及便于分隔盘20和摆臂420的拆装。

上述风力发电机组及其扭缆保护系统,分隔盘20设有供电缆穿设的容纳孔21,电缆穿设于容纳孔21内,多个容纳孔21将多根电缆分隔开,可以约束电缆的位置的,避免多根电缆在偏航过程扭转在一起,减少动力电缆之间的碰磨,避免磨损电缆。电缆在容纳孔21内呈品字形排布,既减小电缆间碰磨,又提高了电缆传输质量。至少两个间隔设置的分隔盘20,使得电缆旋转过程中能均匀扭转。连接绳10可以降低电缆自身受力,延长电缆使用寿命。摆动限位支架30及底部的摆臂机构40可以限制电缆横向移动作用,减小了电缆的摆动。在电缆扭转过程中摆臂机构40在连接绳10的拉动下摆动,并限位与其连接的分隔盘20自转,电缆扭转过程中,底部的分隔盘20不能自转,可以减缓电缆扭转缠绕集束。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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