CN105429092B - 用于风力发电机组的电缆防护装置及风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种用于风力发电机组的电缆防护装置及风力发电机组。该电缆防护装置包括容纳转动部和环形轨道，容纳转动部包括内护圈和与其固定的外护圈，内护圈和外护圈之间形成至少一个第一缆线容纳部，容纳转动部还包括固定于内护圈中的中心护圈，中心护圈形成第二缆线容纳部，外护圈可转动地设于环形轨道上。该电缆防护装置可有效解决风力发电机组电缆扭缆、电缆磨损、电缆下滑、散热不足、电缆维护等问题。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术，尤其涉及用于风力发电机组的电缆防护装置及风力发电机组。
背景技术
随着风力发电机组装机容量的增大，风力发电机组用电缆的需求也越来越大。风力发电机组专用电缆通常包括动力电缆、控制电缆、通讯电缆(数据电缆)。使用时，根据设计要求，风力发电机组用电缆会有几十米的悬垂部分(风力发电机组塔筒中垂直敷设部分)。
在风力发电机组实施偏航控制时(风向变化时，风力发电机组需要快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能)，电缆的悬垂部分将随风力发电机组偏航扭转，再加上风场恶劣的工作环境，风力发电机组悬垂电缆的安全事故越来越多。其中，较为突出的问题包括电缆磨损、电缆下滑、电缆扭转后的散热不足等问题，由此导致开关柜内铜排严重变形短路并引发火灾，从而造成重大经济损失。
由此看来，做好风力发电机组用电缆的防护措施是非常必要的，现有技术中，仅仅解决了电缆扭缆、电缆固定、电缆散热、电缆下滑及电缆维护等诸多问题中的某个问题，但难免顾此失彼，并没有一个综合解决前述所有问题的完整方案。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于风力发电机组的电缆防护装置及风力发电机组，以综合解决电缆扭缆、电缆固定、电缆散热、电缆下滑及电缆维护等一系列问题。
根据本发明的一方面，提供一种用于风力发电机组的电缆防护装置，该电缆防护装置包括容纳转动部和环形轨道，容纳转动部包括内护圈和与其固定的外护圈，内护圈和外护圈之间形成至少一个第一缆线容纳部，容纳转动部还包括固定于内护圈中的中心护圈，中心护圈形成第二缆线容纳部，外护圈可转动地设于环形轨道上。
优选地，环形轨道设有凹槽，外护圈的底部沿其周向设有多个第一滚动件，凹槽与第一滚动件相适配。
优选地，第一滚动件为钢珠滚轮或者滑轮。
优选地，环形轨道表面设有多个滚动面朝上的第二滚动件，在外护圈的底部开设环形槽，并使环形槽与第二滚动件相适配。
优选地，外护圈的底部设有小车轮，环形轨道上铺设有与小车轮相适配的车轮轨道。
优选地，外护圈的内缘设有第一凹部，内护圈的外缘设有第二凹部，内护圈与外护圈固定时，第一凹部与第二凹部相配合以形成至少一个第一缆线容纳部。
优选地，内护圈为中空体，内护圈与中心护圈之间设有连接部。
优选地，中心护圈内设有分区部。
优选地，外护圈和/或内护圈是由两个具有对称形状的分体组成，且外护圈与内护圈的侧壁上均设有通孔，并通过紧固件固定。
根据本发明的另一方面，还提供一种风力发电机组，包括塔筒、设置在塔筒内部的爬梯以及电缆防护装置，电缆防护装置为上述的电缆防护装置，电缆防护装置的环形轨道固定设于爬梯上或者塔筒的内壁上。
优选地，环形轨道通过支架固定设于爬梯上。
根据本发明实施例提供的用于风力发电机组的电缆防护装置可有效解决风力发电机组电缆扭缆、电缆磨损、电缆下滑、散热不足、电缆维护等问题。
附图说明
图1示出本发明实施例的电缆内护圈的俯视示意图；
图2示出本发明实施例的电缆内护圈的立体示意图；
图3示出本发明实施例的电缆外护圈的俯视示意图；
图4示出本发明实施例的电缆外护圈的立体示意图；
图5示出本发明实施例的电缆内护圈、外护圈装配体示意图；
图6示出本发明实施例的钢珠滚轮主视示意图；
图7示出本发明实施例的钢珠滚轮的立体示意图；
图8示出本发明实施例的电缆内外护圈及钢珠滚轮整体装配仰视示意图；
图9示出本发明实施例的电缆内外护圈及钢珠滚轮整体装配立体示意图；
图10示出本发明实施例的环形轨道装配在塔筒爬梯上的示意图；
图11示出本发明实施例的电缆防护装置使用效果示意图。
附图标号说明：
1-中心护圈；10-开孔；2-内护圈；20-第一通孔；23-第一凹部；23'-第二凹部；3-外护圈；30-螺纹孔；31-第二通孔；32-耳板；320-装配孔；12-连接部；4-环形轨道；5-钢珠滚轮；61-爬梯；62-三角支架；612-第二长螺杆。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
如图10所示，根据本发明的实施例，提供一种用于风力发电机组的电缆防护装置，包括容纳电缆的转动部和与转动部对应设置的环形轨道4。容纳电缆的转动部可转动地设置于环形轨道4上。
如图1至图5所示，容纳转动部包括内护圈2和与其固定连接的外护圈3，内护圈2和外护圈3之间形成至少一个第一缆线容纳部，第一缆线容纳部用来容纳动力电缆。内护圈2中还设有中心护圈1，中心护圈1形成第二缆线容纳部，用来容纳除动力电缆之外的控制电缆、通讯电缆(数据电缆)。
上述用于风力发电机组的电缆防护装置，因其容纳电缆的转动部具有一个或多个第一缆线容纳部以及第二缆线容纳部。使用时，可根据需要，将动力电缆分组有序地放置于第一缆线容纳部中，将控制电缆、通讯电缆放置于第二缆线容纳部(中心护圈1内)。一方面，解决了电缆之间杂乱无章地缠绕在一起，散热不畅的问题；另一方面，由于此电缆防护装置的外护圈3可在环形轨道4上转动，使得电缆随风力发电机组机舱偏航而产生扭缆之后能够有效解缆。
作为本发明实施例的一种优选地实施方式，外护圈3的内缘设有第一凹部23，内护圈2的外缘设有第二凹部23'，内护圈2与外护圈3固定连接时，使第一凹部23与第二凹部23'相配合以形成至少一个第一缆线容纳部。具体地，第一凹部23和第二凹部23'配合之后形成三孔结构(使ABC三相动力电缆成三角形在三孔结构中排布敷设)的第一缆线容纳部。三孔结构的尺寸可根据电缆外径设计，可有效夹紧电缆防止其下滑。为确保电缆的散热要求，相邻两个第一缆线容纳部之间至少间隔两根电缆外径的距离。当然，第一缆线容纳部的三孔结构还可根据需要设计成单孔结构(单孔结构间隔一根电缆的外径距离)或其他多孔结构，其数量也可根据实际情况的需要调整，并不一定是本发明的实施例中给出的8个。例如，动力电缆的数量为30根时，按照3根电缆一组(三孔结构敷设)，则需要设置10个第一缆线容纳部；再例如，动力电缆的数量为24根时，需要设置8个第一缆线容纳部；又例如，动力电缆的数量为18根时，需要设置6个第一缆线容纳部。
当然，第一缆线容纳部的设置方式也并不限于由外护圈3的第一凹部23和内护圈2的第二凹部23'相配合。第一缆线容纳部还可全都设置在内护圈2之上，或者，第一缆线容纳部全都设置在外护圈3上。具体选择时，可综合考虑装配工艺、设计及可维护性等多方面的因素。
为满足内护圈2与外护圈3之间连接得更牢固，内护圈2与外护圈3的侧壁上均设有通孔，具体地，内护圈2的侧壁上设有第一通孔20，外护圈3的侧壁上设有第二通孔31。待电缆敷设完毕之后，采用第一长螺杆穿过第一通孔20和第二通孔31，并通过螺杆螺母进行紧固。
为了使电缆防护装置的容纳转动部的重量较轻(容纳转动部的重量较轻时，更容易实现随机舱偏航转动)，内护圈2为中空体，为了实现内护圈2与其中部的中心护圈1的固定连接，内护圈2与中心护圈1之间设有连接部12。具体地，中心护圈1的外侧沿其周向设有多个加强筋，加强筋相对应地***内护圈2的两个相邻间隔设置的第二凹部23'之间形成的凸槽内。又或者，加强筋的一端与中心护圈1的外缘固定连接，另一端与内护圈2的内缘固定连接，以形成内护圈2与中心护圈1的固定连接。加强筋可沿中心护圈1的外缘均匀设置，例如本发明的实施例中给出的4个加强筋间隔约90度设置。当然，加强筋也可非均匀间隔设置，只要能实现中心护圈1与内护圈2固定连接即可，本发明实施例在此不做限定。
为便于电缆防护装置的安装与维护，中心护圈1、内护圈2以及二者的连接部12(加强筋)通过一体成型方式直接加工成具有对称结构的两个半圆分体。外护圈3由两个具有对称形状的半圆环分体组装而成，外护圈3的两个半圆环分体的配合面均有伸出耳板32，耳板32上设有对应装配孔320(如图4所示)，可通过螺栓螺母将其固定。使用时，当电缆敷设完毕后，先将内护圈2的半圆分体(中心护圈1与内护圈2一体成型后形成)与外护圈3的半圆环分体进行紧固之后形成半圆装配体，在将两个半圆装配体相配合并用紧固件固定即可。
为进一步优化电缆防护装置的设计，中心护圈1内的侧壁上设有一个或多个开孔10。这样，当控制电缆、通讯电缆放置于中心护圈1内时，可通过扎带或者绝缘绳将电缆(控制电缆和通讯电缆)分组后有效固定于中心护圈1的内侧壁上，从而有效防止电缆下滑。
作为本发明的一种可实施方式，中心护圈1内设有分区部(未画出)，分区部可以是类似加强筋的隔片，隔片的数量可以根据电缆需要分区的情况而定。具体地，可根据控制电缆和通讯电缆的数量及外径等参数设置相对应的区域，这样一来，将电缆有效分区后，同样起到夹紧电缆的作用。
内外护圈3及中心护圈1可由尼龙、高分子材料、橡胶或者阻燃材料加工制作制成。
如图3至图9所示，为实现容纳电缆的转动部可在转动底座的环形轨道4上转动，环形轨道4设有凹槽，并且外护圈3的底部沿其周向设有多个螺纹孔30，用于安装多个第一滚动件，第一滚动件为钢珠滚轮5，并使凹槽与第一滚动件相适配。这样，容纳电缆的转动部即可通过其底部的钢珠滚轮5在环形轨道4上水平360度旋转，有利于电缆随机舱偏航时的扭转和扭转之后的电缆解缆。环形轨道4优选由两个半圆环分体组装而成，这样方便后期更换维护。需要说明的是，外护圈3的底部沿其周向开设的多个螺纹孔30的位置需要布局合理，这样才能保证电缆敷设完毕之后，电缆与环形轨道4之间存在间隙，二者不会产生摩擦。
反过来，还可以在环形轨道4表面设置多个滚动面朝上的第二滚动件，第二滚动件也可为钢珠滚轮5。此时，对应地在外护圈3的底部开设环形槽，并使环形槽与第二滚动件相适配。如此，也能实现容纳电缆的转动部在环形轨道4上水平360度旋转。
当然，第一、第二滚动件可以是钢珠滚轮5，还可以是滑轮、小车轮等，只要能实现滚动件在环形轨道4上滚动即可，本发明实施例对此不做限定。
外护圈3的底部还可设有小车轮，则环形轨道4上铺设有与小车轮相适配的车轮轨道。小车轮两侧具有轮缘，中间具有凹部，可在对应设置的小车轮的轨道上滚动，并确保不会脱轨；或者，小车轮为普通车轮，小车轮的轨道两侧具有凸起的挡边，防止小车轮脱轨。小车轮及车轮轨道类似于小火车(列车)在火车轨道上方运转的原理。
由于悬垂电缆的悬垂距离较长(通常在15米左右)，因而间隔一定距离需要采用该电缆防护装置，一来可部分减轻电缆自身重量，防止电缆下滑(通过内外护圈对电缆的夹紧力以及中心护圈1的电缆绑缚实现)，二来由于环形轨道4槽的设计，防止风力发电机组运行过程中滚动件从环形轨道4区域内偏出，从而能够限制电缆的摆动幅度(将电缆的活动范围限制在不超出环形轨道4以外)，从而可以有效解决因电缆晃动而导致的与周围物体磕碰的问题。
本发明实施例提供的用于风力发电机组的电缆防护装置，可有效解决风力发电机组电缆在使用时，电缆之间杂乱无章地缠绕在一起，散热不畅的问题以及电缆之间相互摩擦的问题。另一方面，由于此电缆防护装置的容纳电缆的转动部可在环形轨道4上转动，使得电缆随风机机舱偏航而产生扭转之后能够解缆，有效解决了电缆扭缆的问题。本发明实施例的电缆防护装置的另一优势在于，使用时，可间隔一定距离使用该电缆防护装置，从而有效防止电缆下滑，且限制了电缆的摆动幅度，从而可以有效解决因电缆晃动而导致的与周围物体磕碰的问题。
如图10及图11所示，本发明的另一方面，提供一种风力发电机组。该风力发电机组包括塔筒、设置在所述塔筒内部的爬梯61以及电缆防护装置，电缆防护装置为上述实施例中的电缆防护装置。电缆防护装置的环形轨道4可固定设于爬梯61上，还可以固定设于塔筒的内壁上。固定方式可采用固定支架的方式或者焊接固定的方式。
为增强电缆防护装置在使用过程中的牢固性，环形轨道4通过三角支架62结构固定设于爬梯61上，爬梯61和三角支架62可采用第二长螺杆612固定。采用三角固定支架的结构，能够使电缆防护装置的承载部分更稳定牢固，从而更加有效地起到电缆的承重作用。
本发明实施例提供的用于风力发电机组的电缆防护装置及风力发电机组具有如下技术效果：
可有效解决风力发电机组电缆扭缆的问题，同时解决电缆在使用中存在的电缆磨损、电缆下滑、散热不足、电缆维护等问题，为风力发电机组用电缆提供了全面防护的解决方案，且结构简单合理、安装操作方便，极具实用性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，包括容纳转动部和环形轨道(4)，所述容纳转动部包括内护圈(2)和与其固定的外护圈(3)，所述内护圈(2)和所述外护圈(3)之间形成至少一个第一缆线容纳部；
所述容纳转动部还包括固定于所述内护圈(2)中的中心护圈(1)，所述中心护圈(1)形成第二缆线容纳部；
所述外护圈(3)的底部可转动地设于所述环形轨道(4)上。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述环形轨道(4)设有凹槽，所述外护圈(3)的底部沿其周向设有多个第一滚动件，所述凹槽与所述第一滚动件相适配。
3.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述第一滚动件为钢珠滚轮或者滑轮。
4.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述环形轨道(4)表面设有多个滚动面朝上的第二滚动件，在所述外护圈(3)的底部开设环形槽，并使所述环形槽与所述第二滚动件相适配。
5.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述外护圈(3)的底部设有小车轮，所述环形轨道(4)上铺设有与所述小车轮相适配的车轮轨道。
6.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述外护圈(3)的内缘设有第一凹部(23)，所述内护圈(2)的外缘设有第二凹部(23')，所述内护圈(2)与所述外护圈(3)固定时，所述第一凹部(23)与所述第二凹部(23')相配合以形成至少一个第一缆线容纳部。
7.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述内护圈(2)为中空体，所述内护圈(2)与所述中心护圈(1)之间设有连接部(12)。
8.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述中心护圈(1)内设有分区部。
9.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的电缆防护装置，其特征在于，所述外护圈(3)和/或所述内护圈(2)是由两个具有对称形状的分体组成，且所述外护圈(3)与所述内护圈(2)的侧壁上均设有通孔，并通过紧固件固定。
10.一种风力发电机组，包括塔筒、设置在所述塔筒内部的爬梯(61)以及电缆防护装置，其特征在于，所述电缆防护装置为权利要求1至9任意一项所述的电缆防护装置，所述电缆防护装置的环形轨道(4)固定设于所述爬梯(61)上或者所述塔筒的内壁上。
11.根据权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述环形轨道(4)通过支架(62)固定设于所述爬梯(61)上。
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