CN101701574B - 用于风力发电的塔筒及风塔、风力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于风力发电的塔筒及风塔、风力发电装置,塔筒包括:筒壁,用于支撑风力发电机组;扭缆改向装置,位于所述塔筒内部,固定于所述筒壁上,用于放置所述风力发电机组引出的电缆,并抑制所述电缆的扭转;电缆夹,位于所述扭缆改向装置的下方,与所述筒壁连接,用于固定所述电缆;所述扭缆改向装置包括一梁体与两个用于支撑所述梁体的支撑件;所述支撑件固定于所述筒壁上。塔筒中的扭缆改向装置支撑起下垂的电缆,在电缆因风机偏航发生扭转时起到了抑制作用,避免了电缆因扭转折断而产生事故,提高了电缆的安全性,从而提高了风力发电机组的安全性,避免了安全隐患的发生。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种用于风力发电的塔筒及风塔、风力发电装置。
背景技术
由于火力发电所排放的各种有害气体和粉尘,不仅严重污染大气和改变气候,同时也带来了各种自然灾害,加剧了能源枯竭。为了减少火力发电对大气的污染,并缓解能源紧缺的压力,世界各国都在积极的发展风力发电。
我国的风能资源十分丰富,据不完全统计,我国可利用的风能达25.3亿兆瓦(MW)。
随着风力发电技术不断成熟和发电成本的不断降低,风力发电已成为人类消耗电能中最主要来源之一。风力发电主要依靠风力发电机组在风的作用下工作产生电能。
风力发电机组位于风塔上,风力发电机组正常工作时,通过偏航系统使风轮一直对准风向进行运转。风力发电机组的偏航系统通过驱动装置和偏航轴承等实现机舱与风塔的相对转动,对风机进行调向,从而保证风力发电机组的风轮始终处于迎风状态。
现有技术中,风塔包括塔筒与基座。风力发电机组的动力电缆、控制电缆等从风机顶部通过塔筒传到塔筒底部即基座。动力电缆、控制电缆的中间部分通过单排或双排电缆夹固定。
现有技术存在的问题在于:当风机正常偏航时,会带动上述电缆一起旋转,引起各电缆间的扭转、缠绕。相互缠绕的电缆会随偏航动作沿塔筒被拉伸,这样一旦正常顺时针或逆时针偏航的角度过大,就有可能使某些受拉伸的电缆产生较大变形,并在电缆夹的固定作用下直至被拉断,从而给风力发电机组带来很大的安全隐患。尤其对于兆瓦级风力发电机组,动力电缆和控制电缆数量更大,安全隐患问题更加突出,亟需解决。
发明内容
本发明实施例提出一种用于风力发电的塔筒及风塔、风力发电装置,以提高风力发电机组的安全性。
本发明实施例提供了一种用于风力发电的塔筒,包括:
筒壁,用于支撑风力发电机组;
扭缆改向装置,位于所述塔筒内部,固定于所述筒壁上,用于放置所述风力发电机组引出的电缆,并抑制所述电缆的扭转;
电缆夹,位于所述扭缆改向装置的下方,与所述筒壁连接,用于固定所述电缆;
所述扭缆改向装置包括一梁体与两个用于支撑所述梁体的支撑件;所述支撑件固定于所述筒壁上;所述梁体包括:金属管和螺杆;所述金属管的两端分别设置有包含连接孔的金属板;所述金属管套设于所述螺杆上,所述螺杆的两端通过所述连接孔固定于所述支撑件上。
本发明实施例还提供了一种用于风力发电的风塔,包括上述塔筒。
本发明实施例还提供了一种风力发电装置,包括风力发电机组,其中,还包括上述风塔;所述风塔用于支撑所述风力发电机组。
上述技术方案中,塔筒中的扭缆改向装置支撑起下垂的电缆,使电缆因风机偏航发生的扭转仅限于绕经扭缆改向装置之前,从而对电缆的扭转起到了抑制作用,避免了电缆因扭转折断而产生事故,提高了电缆的安全性,从而提高了风力发电机组的安全性,避免了安全隐患的发生。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于风力发电的塔筒的结构示意图;
图2为图1所示塔筒在AA方向上的示意图;
图3为图2所示塔筒中放置电缆时的示意图;
图4为本发明实施例提供的用于风力发电的塔筒中扭缆改向装置的一种结构示意图;
图5为图4所示扭缆改向装置的俯视图;
图6为图4与图5所示扭缆改向装置使用时的示意图;
图7为本发明实施例提供的另一种用于风力发电的塔筒的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的一种用于风力发电的塔筒的结构示意图。图2为图1所示塔筒在AA方向上的示意图。图3为图2所示塔筒中放置电缆时的示意图。该塔筒包括:筒壁11、扭缆改向装置12及电缆夹15。筒壁11用于支撑风力发电机组。扭缆改向装置12位于塔筒内部,固定于所述筒壁11上,用于放置所述风力发电机组引出的电缆16,并抑制所述电缆16的扭转。所述扭缆改向装置12包括一梁体13与两个用于支撑所述梁体13的支撑件14。本实施例中,所述梁体13的横截面为圆形。所述梁体13的横截面还可为椭圆形。所述支撑件14固定于所述筒壁11上。电缆夹15位于所述扭缆改向装置12的下方,与所述筒壁11连接,用于固定所述电缆16。电缆16绕经梁体13后到达塔筒底部。塔筒底部的电缆16可通过筒壁11上的电缆夹15固定。
本实施例中,塔筒内部设置了扭缆改向装置12,电缆16在经过扭缆改向装置12中的梁体13之前垂下一定长度,这样,电缆16仅受垂下的部分的重力、风机及梁体13向上的拉力外,不受其他任何方向上的力。当电缆16随着风机偏航发生扭转时,仅在梁体13之前垂下的部分发生扭转变形;即使在风机处于偏航极限位置的情况下,仅有电缆16垂下的部分拉伸变形最大,且电缆的扭转变形截止于梁体13,从而既满足了风力发电机组正常的偏航要 求,又不会使扭转的电缆被拉伸变形过大而折断,提高了风力发电机组的安全性。
所述支撑件14上可设置有用于调节所述梁体位置的调节部;如通过调节部调节,所述梁体13可位于所述支撑件14的前端,也可位于所述支撑件14的中部,还可位于所述支撑件14的尾端。所述梁体13的两端与所述调节部连接。所述调节部可为长槽体,也可为通孔。
当所述调节部为通孔时,所述通孔可有两个,以提高扭缆改向装置12的稳固性。
所述梁体13可包括:金属管和螺杆;所述金属管的两端分别设置有包含连接孔的金属板;所述金属管套设于所述螺杆上,所述螺杆的两端通过所述连接孔固定于所述支撑件14上。当作为调节部的通孔有两个时,所述螺杆相应地也有两个。
所述金属管可为铁管或钢管。当所述金属管为铁管时,所述金属板为铁板。当所述金属管为钢管时,所述金属板为钢板。
针对于特大型风力机组电缆较多,全部扭转在一起时散热不利的情况,要能够充分考虑电缆的分散布置。此时,所述扭缆改向装置12可有多个。
图4为本发明实施例提供的用于风力发电的塔筒中扭缆改向装置的一种结构示意图。图5为图4所示扭缆改向装置的俯视图。扭缆改向装置包括位置可调节的钢管46、螺杆43、钢板41、钢板42、钢板47及标准连接件44、连接件45、连接件48、连接件49、连接件410。钢板41、钢板47联结在固定在塔筒的筒壁上。钢板41上开有两个用于调节位置的通孔411。钢板42上设置有圆孔,用来固定螺杆43,并与钢板41、钢板47联结。在钢管46的两端均焊接有钢板42。钢管46在钢板42的支撑下套设在螺杆43的外围。螺杆43通过钢板42上的圆孔联结在钢板41上。钢管46的位置可沿钢板41上的通孔411左右调节,调到合适的位置通过连接件44、连接件45及螺杆43连接固定。
图6为图4与图5所示扭缆改向装置使用时的示意图。如图6所示,偏航扭缆改向装置通过钢板47与塔筒的筒壁412焊接固定。从塔筒顶部风机上垂下的电缆413,绕着偏航扭缆改向装置的钢管46垂下,直至塔筒底部,然后经塔筒的筒壁412相连的电缆夹固定。电缆413在绕偏航扭缆改向装置的钢管46之前,先垂下一定的高度如b。此高度b能满足电缆413在风机处于偏航极限位置时达到的最大的拉伸状态的情况下,除自重外不受其他拉力,从而保证了风机偏航时电缆413的安全。电缆413可包括动力电缆、控制电缆等。
对于3MW以上的特大型风力发电机组,由于其引出的电缆较多,用于风力发电的塔筒可以包括多个扭缆改向装置。
图7为本发明实施例提供的另一种用于风力发电的塔筒的结构示意图。本实施例中,塔筒包括两个扭缆改向装置,分别设置于筒壁71的不同位置。
上方扭缆改向装置的钢管712调整到设置于钢板713上的通孔714的右极限位置,下方扭缆改向装置的钢管722调整到设置于钢板723上的通孔724的左极限位置。从塔筒顶部风机上垂下的电缆可分成两组电缆:一组电缆73、另一组电缆74。一组电缆73绕经上方扭缆改向装置;另一组电缆74绕下方扭缆改向装置。分开的电缆垂到塔筒底部经双排电缆夹固定。这样,通过组合使用两个扭缆改向装置,在提高电缆安全性的同时,解决了电缆过多、过密产生的散热问题。
本发明实施例提供的用于风力发电的风塔包括塔筒,塔筒可为上述实施例提供的任一塔筒。
本发明实施例还提供的风力发电装置,包括风力发电机组,其中,还包括上述风塔;所述风塔用于支撑所述风力发电机组。所述风塔可为上述实施例中提供的风塔。
上述实施例中,用于风力发电的塔筒通过扭缆改向装置抑制了电缆在风机偏航时发生的扭转,避免了电缆因扭转产生折断的安全隐患,有效地保护 了电缆,也保护了风力发电机组不受损害,提高了风力发电机组的安全性。并且,扭缆改向装置结构简单、紧凑,便于方便,可操作性强,有利于广泛应用。
最后应说明的是: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精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于风力发电的塔筒,其特征在于,包括:
筒壁,用于支撑风力发电机组;
扭缆改向装置,位于所述塔筒内部,固定于所述筒壁上,用于放置所述风力发电机组引出的电缆,并抑制所述电缆的扭转;
电缆夹,位于所述扭缆改向装置的下方,与所述筒壁连接,用于固定所述电缆;
所述扭缆改向装置包括一梁体与两个用于支撑所述梁体的支撑件;所述支撑件固定于所述筒壁上;所述梁体包括:金属管和螺杆;所述金属管的两端分别设置有包含连接孔的金属板;所述金属管套设于所述螺杆上,所述螺杆的两端通过所述连接孔固定于所述支撑件上。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述支撑件上设置有用于调节所述梁体位置的调节部;所述梁体的两端与所述调节部连接。
3.根据权利要求1所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述梁体的横截面为圆形或椭圆形。
4.根据权利要求2所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述调节部为通孔。
5.根据权利要求4所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述通孔有两个。
6.根据权利要求1所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述金属管为钢管;所述金属板为钢板。
7.根据权利要求1所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述螺杆有两个。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的用于风力发电的塔筒,其特征在于,所述扭缆改向装置有多个。
9.一种用于风力发电的风塔,其特征在于,包括上述权利要求1-8中任一项所述的用于风力发电的塔筒。
10.一种风力发电装置,包括风力发电机组,其特征在于,还包括上述权利要求9所述的用于风力发电的风塔;所述风塔用于支撑所述风力发电机组。
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