CN102272445A - 风力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种风力发电装置，具备：塔、被安装在塔上的机舱、在塔的内部从机舱向下方垂下的至少一根缆线、把缆线包围地安装于缆线的保护管、安装于塔而在与保护管相对的位置把保护管包围地设置的缆线防振支架。保护管对于缆线防振支架能够相对移动。

Description

风力发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电装置，特别是涉及用于保持从风力发电装置的机舱垂下的缆线的缆线保持结构。

背景技术

风力发电装置结构的一个特色在于发电机、间距控制系统、偏摆控制系统等构成风力发电装置的主要机器被设置成远离地面。具体说就是，在塔上设置有能够按照方位角方向旋转的机舱，在该机舱安装有发电机、增速机、间距控制系统、偏摆控制系统。

为了连接安装在机舱的机器与设置在地面的设备(例如场内电线、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)等)而在塔的内部有缆线垂下。垂下的缆线中有与发电机连接的电缆和为了控制安装在机舱的机器所使用的控制缆线。恰当地进行使这些缆线垂下并保持的缆线保持结构的设计对于提高风力发电装置的可靠性是重要的。

缆线保持结构的困难性之一在于应对机舱的旋转。由于若机舱旋转，则对缆线给予扭曲，所以优选缆线保持结构被设计成在结构上吸收该缆线的扭曲。美国专利第6713891 B2公开了如下所述的缆线保持结构：使用具有向上方弯曲的板的固定装置而使缆线向下方弯曲(向下弯曲)，利用该向下方的弯曲来吸收缆线的扭曲。美国专利第6713891 B2还公开了用于把邻接的缆线间隔保持一定的缆线保持结构。

缆线保持结构的困难性的另一点在于，当运转风力发电装置，则塔有大摇晃，随之缆线也有大摇晃。当缆线有大摇晃，则有可能缆线与塔内的结构部件(例如梯子)接触而缆线受到损伤。美国专利申请公开第2009/0206610A1公开了在塔内具备覆盖梯子的第一缆线引导器和用于限制缆线活动的筒状第二缆线引导器的风力发电装置。

但这些公知的缆线保持结构从防止缆线损伤的观点看还有改良的余地。

专利文献1：美国专利第6713891 B2

专利文献2：美国专利申请公开第2009/0206610 A1

专利文献3：美国专利第6609867

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够更有效地防止缆线损伤的缆线保持结构。

按照本发明的一个观点，风力发电装置具备：塔、被安装在塔上的机舱、在塔的内部从机舱向下方垂下的至少一根缆线、把缆线包围地安装于缆线的保护管、安装于塔而在与保护管相对的位置把保护管包围地设置的缆线防振支架。保护管对于缆线防振支架能够相对移动。

在至少一根的缆线包含第一缆线和第二缆线的情况下，优选该风力发电装置还具备有保持缆线间隔结构，该保持缆线间隔结构包含保持第一缆线与第二缆线间隔的隔离件。该保持缆线间隔结构优选对于塔能够相对移动。

优选利用保护管而在第一缆线与第二缆线之间保持的间隔和利用隔离管而在第一缆线与第二缆线之间保持的间隔实质上是相同的。

一实施形态中，该风力发电装置还具备：被安装在机舱下部机架的缆线引导器、被安装在缆线引导器且支承缆线的缆线固定夹板。缆线固定夹板具备有：把缆线包围地安装于缆线的弹性体隔离件、夹住弹性体隔离件来进行保持的第一部件和第二部件，第一部件和第二部件被安装在缆线引导器。

一实施形态中，缆线固定夹板还具备：螺旋弹簧、螺栓、与螺栓旋合的螺母。第一部件具备筒状的套筒部。套筒部被螺旋弹簧插入且在底部具有第一开口。另一方面，第二部件具有第二开口。在使螺栓穿过螺旋弹簧、第一开口和第二开口的状态下，把螺栓与螺母紧固而使第一部件和第二部件结合。

在该风力发电装置进一步具备使缆线向下方形成弯曲的缆线鼓的情况下，优选保护管和缆线防振支架位于向下方的弯曲与机舱之间。

根据本发明，能够提供一种更有效地防止缆线损伤的缆线保持结构。

附图说明

图1是表示本发明一实施例风力发电装置结构的侧视图；

图2是表示一实施例中塔的内部结构的鸟瞰图；

图3A是表示一实施例中缆线防振结构的结构的侧视图；

图3B是表示图3A的缆线防振结构的结构的俯视图；

图4A是表示一实施例中把缆线固定在保护管中结构的俯视图；

图4B是表示把缆线固定在保护管中结构的侧视图；

图5A是表示一实施例中保持缆线间隔结构的结构的剖视图；

图5B是表示图5A保持缆线间隔结构的结构的侧视图；

图6A是表示图2的A部结构的侧视图；

图6B是从图6A的a-a面向下方看的图；

图7A是表示一实施例中缆线固定夹板结构的侧视图；

图7B是表示图7A缆线固定夹板结构的剖视图；

图7C是表示图7A缆线固定夹板结构的俯视图；

图7D是表示图7A缆线固定夹板的弹性体隔离件结构的侧视图；

图7E是表示图7A缆线固定夹板的弹性体隔离件结构的俯视图；

图8A是表示一实施例中缆线固定夹板结构的侧视图；

图8B是图8A的隔离件本体的俯视图；

图8C是图8A的隔离件本体的侧视图。

具体实施方式

图1是表示本发明一实施例风力发电装置1结构的侧视图。风力发电装置1具备：被竖立设置在基础6上的塔2、设置在塔2上端的机舱3、被安装成相对机舱3能够旋转的旋翼毂4、被安装在旋翼毂4的风车翼5。由旋翼毂4和风车翼5构成风车旋转体。当利用风力而风车旋转体旋转，则风力发电装置1产生电力，并把电力向与风力发电装置1连接的电力系统供给。

图2是表示塔2的内部结构的鸟瞰图。本实施例中，两束缆线7、8从机舱3垂下。缆线7是向设置在机舱3内部的机器(例如机舱控制盘、发电机等)供给控制信号，或者是用于从该机器把控制信号向外部的控制装置(例如SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition))送出而使用的控制的缆线。另一方面，缆线8是用于连接设置在机舱3的发电机与电力系统的动力系统的缆线。然而，缆线束的数量并不限定是2。以下详细说明设置在塔2内部的结构体和保持缆线7、8的结构。

在塔2的内壁垂直方向地安装有梯子11，且设置有上方作业台12和下方作业台13。在上方作业台12和下方作业台13设置有开口，梯子11则通过这些开口。工作人员攀登梯子11而能够到达上方作业台12。

在机舱3的下部机架14设置有用于工作人员出入的开口14a，接近该开口地而把缆线引导器15安装在下部机架14的下面。在该缆线引导器15安装有通道梯16。工作人员通过从上方作业台12攀登通道梯16而能够进入到机舱3的内部。缆线引导器15使机舱3的旋转轴通过其内部地且是垂直延伸地来安装。缆线7、8通过缆线引导器15的内部，被安装于缆线引导器15并且垂下。关于向缆线引导器15安装缆线7、8的结构则在后面详细说明。缆线7、8从缆线引导器15向下方延伸并通过设置上方作业台12的开口。

在塔2内壁的上方作业台12与下方作业台13之间的位置安装有缆线鼓17。从缆线引导器15垂下的缆线7、8被沿缆线鼓17的上面配线，且被向缆线鼓17的下方引导。缆线鼓17具有向从缆线引导器15垂下的缆线7、8给予向下方的弯曲(downwards curve)18的功能。向下方的弯曲18的存在对于吸收机舱3旋转时缆线7、8的扭转是有用的。即使机舱3旋转而缆线7、8被给予扭转，而该扭转也被向下方的弯曲18所吸收，在缆线鼓17的下方，即使机舱3旋转而缆线7、8也不位移。这对于向设置在地面的设施容易连接缆线7、8是有效的。

为了限制缆线7、8的摇晃而在缆线引导器15与缆线鼓17之间设置有缆线防振结构20。缆线防振结构20被安装在梯子11处。而且为了恰当地保持缆线7、8的间隔，在缆线7、8安装有保持缆线间隔结构30。本实施例中，缆线防振结构20和保持缆线间隔结构30在用于防止缆线7、8损伤中起到主要作用。图2中图示了一个缆线防振结构20和一个保持缆线间隔结构30，但也可以在缆线7、8安装有两个以上的缆线防振结构20和两个以上的保持缆线间隔结构30。以下详细说明缆线防振结构20和保持缆线间隔结构30。

图3A是表示缆线防振结构20构造的侧视图，图3B是俯视图。缆线防振结构20具备：被固定在梯子11的一对臂21和缆线防振支架22。缆线防振支架22具有环状的形状，缆线7、8以通过缆线防振支架22的方式垂下。臂21和缆线防振支架22由金属材料例如钢铁形成。缆线7、8在与缆线防振支架22相对的位置安装有圆筒形的保护管23。保护管23由树脂(典型的是氯乙烯)形成，缆线7、8被捆束带24、25捆住而固定在保护管23的内侧。

图4A是表示把缆线7、8固定在保护管23中结构的俯视图，图4B是侧视图。参照图4A，保护管23由半圆筒状的两个部件23a、23b构成。在各个部件23a、23b设置有开口，部件23a、23b由通过其开口的捆束带23c连结。保护管23能够分割两个部件而容易将保护管23向缆线7、8安装。由弹性材料在缆线7上构成的带，具体说就是由橡胶带26所缠绕，利用橡胶带26来捆扎缆线7。且保护管23在固定有缆线7的位置近旁设置有开口，捆束带24从保护管23的外侧通过该开口。缆线7利用捆束带24而从橡胶带26之上被捆绑在保护管23的内侧面。同样地，缆线8由橡胶带27所缠绕，利用橡胶带27来捆扎缆线8。且保护管23在固定有缆线8的位置近旁设置有开口，捆束带25从保护管23的外侧通过该开口。缆线8利用捆束带25而从橡胶带27之上被捆绑在保护管23的内侧面。

缆线防振结构20利用缆线防振支架22来限制缆线7、8的活动，减少缆线7、8的摇晃。这对于在缆线引导器15安装有缆线7、8的位置处用于减少缆线7、8的损伤是有效的。要注意的是，缆线防振结构20是在一定程度上容许缆线7、8的摇晃而不是固定式进行保持。这是为了机舱3旋转时容许缆线7、8扭转的缘故。当机舱3旋转，则缆线7、8被扭转。这时，由于缆线7、8是被从缆线防振支架22机械分离的，所以容许缆线7、8的扭转。如上所述，缆线7、8的扭转被利用缆线鼓17所形成的向下方的弯曲18所吸收。

在此，保护管23在缆线7、8摇晃时起到防止缆线7、8损伤的作用。本实施例中，在缆线7、8摇晃时是保护管23与缆线防振支架22接触而缆线7、8不与缆线防振支架22接触。因此，缆线7、8被有效地保护。

图5A是表示保持缆线间隔结构30的结构的剖视图，图5B是侧视图。如图5A所图示，缆线7被由弹性材料构成的带，具体说就是由橡胶带31所缠绕，利用橡胶带31来捆扎缆线7。同样地，缆线8被橡胶带32所缠绕，利用橡胶带32来捆扎缆线8。

保持缆线间隔结构30具备隔离件管33。隔离件管33起到在缆线7、8之间保持一定间隔的作用。隔离件管33在有缆线7线束碰触的部位近旁设置有开口，利用通过该开口的捆束带34而把缆线7的线束捆绑在隔离件管33的外侧面。同样地，隔离件管33在有缆线8线束碰触的部位近旁也设置有开口，利用通过该开口的捆束带35而把缆线8的线束捆绑在隔离件管33的外侧面。

缆线防振结构20和保持缆线间隔结构30把缆线7、8机械式结合，另一方面，把缆线7、8的间隔保持一定而防止缆线7、8相互接触。通过使用保持缆线间隔结构30，即使机舱3旋转而缆线7、8被予以扭转，也难于产生缆线7、8的接触。这在机舱3旋转时用于防止缆线7、8的损伤是有效的。为了用于这种功能，优选利用缆线防振结构20的保护管23而在缆线7、8之间保持的间隔和利用保持缆线间隔结构30的隔离件管33而在缆线7、8之间保持的间隔实质上是相同的。

关于把缆线7、8向缆线引导器15安装的结构而能够使用各种结构。一方面把缆线7、8可靠地固定，一方面不向缆线7、8的外皮施加过度的力是重要的。以下详细说明把缆线7、8向缆线引导器15安装的恰当的结构。

图6A是表示图2的A部结构，特别是表示把缆线7、8向缆线引导器15安装的结构的侧视图，图6B是从a-a面向下方看的图。如图6B所图示，本实施例中，缆线7、8分别被缆线固定夹板40、50固定在缆线引导器15。

图7A到图7E是表示支承缆线7的缆线固定夹板40结构的图。参照图7A，缆线固定夹板40具备：弹性体隔离件41、辅助板42、U字形的夹板本体43、螺栓44和螺母45。弹性体隔离件41由橡胶或其他弹性体形成。弹性体隔离件41设置有与缆线7线束对应形状的开口41b。且弹性体隔离件41设置有裂口41c，利用裂口41c的张开而使缆线7线束能够通过开口41b。如图7D、图7E所图示，弹性体隔离件41具备隔离件本体41a和在其两侧面设置的侧板部41d、41e。侧板部41d、41e从隔离件本体41a向外侧方向突出，夹板本体43在侧板部41d、41e之间与隔离件本体41a抵接。这些侧板部41d、41e具有防止弹性体隔离件41向缆线7的轴向位移的作用。

如图7B、图7C所图示，在辅助板42和夹板本体43设置有使螺栓44通过的开口。在缆线7线束通过开口41b的状态下，由夹板本体43和辅助板42把弹性体隔离件41夹住(参照图7B)，且通过使用螺栓44和螺母45把夹板本体43和辅助板42向缆线引导器15紧固而把缆线固定夹板40安装在缆线引导器15。

作为螺母45而使用所谓的“强力锁紧螺母”(hard lock nut)是恰当的。强力锁紧螺母是指具备：具有凹部(recess)的上螺母和具有向该凹部嵌入的突起(protrusion)的下螺母的螺母组件。强力锁紧螺母例如被美国专利第6609867所公开。

被图7A到图7E所图示的缆线固定夹板40，通过用弹性体隔离件41把缆线7包围，且把该弹性体隔离件41用夹板本体43和辅助板42夹住来支承缆线7。这种结构的缆线固定夹板40能够一边抑制缆线7外包皮的损伤一边以最合适的强度来支承缆线7。

图8A到图8C是表示支承缆线8的缆线固定夹板50结构的图。如以下所述那样，该缆线固定夹板50具有与上述缆线固定夹板40不同的结构。参照图8A，缆线固定夹板50具备：弹性体间隔件51、本体下部52、本体上部53、螺栓54、螺母55、螺旋弹簧56、螺栓57、螺母58和垫片59。在图8A中，螺栓54、螺母55、螺旋弹簧56、螺栓57、螺母58和垫片59仅分别各图示了一个，但都应该理解为在夹住弹性体隔离件51的位置被设置有一对。

弹性体隔离件51设置有与缆线8线束对应形状的开口51b。且弹性体隔离件51设置有裂口51c，利用裂口51c的张开而使缆线8线束能够通过开口51b。如图8B、图8C所图示，弹性体隔离件51具备隔离件本体51a和在其两侧面设置的侧板部51d、51e。侧板部51d、51e从隔离件本体51a向外侧方向突出，本体下部52和本体上部53在侧板部51d、51e之间与隔离件本体51a抵接。这些侧板部51d、51e具有防止弹性体隔离件51向缆线8的轴向位移的作用。

再次参照图8A，本体下部52和本体上部53被螺旋弹簧56、螺栓57和螺母58所紧固。详细说就是，在本体上部53设置有圆筒形的套筒部53a，在套筒部53a的底部设置有开口53b。且在本体下部52设置有与开口53b相对的开口52b。把螺旋弹簧56插入在本体上部53的套筒部53a，把螺栓57插入以穿过螺旋弹簧56、开口53b、52b。垫片59被设置在螺栓57与螺旋弹簧56之间。在由弹性体隔离件51把缆线8包围的状态下，通过紧固螺栓57和螺母58而把缆线8固定在缆线固定夹板50。这时，利用螺旋弹簧56的弹簧常数和螺栓57的紧固力矩来调节本体下部52和本体上部53夹紧弹性体隔离件51的力。

且在本体下部52设置有使螺栓54通过的开口52a。通过用螺栓54和螺母55来紧固本体下部52和缆线引导器15，而把缆线固定夹板50安装在缆线引导器15。作为螺母55而优选使用上述的强力锁紧螺母。

被图8A到图8C所图示的缆线固定夹板50利用弹性体隔离件51把缆线8包围，进而通过该把弹性体隔离件51由本体下部52和本体上部53夹住而来支承缆线8。这时，利用螺旋弹簧56的弹簧常数和螺栓57的紧固力矩来调节本体下部52和本体上部53夹紧弹性体隔离件51的力。这种结构的缆线固定夹板50即使在缆线8线束粗的情况下，也能够一边抑制缆线8外包皮的损伤一边以最合适的强度来支承缆线8。

再次参照图6A，在缆线7、8的与上方作业台12相对的位置设置有缆线保护结构60。该缆线保护结构60防止上方作业台12与缆线7、8接触而起到保护缆线的作用。具体说就是，在上方作业台12的使缆线7、8通过的缆线的开口边缘固定有圆筒形的缆线防振筒61。使缆线7、8通过缆线防振筒61的内部，缆线防振筒61起到限制缆线7、8的活动并减少缆线7、8摇晃的作用。另一方面，缆线7、8在与缆线防振筒61相对的位置安装有保护管62。把缆线7、8向保护管62安装的结构与图4A、图4B所图示的结构相同。在缆线7、8摇晃时是保护管62与缆线防振筒61接触，缆线7、8与缆线防振筒61不直接接触。由此，缆线7、8的摇晃被限制，且能够防止缆线7、8损伤。

以上具体叙述了本发明的实施例，但本发明并不限定于上述实施例。本发明能够进行各种变更来实施是业内人士自然明白的。

Claims (7)

1.一种风力发电装置，其中，具备：

塔、

被安装在所述塔上的机舱、

在所述塔的内部从所述机舱向下方垂下的至少一根缆线、

把所述缆线包围地安装于所述缆线的保护管、

安装于所述塔而在与所述保护管相对的位置把所述保护管包围地设置的缆线防振支架，

所述保护管对于所述缆线防振支架能够相对移动。

2.如权利要求1所述的风力发电装置，其中，

所述至少一根的缆线包含第一缆线和第二缆线，

该风力发电装置还具备有保持缆线间隔结构，该保持缆线间隔结构包含保持所述第一缆线与所述第二缆线间隔的隔离件。

3.如权利要求2所述的风力发电装置，其中，

所述保持缆线间隔结构对于所述塔能够相对移动。

4.如权利要求2所述的风力发电装置，其中，

利用所述保护管而保持所述第一缆线与所述第二缆线之间的间隔和利用所述隔离管保持所述第一缆线与所述第二缆线之间的间隔实质上是相同的。

5.如权利要求1所述的风力发电装置，其中，

还具备：

被安装在所述机舱下部机架的缆线引导器、

被安装在所述缆线引导器且支承所述缆线的缆线固定夹板，

所述缆线固定夹板具备有：

把所述缆线包围地安装于所述缆线的弹性体隔离件、

夹住所述弹性体隔离件进行保持的第一部件和第二部件，

所述第一部件和所述第二部件被安装在所述缆线引导器。

6.如权利要求5所述的风力发电装置，其中，

所述缆线固定夹板还具备：

螺旋弹簧、

螺栓、

与所述螺栓旋合的螺母，

所述第一部件具备筒状的套筒部，

所述套筒部被所述螺旋弹簧插入且在底部具有第一开口，

所述第二部件具有第二开口，

在使所述螺栓穿过所述螺旋弹簧、所述第一开口和所述第二开口的状态下，把所述螺栓与所述螺母紧固以使所述第一部件和所述第二部件结合。

7.如权利要求1所述的风力发电装置，其中，

还具备使所述缆线形成向下方的弯曲的缆线鼓，

所述保护管和所述缆线防振支架位于所述向下方的弯曲与所述机舱之间。

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