CN102272446B

CN102272446B - 风力发电装置的机舱的组装方法

Info

Publication number: CN102272446B
Application number: CN201080003403.1A
Authority: CN
Inventors: 上野泰弘; 堤义明
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: BRPI1005439A2; WO2011114445A1; EP2549101A1; EP2549101A4; US8057256B2; CN102272446A; KR101289925B1; AU2010320045A1; JP5250040B2; JPWO2011114445A1; KR20110131169A; US20110163543A1; CA2739204A1

Abstract

一种风力发电装置，具备：具有多个组件的机舱、搭载于多个组件中的第一组件的控制装置、搭载于多个组件中的第二组件的第一设备。控制装置和第一设备利用设备侧连接机构和控制装置侧连接机构进行连接，以便能够与控制装置进行电气通信。设备侧连接机构包含：第一连接要素和包含多条信号线的第一多芯缆线，该第一多芯缆线的一端与控制装置连接且另一端与第一连接要素连接。设备侧连接机构将第一连接要素与第一设备电连接。

Description

风力发电装置的机舱的组装方法

技术领域

本发明涉及风力发电装置，特别涉及风力发电装置的机舱内的信号线的布线。

背景技术

风力发电装置是很多电气/电子装置及机械装置的集合体，这些装置协调地进行工作，从而实现高效的发电。例如，在旋翼头中设置有倾斜角(ピツチ)控制系统，在机舱中设置有增速器、发电机、电力转换装置、偏转控制系统及其他辅助系统(液压系统、润滑油润滑系统等)。而且，这些装置被控制装置(典型的控制装置为设置于机舱内的机舱控制盘)控制。控制装置利用设置于风力发电装置的各部分的测定仪器和传感器来检测各装置的状态和风力状况，并根据检测到的状态和风力状况，对构成风力发电装置的电气/电子装置及机械装置进行最佳控制。

在使很多电气/电子装置及机械装置协调地进行工作的风力发电装置中，为了传递电气信号而使用很多信号线。从而需要在风力发电装置的各装置上，连接提供用于对所述各装置进行控制的控制信号的信号线。而且，需要在各测定仪器/传感器连接用于将检测信号传输到控制装置的信号线。因此，在风力发电装置的机舱内布置有很多信号线。与此相关联地，美国专利申请公开US2008/0293260A1公开有在风力发电装置中用于流过大电流的连接器构造。另外，美国专利第5365424号公报中公开了风力发电装置中的用于传输大电力的母线构造。

现有技术存在的一个问题是机舱内的信号线的布线的困难性。若信号线的数量增大，则需要花费很长时间进行信号线的布线，而且，产生布线错误的情况也增加。基于这样的背景，存在如下需求，即提供一种在风力发电装置的机舱内能够对很多信号线简单地进行布线的技术。

专利文献1：美国专利申请公开US2008/0293260A1

专利文献2：美国专利第5365424号

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在风力发电装置的机舱内对很多信号线简单地进行布线的技术。

在本发明的第一方面发明中，风力发电装置具备：具有多个组件的机舱、搭载于多个组件中的第一组件的控制装置、搭载于多个组件中的第二组件的第一设备。控制装置和第一设备利用设备侧连接机构和控制装置侧连接机构进行连接，以便能够与控制装置进行电气通信。控制装置侧连接机构包含：第一连接要素和包含多条信号线的第一多芯缆线，该第一多芯缆线的一端与控制装置连接且另一端与第一连接要素连接。设备侧连接机构将第一连接要素与第一设备电连接。

在一实施方式中，设备侧连接机构包含：第二连接要素和包含多条信号线的第二多芯缆线，该第二多芯缆线的一端与第二连接要素连接且另一端与第一设备连接。

对该风力发电装置而言，存在如下情况，即：还具有搭载于多个组件中的不是第一组件的组件的第二设备；控制装置和第二设备利用第三连接要素、第三多芯缆线、第四连接要素及第四多芯缆线电连接，其中所述第三多芯缆线包含多条信号线，并且该第三多芯缆线的一端与控制装置连接且另一端与第三连接要素连接，所述第四连接要素与所述第三连接要素连接，所述第四多芯缆线包含多条信号线，并且该第四多芯缆线的一端与第二设备连接且另一端与第四连接要素连接。在该情况下，第三连接要素构成为与第二连接要素物理上不能连接；第四连接要素构成为与第一连接要素物理上不能连接。

设备侧连接机构可以包含：具有与第一连接要素连接的插座的信号中继盘；一端与信号中继盘连接且另一端与第一设备连接的多条信号线。

在第一设备包含多个传感器时，优选为，设备侧连接机构的多条信号线包含与多个传感器分别连接的多条接地线，且多条接地线利用信号中继盘共同接地。

另外，在第一多芯缆线的多条信号线包含第一电源线且第一设备包含多个传感器的情况下，优选为，设备侧连接机构的多条信号线包含与多个传感器分别连接的多条第二电源线，多条第二电源线利用信号中继盘与第一电源线共同地连接。

在一实施方式中，第二组件是搭载与风车转子连接的增速器的前部组件，第一组件是搭载与增速器连接的发电机的后部组件。在该情况下，优选为，多个组件还具有包含使机舱沿方位角方向旋转的偏转旋转系统的至少一部分的旋转组件，旋转组件搭载于该风力发电装置的塔架上，前部组件和后部组件搭载于旋转组件上。

根据本发明，可以在风力发电装置的机舱内对很多信号线简单地进行布线。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的风力发电装置的构造的侧视图。

图2是表示一实施方式的机舱内部构造的立体图。

图3A是表示一实施方式的机舱内部的缆线布线的框图，图3B是表示一实施方式的机舱内部的缆线布线的框图。

图4是详细表示一实施方式的机舱内部的缆线布线的框图。

图5是表示一实施方式的优选信号中继盘的构造的简图。

图6A是表示一实施方式的连接器的插口构造的图，图6B是表示一实施方式的连接器的插头构造的图，图6C是表示一实施方式的连接器的插口构造的图，图6D是表示一实施方式的连接器的插头构造的图。

具体实施方式

图1是表示本发明一实施方式的风力发电装置1的构造的侧视图。风力发电装置1具有：竖立设置于基座6的塔架2、设置于塔架2上端的机舱3、相对于机舱3能够旋转地安装的旋翼头4、安装于旋翼头4的风车翼5。利用旋翼头4和风车翼5构成风车转子。若风车转子根据风力而旋转，则风力发电装置1产生电力并将电力供给至与风力发电装置1连接的电力系统。

在本实施方式中，机舱3由三个组件即前部组件7、后部组件8及旋转组件9构成。旋转组件9搭载于塔架2上，前部组件7、后部组件8搭载于旋转组件9上。前部组件7位于与旋翼头4邻接的位置，后部组件8位于自旋翼头4离开的位置。机舱3之所以被分割为多个组件，这是因为这种情况对于容易地将机舱3输送到风力发电装置1的施工现场是有效的。

图2是表示一实施方式的机舱3内部构造的鸟瞰图，图3A、图3B是表示机舱3内的缆线布线(cable routing)的框图。在此，图3A图示出前部组件7及后部组件8中的缆线布线、图3B图示出旋转组件9中的缆线布线。

在前部组件7上搭载有增速器11和增速器辅助设备21。在后部组件8上搭载有发电机12、升压变压器13、电力盘14、机舱控制盘15以及发电机辅助设备22。在旋转组件9上设置有筒体10。在旋转组件9的筒体10的外侧，设置有偏转电机23和润滑系统辅助设备24，在筒体10的内侧设置有液压系统辅助设备25。

对以上的各设备简单进行说明。增速器11使旋翼头4的旋转增速以使发电机12的转子高速旋转。增速器辅助设备21是对增速器21的工作进行辅助的周边设备，例如，包含向增速器11供给润滑油的供给系统。发电机12利用风车转子及增速器11被驱动而产生电力。发电机辅助设备22是对发电机22的工作进行辅助的周边设备。升压变压器13根据电力系统的电压(系统电压)对发电机12产生的电力的电压进行升压。电力盘14对发电机12和电力系统之间的电力交换进行监测。机舱控制盘15是对设置于机舱的各设备统一进行控制的控制装置。偏转电机23是使机舱3沿方位角方向进行旋转的驱动装置，其构成偏转旋转系统的一部分。润滑系统辅助设备24是向主轴承(未图示)供给润滑油的润滑系统的设备，其中所述主轴承对与旋翼头4连接的主轴(未图示)进行支承以使其能够旋转。液压系统辅助设备25是用于将液压油供给到对风车翼5的倾斜角进行控制的倾斜角控制机构的液压系统的设备。

在机舱3的各设备上，安装有用于测定各设备的状态的传感器。在本实施方式中，在发电机12上安装有传感器组26，在增速器11上安装有传感器组27、28。并且，在液压系统辅助设备25上安装有传感器组29，在润滑系统辅助设备24上安装有传感器组30。

在本实施方式的风力发电装置1中，简略地如下所述布置信号线。针对搭载于设置有机舱控制盘15的后部组件8的设备及传感器，安装于设备及传感器的多芯缆线，使用插头直接安装于在机舱控制盘15设置的端子台。在多芯缆线中穿过多条信号线。通过将一条多芯缆线与机舱控制盘15连接，从而可以将多条信号线同时与机舱控制盘15连接。

另一方面，针对搭载于后部组件8之外的组件的设备及传感器，除多芯缆线之外，使用连接器或信号中继盘对信号线进行布线。具体地说，针对搭载于后部组件8之外的组件的装置，利用连接器将与装置连接的多芯缆线和与机舱控制盘15连接的多芯缆线连接，从而布置所希望数量的信号线。另一方面，针对搭载于后部组件8之外的组件的传感器，将传感器的信号线与设置于各组件的信号中继盘连接，并利用多芯缆线将该信号中继盘与机舱控制盘15连接，从而布置所希望数量的信号线。无论是哪种情况，通过使用多芯缆线，都可以将多条信号线同时与机舱控制盘15连接。以下，对机舱3内部的缆线布线进行更具体的说明。

参照图3A，设置于后部组件8的发电机辅助设备22利用多芯缆线61与机舱控制盘15连接。详细地说，如图4所示，多芯缆线61的一端与发电机辅助设备22连接、另一端与插头63连接，插头63与机舱控制盘15的端子台15a连接。另一方面，再次参照图3A，设置于发电机12的传感器组26利用多芯缆线62与机舱控制盘15连接。详细地说，如图4所示，多芯缆线62的一端与传感器组26连接、另一端与插头67连接，插头67与机舱控制盘15的端子台15b连接。

另一方面，参照图3A，设置于前部组件7的增速器辅助设备21利用多芯缆线31、32和连接器33与机舱控制盘15连接。详细地说，在前部组件7中，多芯缆线31与增速器辅助设备21连接，在后部组件8中，多芯缆线32与机舱控制盘15连接，多芯缆线31、32利用连接器33连接。如图4所示，连接器33具有：与多芯缆线31连接的插口33a和与多芯缆线32连接的插头33b，通过将插口33a和插头33b连接，从而将多芯缆线31、32连接。另外，在本说明书中，连接器的“插头”和“插口”这样的用语仅表示对构成连接器33的两部件进行识别的意思。不言而喻，也可以构成为插口与多芯缆线31连接，插头与多芯缆线32连接。

另一方面，安装于增速器11的传感器组27、28，利用信号线束44、信号中继盘41以及多芯缆线46与机舱控制盘15连接(参照图3A)。在图4中概括地图示出传感器组27和机舱控制盘15之间的缆线布置情况。另外，在图4中，传感器组27包含有三个传感器27a、27b、27c，但传感器组27的传感器的数量并不限于三个。信号中继盘41设置于前部组件7，其具有插座41a和端子台41b。另一方面，信号线束44具有分别与传感器27a、27b、27c连接的信号线。信号线束44的信号线分别与设置于端子台41b的端子连接。此外，信号线束44具有分别与传感器27a、27b、27c连接的接地线44a、44b、44c。接地线44a、44b、44c与信号中继盘41的框体连接即共同接地。信号线束44的其他线经由端子台41b与插座41a连接。多芯缆线46的一端与插头47连接、另一端与插头65连接。插头47与插座41a连接，插头65与机舱控制盘15的端子台15b连接，由此，传感器组27与机舱控制盘15电连接。在此，插头47构成为将穿过多芯缆线46的信号线中的接地线与信号中继盘41的框体连接。从而可以将多芯缆线46的接地线接地。虽然在图4中未图示，但传感器组28也同样地经由多芯缆线46与机舱控制盘15连接。在图3A中，在将传感器组28与信号中继盘41连接的信号线束44插入有中继箱45，但中继箱45的存在本质上并不重要。

在此，如图5所示，多芯缆线46的电源线(供给电源电压的线)也可以通过传感器27a、27b、27c来共有。具体地说，信号线束44具有与传感器27a、27b、27c分别连接的电源线44d、44e、44f。另一方面，与多芯缆线46的电源线连接的电源线46a自插座41a引出到端子台41b，在该电源线46a上共同连接有与传感器27a、27b、27c分别连接的电源线44d、44e、44f。根据如上所述的构成，可以减少多芯缆线46所包含的线的数量。

另外，设置于旋转组件9的筒体10内侧的液压系统辅助设备25，利用多芯缆线34、35和连接器36与机舱控制盘15连接(参照图3A及图3B)。在此，多芯缆线34穿过旋转组件9和前部组件7，多芯缆线35设置于后部组件8且与机舱控制盘15连接。多芯缆线34、35利用连接器36连接。

同样地，设置于旋转组件9的筒体10外侧的偏转电机23，利用多芯缆线37、38与机舱控制盘15连接。详细地说，在旋转组件9中，多芯缆线37与偏转电机23连接；在后部组件8中，多芯缆线38与机舱控制盘15连接；多芯缆线37、38利用连接器39连接。在图3B中，连接器39位于旋转组件9的内部，但连接器39也可以位于后部组件8。

并且，设置于旋转组件9的筒体10内侧的传感器组29，利用信号线束48、信号中继盘42、多芯缆线49与机舱控制盘15连接。在旋转组件9中，信号线束48与信号中继盘42连接。在此，信号线束48中的接地线与信号中继盘42的框体连接即接地，其他线与信号中继盘42的插座电连接。在多芯缆线49的一端设置有插头50，该插头50与信号中继盘42的插座连接。多芯缆线49的另一端与机舱控制盘15连接。由此，传感器组29与机舱控制盘15电连接。

同样地，设置于旋转组件9的筒体10外侧的传感器组30，利用信号线束51、信号中继盘43、多芯缆线52与机舱控制盘15连接。在旋转组件9中，信号线束51与信号中继盘43连接。在此，信号线束51中的接地线与信号中继盘43的框体连接即接地，其他线与信号中继盘43的插座电连接。多芯缆线52在一端设置有插头53，该插头53与信号中继盘43的插座连接。多芯缆线52的另一端与机舱控制盘15连接。由此，传感器组30与机舱控制盘15电连接。

利用如上所述的缆线布线的优点，在风力发电装置1的施工现场，可以大幅减少对信号线进行布线的劳力。即，在制造前部组件7、后部组件8、旋转组件9的工厂，进行以下所列举的连接之外的连接：

(1)利用连接器33进行的多芯缆线31、32的连接

(2)多芯缆线46的插头47向信号中继盘41的连接

(3)利用连接器36进行的多芯缆线34、35的连接

(4)多芯缆线49的插头50向信号中继盘42的连接

(5)利用连接器39进行的多芯缆线37、38的连接

(6)多芯缆线51的插头53向信号中继盘43的连接

在该状态下，前部组件7、后部组件8及旋转组件9被输送到风力发电装置1的施工现场。将前部组件7、后部组件8及旋转组件9连结并将机舱3组装到塔架2上之后，进行上述(1)-(6)的连接。根据如上所述的顺序，在风力发电装置1的施工现场，可以简单地进行缆线布线。

缆线布线所需的劳力少，这将有助于防止布线错误。在此，为了更有效地防止布线错误，优选为，连接器33、36、39及插头47、50、53构成为从物理上来防止产生布线错误。即，构成为风力发电装置1所使用的插头、插口、插座只有通过正确的组合才能进行物理连接，若如上所述构成，则可以更有效地防止布线错误。

图6A-图6D表示用于防止布线错误的连接器33、36的构成例。在此，图6A、图6B分别表示连接器33的插口33a、插头33b的构造，图6C、图6D分别表示连接器36的插口36a、插头36b的构造。如图6A所示，插口33a具有插口壳体74和插座插入件75。另一方面，如图6B所示，插头33b具有插头壳体71、插头插入件72和插脚73。在插头插入件72的外周面，设置有多个突起。在插口33a的插口壳体74和插座插入件75之间，设置有用于接收插头插入件72的槽76。槽76具有与插头插入件72的形状对应的形状。并且，在插座插入件75上设置有用于接收插脚73的插孔77。在图6A、图6B中，附图标记P₁、P₂表示为了说明插脚73、插孔77的位置而使用的假想基准面。

参照图6C、图6D，连接器36的插口36a、插头36b具有与连接器33的插口33a、插头33b类似的形状。具体地说，如图6C所示，插口36a具有插口壳体84和插座插入件85。另一方面，如图6D所示，插头36b具有插头壳体81、插头插入件82和插脚83。在插头插入件82的外周面，设置有多个突起。在插口36a的插口壳体84和插座插入件85之间，设置有用于接收插头插入件82的槽86。槽86具有与插头插入件82的形状对应的形状。并且，在插座插入件85上设置有用于接收插脚83的插孔88。在图6C、图6D中，附图标记P₁、P₂表示为了说明插脚83、插孔87的位置而使用的假想基准面。

在此，设置于插头插入件72、82外周面的突起相对于基准面P₁、P₂处于同一位置，与此相对，以基准面P₁、P₂为基准时的插脚83、插孔87的位置与插脚73、插孔77的位置不同。根据如上所述的连接器33、36的构造，连接器33、36的插头和插口只能通过正确组合来连接。对于其他插头、插口、插座，利用同样的手法也能够构成为只能通过正确组合来连接。这种情况适合于防止风力发电装置1中的布线错误。

Claims

1.一种风力发电装置的机舱的组装方法，其特征在于，具备：

（a）在工厂制造多个组件的工序；

（b）将所述多个组件从所述工厂输送到所述风力发电装置的施工现场的工序；

（c）在所述施工现场将所述多个组件连结而组装所述风力发电装置的机舱的工序；

所述（a）工序包括：

在所述多个组件中的第一组件上搭载控制装置的工序；

在所述多个组件中的第二组件上搭载第一设备的工序；

将控制装置侧连接机构与所述控制装置连接的工序；

将设备侧连接机构与所述第一设备连接的工序；

所述控制装置侧连接机构包含：第一连接要素和包含多条第一信号线的第一多芯缆线，该第一多芯缆线的一端与所述控制装置连接且另一端与所述第一连接要素连接；

所述（c）工序包括：在所述施工现场，能够通过将所述第一连接要素与所述设备侧连接机构连接而使所述控制装置和所述第一设备电气通信；

所述设备侧连接机构包含：具有插座的信号中继盘以及一端与所述信号中继盘连接且另一端与所述第一设备连接的多条第二信号线；

所述设备侧连接机构与所述控制装置侧连接机构的连接是通过使所述插座与所述第一连接要素连接而进行的；

所述第一设备包含多个传感器；

所述第一多芯缆线的所述多条第一信号线包括第一电源线；

所述设备侧连接机构的所述多条第二信号线包含与所述多个传感器分别连接的多条接地线以及与所述多个传感器分别连接的多条第二电源线；

所述多条第二电源线利用所述信号中继盘与所述第一电源线共同地连接；

所述多条接地线利用所述信号中继盘共同接地；

所述控制装置侧连接机构的所述第一多芯缆线不包括接地线。

2.如权利要求1所述的风力发电装置的机舱的组装方法，其特征在于，

所述设备侧连接机构包含：第二连接要素和包含多条信号线的第二多芯缆线，该第二多芯缆线的一端与所述第二连接要素连接且另一端与所述第一设备连接；

所述设备侧连接机构与所述控制装置侧连接机构的连接是通过使所述第一连接要素与所述第二连接要素连接而进行的。

3.如权利要求2所述的风力发电装置的机舱的组装方法，其特征在于，

还具有搭载于所述多个组件中的不是所述第一组件的组件的第二设备；

所述控制装置和所述第二设备利用第三连接要素、第三多芯缆线、第四连接要素及第四多芯缆线电连接，其中所述第三多芯缆线包含多条信号线，并且该第三多芯缆线的一端与所述控制装置连接且另一端与所述第三连接要素连接，所述第四连接要素与所述第三连接要素连接，所述第四多芯缆线包含多条信号线，并且该第四多芯缆线的一端与所述第二设备连接且另一端与所述第四连接要素连接；

所述第三连接要素构成为与所述第二连接要素物理上不能连接；

所述第四连接要素构成为与所述第一连接要素物理上不能连接。

4.如权利要求1所述的风力发电装置的机舱的组装方法，其特征在于，

所述信号中继盘的框体被接地，

所述多条接地线与所述框体共同地连接。