CN103698232B - 电缆低温扭转试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种试验设备，特别是涉及一种电缆低温扭转试验箱。该试验箱包括保温箱体、电缆束夹头、电缆提升机构、电缆扭转机构、驱动装置、制冷机组、电控系统和提升电缆的卷扬机，所述电缆束夹头与电缆提升机构连接，电缆提升机构通过离合器与电缆扭转机构连接；电缆悬垂8～9m，在驱动装置驱动下电缆扭转机构转动使电缆在保温箱体内扭转。本发明电缆低温扭转试验箱使试验人员不必登高装夹电缆、设置扭转机构的参数、运行和值守，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，通过电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，仅需在地面即可完成所有操作。

Description

电缆低温扭转试验箱

技术领域

本发明涉及一种试验设备，特别是涉及一种电缆低温扭转试验箱。

背景技术

近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。2006年全球风电资金中9%投向了中国，总额达16.2亿欧元（约162.7亿元人民币）。2007年，中国风电装机容量已排名世界第五。中国巨大的风电市场以及廉价的劳动力成本，吸引了大量国外风电巨头纷纷在中国设厂，或采取与国内企业合资的方式，生产的产品都被贴上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风机产品正在经历一个由全球制造向中国制造的转变。

风力发电中使用的风力发电机在运行过程中，风力发电机机的机舱会随风向的转变而转动从而实现对风的目的。随着风机机舱的扭动，风机塔架上部垂直敷设的电缆也将随之扭转。而且风力发电机一般运行于室外，特别是环境比较恶劣的地方，长期受到高温、低温等环境变化的影响，因此对风能有些特殊的性能要求，比如抗扭能力，耐高温、耐低温能力等。因此多数厂商在采购时都要求电缆要通过相应的标准要求，要求对电缆进行相应的试验。

风力电缆扭转试验设备包括扭转试验装置和温度控制试验装置两部分，其中扭转试验装置是用来安装样品，并且进行扭转，其扭转角度和扭转速度应可调节，温控装置是在有温度要求的试验过程中对试样提供一定的温度环境的试验装置，其温控范围是-60℃～+60℃，电缆所处位置区间温度不能超过±3℃，电缆悬挂高度不小于9m。

常温下电缆扭转试验一般先将取好的样品在环境温度中放置半小时，然后再将电缆顶端固定在扭转试验装置的转轮上，扭转装置应放置在距离下端固定支架高度为7m～9m的高度，样品下端固定在支架上，受扭样品长度为12m。转轮先顺时钟扭转1440°后再逆时针旋转相同角度使电缆恢复到原始状态，此后逆时针扭转1440°后再顺时扭转相同角度使电缆恢复到初始状态，此为一个周期，转轮的转速范围一般为360°～1080°/min，在没有特殊要求下一般试验进行3600次。

低温下扭转试验的试验安装方式与常温下的安装方式相似，但要使整个被测样品完全处于温度可控箱体内（常温下的扭转试验试样不必安装在温度控制箱内），一般是在-40℃的条件下进行试验，要求箱体内的温度应该在试样安装好算起，半小时内达到规定的试验温度，且达到试验温度后立即开始试验，扭转次数一般为500次，扭转速度一般为360°/min。

现在的风电电缆试验箱，上部高约12米处建有顶部操作间，高度相当于4楼，人员只能上去进行电缆的提升、装夹等操作，进行扭转机构的设置、运行和值守，下面则进行制冷系统的设置、运行和值守等操作，使用极为不便。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术存在的缺陷，提出一种电缆低温扭转试验箱，试验人员不必登高装夹电缆、设置扭转机构的参数、运行和值守，仅需在地面即可完成所有操作。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种电缆低温扭转试验箱，其特征在于：包括保温箱体、电缆束夹头、电缆提升机构、电缆扭转机构、驱动装置、制冷机组、电控系统和提升电缆的卷扬机，所述电缆束夹头与电缆提升机构连接，电缆提升机构通过离合器与电缆扭转机构连接；电缆悬垂8～9m，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，通过电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，在驱动装置驱动下电缆扭转机构转动使电缆在保温箱体内扭转。

作为优选，所述电缆束夹头设置有环形箍，采用螺栓将电缆束夹头夹紧。普通夹头无法牢固地悬垂装夹近200公斤重8-9米长的电缆束。

作为优选，所述电缆扭转机构包括空心扭转轴、套在空心扭转轴上的轴承和轴承座，所述空心扭转轴下端穿过保温箱体的顶部保温板，通过离合器与电缆提升机构连接。电缆提升钢绳不能被缠绕在扭转轴上面，采用空心扭转轴予以解决。

作为优选，所述电缆提升机构包括钢绳、外转筒、止推轴承和提升装置，钢绳一端与提升装置连接，另一端穿过空心扭转轴与卷扬机连接。电缆随夹头作扭转试验，往复达数万圈至数十万圈，钢绳不应被扭转，将电缆提升机构设计为外筒转动而提升装置不转动,以止推轴承承受电缆重量。

作为优选，所述提升装置包括钢绳固定轮和短轴，钢绳与短轴连接。提升电缆的钢绳与短轴可靠连接。

作为优选，所述外转筒下端设置定心结构，所述定心结构包括滑动槽，采用螺栓穿过滑动槽和电缆束夹头上设置的螺纹孔与电缆束夹头连接。装夹数量不同、规格不同的电缆束，其外径是变化的，普通夹头为一半固定，另一半平移将电缆夹紧，引起电缆束中心发生偏移，本发明设置的定心结构则解决了此问题。

作为优选，所述卷扬机的滚筒设置有钢绳随行机构，使钢绳在滚筒上均匀一致地缠绕。

作为优选，所述保温箱体为L形。

作为优选，所述保温箱体设置有竖隔板和横隔板，所述竖隔板将保温箱体竖向部分分为相通的两部分，所述横隔板将保温箱体横向部分分为相通的两部分；制冷气流能够在保温箱体内上下循环。本发明设计的制冷气流循环系统使整条电缆处于温度均匀的保温箱体内，能够使保温箱体内部区间温度差不超过±3℃。

作为优选，所述保温箱体长度为12m～13m。

本发明的有益效果：本发明电缆低温扭转试验箱使试验人员不必登高装夹电缆、设置扭转机构的参数、运行和值守，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，仅需在地面即可完成所有操作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是保温箱体外部的结构示意图；

图2是电缆束夹头的结构示意图；

图3是电缆扭转机构的结构示意图；

图4是离合器的结构示意图；

图5是电缆提升机构的结构示意图；

图6是卷扬机滚筒的结构示意图；

图7是保温箱体内部的结构示意图；

图8是提升装置的结构示意图；

图9是定心结构的结构示意图；

图中标记：1-保温箱体、2-环形箍、3-螺纹孔、4-轴承座、5-轴承、6-顶部保温板、7-空心扭转轴、8-上离合器、9-下离合器、10-止推轴承、11-提升装置、12-外转筒、13-卷扬机滚筒、14-钢绳随行机构、15-横隔板、16-竖隔板、17-短轴、18-钢绳固定轮、19-滑动槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种电缆低温扭转试验箱，包括保温箱体1、电缆束夹头、电缆提升机构、电缆扭转机构、驱动装置、制冷机组、电控系统和提升电缆的卷扬机，所述电缆束夹头与电缆提升机构连接，电缆提升机构通过离合器与电缆扭转机构连接；电缆悬垂8～9m，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，在驱动装置驱动下电缆扭转机构转动使电缆在保温箱体内扭转。

本发明电缆扭转试验箱使试验人员不必登高装夹电缆、设置扭转机构的参数、运行和值守，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，仅需在地面即可完成所有操作。

图1为保温箱体1的结构示意图，保温箱体1为L形，保温箱体1长度为12.37m。

图2为电缆束夹头的结构示意图，电缆束夹头由左右两部分组成，左右两部分配合形成固定电缆的圆柱形内腔，电缆束夹头设置有三道环形箍2防滑，放入电缆后采用四个螺栓将上下两部分夹紧。

图3是电缆扭转机构的结构示意图，所述电缆扭转机构包括空心扭转轴7、套在空心扭转轴7上的轴承5和轴承座4；空心扭转轴7的下端穿过保温箱体1的顶部保温板6，通过离合器与电缆提升机构连接。电缆提升钢绳不能被缠绕在扭转轴上面，采用空心扭转轴予以解决。

如图4所示，离合器由上离合器8和下离合器9组成，上离合器8与空心扭转轴7的下端连接，下离合器9与电缆提升机构连接，上离合器8与下离合器9齿形配合；电缆试验以左4圈右4圈为一个周期，需试验3000个周期。必须保证电缆往复数万圈的过程中，均能恢复初始位置，为此，电缆提升后采用如图4所示的离合器啮合的方式。

图5为电缆提升机构的结构示意图，所述电缆提升机构包括钢绳、外转筒12、止推轴承10和提升装置11，钢绳一端与提升装置11连接，另一端穿过空心扭转轴7与卷扬机连接;如图6所示，卷扬机滚筒13设置有钢绳随行机构14，使钢绳在卷扬机滚筒13上均匀一致地缠绕。电缆随电缆束夹头作扭转试验，往复达数万圈至数十万圈，钢绳不应被扭转，将电缆提升机构设计为外转筒12转动而提升装置11不转动,以止推轴承10承受电缆重量。

图8是提升装置的结构示意图，提升装置11包括钢绳固定轮18和短轴17，钢绳与短轴17连接。提升电缆的钢绳与短轴17可靠连接。

外转筒12下端设置有定心结构，如图9所示，所述定心结构包括滑动槽19，采用螺栓穿过滑动槽19和电缆束夹头上设置的螺纹孔3与电缆束夹头连接。装夹数量不同、规格不同的电缆束，其外径是变化的，普通夹头为一半固定，另一半平移将电缆夹紧，引起电缆束中心发生偏移，本发明设置的定心结构则解决了此问题。

图7为保温箱体内部的结构示意图，所述保温箱体1设置有竖隔板16和横隔板15，所述竖隔板16将保温箱体1竖向部分分为相通的两部分，所述横隔板15将保温箱体横向部分分为相通的两部分；采用离心风机和电机使制冷气流沿保温箱体1内部结构上下循环，图7中的箭头方向为气流循环方向。本发明设计的制冷气流循环系统使整条电缆处于温度均匀的保温箱体内，能够使保温箱体1内部区间温度差不超过±3℃。若不采用本发明保温箱体内部结构，保温箱体1内部结构上下循环困难，制冷气流沉淀在保温箱体1下部，导致保温箱体1内部区间温度差超过±3℃，不满足试验要求。

采用本发明电缆低温扭转试验箱对电缆进行试验：

试验1：

在地面将电缆固定在电缆束夹头上，通过电缆提升机构把电缆提升至保温箱体1上端，设置扭转机构的参数和试验箱温度，扭转次数为3000次，扭转速度为360°/min，试验箱温度设置-40℃，箱体内的温度应该在试样安装好算起，半小时内达到规定的试验温度，测得保温箱体1上中下三个点的温度分别-39℃、-39℃、-41℃，满足试验要求，达到试验温度后立即开始试验，试验中电缆未脱落，钢绳无扭转，电缆束中心未发生偏移，试验后电缆完好，满足标准要求。

试验2：

在地面将电缆固定在电缆束夹头上，通过电缆提升机构把电缆提升至保温箱体1上端，设置扭转机构的参数和试验箱温度，扭转次数为2000次，扭转速度为720°/min，试验箱温度设置-60℃，箱体内的温度应该在试样安装好算起，半小时内达到规定的试验温度，测得保温箱体1上中下三个点的温度分别-58℃、-60℃、-61℃，满足试验要求，达到试验温度后立即开始试验，试验中电缆未脱落，钢绳无扭转，电缆束中心未发生偏移，试验后电缆损坏，不满足标准要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆低温扭转试验箱，其特征在于：包括保温箱体、电缆束夹头、电缆提升机构、电缆扭转机构、驱动装置、制冷机组、电控系统和提升电缆的卷扬机，所述电缆束夹头与电缆提升机构连接，电缆提升机构通过离合器与电缆扭转机构连接；电缆悬垂8～9m，在地面将电缆固定在电缆束夹头上，电缆提升机构把电缆提升至保温箱体上端与电缆扭转机构自动啮合，在驱动装置驱动下电缆扭转机构转动使电缆在保温箱体内扭转。

2.根据权利要求1所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述电缆束夹头设置有环形箍，采用螺栓将电缆束夹头夹紧。

3.根据权利要求1所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述电缆扭转机构包括空心扭转轴、套在空心扭转轴上的轴承和轴承座；所述空心扭转轴下端穿过保温箱体的顶部保温板，通过离合器与电缆提升机构连接。

4.根据权利要求3所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述电缆提升机构包括钢绳、外转筒、止推轴承和提升装置，钢绳一端与提升装置连接，另一端穿过空心扭转轴与卷扬机连接。

5.根据权利要求4所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述提升装置包括钢绳固定轮和短轴，钢绳与短轴连接。

6.根据权利要求4所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述外转筒下端设置定心结构，所述定心结构包括滑动槽，采用螺栓穿过滑动槽和电缆束夹头上设置的螺纹孔与电缆束夹头连接。

7.根据权利要求1所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述卷扬机的滚筒设置有钢绳随行机构。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述保温箱体为L形。

9.根据权利要求8所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述保温箱体设置有竖隔板和横隔板，所述竖隔板将保温箱体竖向部分分为相通的两部分，所述横隔板将保温箱体横向部分分为相通的两部分；制冷气流能够在保温箱体内上下循环。

10.根据权利要求8所述的电缆低温扭转试验箱，其特征在于：所述保温箱体长度为12m～13m。