CN106253142B - 电缆的预紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电缆的预紧装置，自动化程度高，能够实现自动拉紧控制，有效兼顾电缆的拉紧质量和效率。本发明的预紧装置包括卷绕有拉绳的卷筒，所述拉绳的伸出端与待拉紧的电缆相连，以便随所述拉绳的卷绕而拉紧所述电缆，还包括用于检测所述电缆所承受拉力的拉力传感器，以及与所述拉力传感器信号连接的主控器，所述主控器中预存有所述电缆拉紧时拉力的预定值，并根据拉力的检测值与所述预定值的关系而控制动力至所述卷筒的传递。本发明采用拉力作为判断电缆是否拉紧的参考因素，然后根据拉力控制拉紧动作，相对于人工拉紧和卷扬机拉紧而言，提高了拉紧的可控性，可以兼顾拉紧效率和质量，实现了电缆拉紧的自动控制。

Description

电缆的预紧装置

技术领域

本发明涉及风力发电机组技术领域，特别是涉及一种电缆的预紧装置。

背景技术

现有风力发电机组中，主电缆在吊装之前的敷设均需要采用预紧装置，以实现电缆的拉紧。

目前，电缆的敷设主要采用人工敷设或者卷扬机敷设，人工敷设的工艺较好，但是效率差；卷扬机敷设的拉力不好控制，容易出现电缆拉伤或者拉不到位，电缆在机组运行后容易出现鼓包，从而导致电缆的性能降低，需要频繁的更换电缆，造成经济损失。

综合以上原因，现开发一种自动化程度高，可以实现主电缆的自动拉紧，自动紧固的装置，实现安装效率、安装质量的提升。

因此，如何设计一种电缆的预紧装置，以兼顾拉紧效率和质量，实现电缆预紧的自动控制，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆的预紧装置，自动化程度高，能够实现自动拉紧控制，有效兼顾电缆的拉紧质量和效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种电缆的预紧装置，包括卷绕有拉绳的卷筒，所述拉绳的伸出端与待拉紧的电缆相连，以便随所述拉绳的卷绕而拉紧所述电缆，还包括用于检测所述电缆所承受拉力的拉力传感器，以及与所述拉力传感器信号连接的主控器，所述主控器中预存有所述电缆拉紧时拉力的预定值，并根据拉力的检测值与所述预定值的关系而控制动力至所述卷筒的传递。

本发明的预紧装置，设有拉力传感器和主控器，主控器预存有电缆拉紧时所对应拉力的预定值，拉力传感器用于检测电缆所承受的拉力，并将检测值实时反馈给主控器；由于电缆通过卷绕于卷筒的拉绳进行拉紧，主控器可以根据检测值与预定值的关系判断拉绳是否拉紧，从而控制动力至卷筒的传递，进而控制卷筒停止或者继续驱动卷筒转动，以停止拉紧或者继续拉紧。

可见，拉力传感器和主控器配合，一方面实现了对拉力的实时检测，以有效控制拉力，避免压力过大而拉伤电缆；另一方面，当拉力达到预定值时说明电缆已经拉紧，避免拉力不足而影响拉紧效果；更为重要的是，本发明采用拉力作为判断电缆是否拉紧的参考因素，然后根据拉力控制拉紧动作，相对于人工拉紧和卷扬机拉紧而言，提高了拉紧的可控性，可以兼顾拉紧效率和质量，实现了电缆拉紧的自动控制。

可选地，用于驱动所述卷筒的驱动装置通过离合器与所述卷筒连接，所述主控器与所述离合器信号连接，以通过控制所述离合器的离合状态而控制动力至所述卷筒的传递与否。

可选地，所述驱动装置包括相互连接的电机和减速器，所述减速器的输出端设有与所述离合器连接的减速联轴器。

可选地，包括两个以上待拉紧的所述电缆和与各所述电缆对应连接的所述拉绳，各所述拉绳卷绕于各自的所述卷筒；所述减速器的输出端设有与各所述卷筒一一对应的所述减速联轴器。

可选地，所述拉力传感器的两端具有传力部，一端的所述传力部与所述拉绳连接，另一端的所述传力部与所述电缆连接。

可选地，还包括夹紧装置，用于将所述电缆夹紧固定在拉紧位置。

可选地，还包括与所述主控器信号连接的检测件，用于检测所述电缆是否夹紧。

可选地，所述夹紧装置包括夹紧块，所述夹紧块包括分别处于所述电缆两侧的固定块和运动块，所述运动块靠近或远离所述固定块运动，以夹紧或释放所述电缆。

可选地，所述夹紧装置还包括与所述运动块连接的丝杠，以使得所述运动块靠近或远离所述固定块；

或者，所述夹紧装置还包括与所述运动块滑动配合的滑轨，以使得所述运动块滑动靠近或远离所述固定块。

可选地，所述检测件包括设于所述固定块的第一检测件和设于所述运动块的第二检测件，以通过所述第一检测件和所述第二检测件的距离检测所述电缆是否夹紧。

附图说明

图1为本发明所提供预紧装置在一种具体实施方式中的结构示意图；

图2为图1中夹紧装置在一种设置方式中的结构示意图；

图3为本发明所提供预紧装置在一种具体实施方式中的电气控制原理示意图。

图1-3中：

电机1、联轴器2、减速器3、减速联轴器4、离合器5、卷绕轴6、卷筒7、拉绳8、拉力传感器9、夹紧装置10、电缆11、主控器12、检测件13、固定块14、运动块15、滑轨16。

具体实施方式

本发明提供了一种电缆的预紧装置，自动化程度高，能够实现自动拉紧控制，有效兼顾电缆的拉紧质量和效率。

以下结合附图，对本发明进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

本文所述的第一、第二等词仅为了区分结构相同或类似的不同部件，或者相同或类似的不同结构，不表示对顺序的特殊限定。

本文所述的信号连接是指，以有线或者无线实现信号传递的一种连接方式。

如图1所示，本发明提供了一种电缆的预紧装置，可以用于风力发电机组塔筒的电缆11敷设时的拉紧，该预紧装置包括卷绕有拉绳8的卷筒7，该拉绳8具有伸出卷筒7的伸出端，具体可以绳头伸出卷筒7形成伸出端，并以伸出端与待拉紧的电缆11连接；卷筒7朝向收绳方向转动时，带动拉绳8进一步卷绕于卷筒7，收绳方向对应于电缆11的拉紧方向，则随着拉绳8的卷绕，电缆11被拉紧。

具体而言，本发明还包括主控器12和拉力传感器9，拉力传感器9用于检测电缆11所承受的拉力，或者用于检测拉紧电缆11的拉力，该拉力传感器9可以与主控器12信号连接；主控器12用于实现电缆11预紧的控制，将电缆11拉紧时对应的拉力作为拉力的预定值，可以将该预定值预存在主控器12中，拉力传感器9用于将拉力的检测值传递给主控器12，主控器12将检测值与预定值比较，并根据检测值是否达到预定值判断电缆11是否拉紧，当判断电缆11被拉紧时，主控器12发出停止动力传递的控制指令，以停止动力至卷筒7的传递，使得电缆11保持在拉紧位置，当判断电缆11没有拉紧时，主控器12控制动力继续向卷筒7传递，以进一步拉紧电缆11。

当检测值达到预定值时，即检测值大于等于预定值时，主控器12发出停止驱动的控制指令，以停止动力至卷筒7的传递，使得卷筒7停止在电缆11拉紧的位置；当检测值未达到预定值时，即检测值小于预定值，说明电缆11没有拉紧，此时，主控器12发出继续驱动的控制指令，使得动力持续地传递至卷筒7，驱动卷筒7继续朝向收绳方向转动，以进一步收紧电缆11。

其中，拉力传感器9是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，在其结构中包括力敏器件和传力部，在力敏器件中含有压电片、压电片垫片，传力部也称为拉力传递部分，通常设有两个，处于拉力传感器9的两端，可以包括基板部分和边缘传力部分。

使用时，电缆11水平放置，电缆11的一端固定，形成固定端，另一端作为拉紧端，通过拉力传感器9与拉绳8连接，随着拉绳8的收紧而被拉紧；此时，拉力传感器9的两端可以分别对应拉绳8和电缆11，拉力传感器9一端的传力部与拉绳8连接，另一端的传力部与电缆11的拉紧端连接，拉绳8处于拉力传感器9的一端，电缆11处于拉力传感器9的另一端，即拉绳8和电缆11分别与各自同端的传力部连接，拉力传感器9相当于一个中间传力部件，并在传递拉力的过程中，通过力敏器件检测该拉力的大小，测量此时的拉力，即为电缆11所受到的拉力。

由于拉绳8与电缆11同向拉伸，两者相互作用，构成一对作用力与反作用力，故可以通过检测拉绳8的拉力或者电缆11的拉力作为衡量电缆11所承受拉力的检测值，不限于仅检测电缆11的拉力。尤其是，可以将拉力传感器9设置在拉绳8与电缆11的连接处，通过拉力传感器9实现拉绳8与电缆11的连接，一方面提高了连接可靠性，省去了连接件；另一方面，拉力传感器9处于拉力的传递环节，能够更加精准地检测拉力，并将该拉力稳定可靠地传递给电缆11。

主控器12可以为任意形式的控制器，可以包括用于预存拉力的预定值的预存单元，以及用于判断拉力的检测值是否达到预定值的判断单元，还可以接收和发出信号的信号传递单元等。

本发明还设有用于驱动卷筒7转动的驱动装置，该驱动装置通过该离合器5与卷筒7连接，以实现与卷筒7的可分离连接；主控器12与离合器5信号连接，以便向离合器5发出分离或接合的指令，控制离合器5的离合状态，进而通过离合器5控制驱动装置的驱动力至卷筒7的传递与否。此处离合器5的离合状态包括分离和接合两种状态。

驱动装置具体可以通过离合器5与卷筒7的卷绕轴6连接，该卷绕轴6与卷筒7同轴设置，能够带动卷筒7转动，则离合器5与卷绕轴6离合时，能够将驱动力传递至卷绕轴6，使得卷绕轴6带动卷筒7转动，进而实现拉绳8的收紧与放松。

驱动装置可以包括电机1和减速器3，电机1通过联轴器2与减速器3的输入端连接，将动力传递给减速器3，减速器3的输出端设有减速联轴器4，该减速联轴器4是指设于减速器3的联轴器2，可以参照现有技术中的联轴器2进行设置，不是一个区别于现有技术的新型联轴器2；减速联轴器4与离合器5连接，进而通过离合器5与卷筒7的卷绕轴6连接，通过电机1-减速器3-离合器5-卷绕轴6实现动力的传递，且在该动力传递环节中，通过控制离合器5的离合状态控制动力的传递与否，以驱动或停止驱动卷筒7转动。

具体地，可以设置两个以上的卷筒7，各卷筒7上的拉绳8分别对应连接一个电缆11，以同时实现多个电缆11的拉紧；此时，减速器3的输出端可以设置两个以上的减速联轴器4，每个减速联轴器4对应连接一个离合器5，并通过各离合器5与各自对应的卷筒7连接，以便将动力传递至各卷筒7，实现各卷筒7的驱动。换言之，减速联轴器4、离合器5和卷绕轴6一一对应设置，以实现对各电缆11的分别拉紧。

当需要对两个以上的电缆11进行拉紧时，即可设置相应个数的减速联轴器4，每个减速联轴器4通过对应的离合器5与一个卷筒7的卷绕轴6连接，以实现对各卷筒7的同时控制。此时，主控器12与各离合器5信号连接，可以分别控制各离合器5的离合状态，以便根据需要控制卷筒7转动或停止，实现单个电缆11拉紧的独立控制，使得各电缆11在实现同时拉紧的情况下互不干涉。

在图1所示的实施例中，以三个电缆11同时拉紧为例，减速器3可以设置三个减速联轴器4，每个减速联轴器4对应地连接有一个离合器5，并通过各自的离合器5与各自对应卷筒7的卷绕轴6连接，实现三个电缆11的同时拉紧三个减速联轴器4的转速可以保持一致，以提高各电缆11拉紧的同步性，提高拉紧效率。

当其中一个电缆11拉紧时，主控器12控制与该电缆11相连的离合器5分离，切断卷筒7与驱动装置的连接，停止动力至该卷筒7的传递，进而将卷筒7停止在电缆11拉紧的位置，而与其他未拉紧电缆11相连的离合器5仍然处于接合位置，以使得动力不断地传递至其他卷筒7，持续进行拉紧，直至完成拉紧后控制离合器5分离。

在上述基础上，本发明还包括夹紧装置10，当电缆11拉紧后，夹紧装置10将电缆11夹紧固定在拉紧所对应的位置。其中，电缆11拉紧后所对应的位置即为拉紧位置，夹紧装置10能够将电缆11夹紧固定在该拉紧位置。

还可以包括与主控器12信号连接的检测件13，用于检测电缆11是否夹紧，即夹紧装置10是否已经夹紧电缆11，以保证电缆11敷设的安全可靠性，避免出现“假夹紧”或者夹紧不到位，还可以避免因为夹紧不到位而影响电缆11的拉紧效果，导致重复拉紧作业。

具体而言，夹紧装置10可以包括夹紧块，该夹紧块包括相对设置的运动块15和固定块14，两者分别处于电缆11的两侧，运动块15能够靠近或者远离固定块14运动，以夹紧或释放电缆11。当电缆11拉紧后，可以控制运动块15靠近固定块14运动，进而夹紧电缆11。此时可以控制固定块14的位置，将固定块14设置在电缆11的侧面，具体可以对电缆11施加一定的挤压力，以朝向运动块15的方向挤压电缆11，运动块15则朝向固定块14的方向挤压电缆11，最终将电缆11夹紧固定。

固定块14和运动块15可以设置与电缆11相匹配的夹紧位，以圆形的电缆11为例，固定块14和运动块15可以具有相对设置的半圆弧，能够匹配地包覆于电缆11的外周，以向内夹紧电缆11；固定块14的半圆弧与运动块15的半圆弧可以对接，以便将电缆11夹紧在两者之间，或者，两个半圆弧也可以不对接，而是与电缆11的一部分形成弧面配合，以提高夹紧的稳定性。

为实现对运动块15的驱动，夹紧装置10可以包括滑轨16，并通过运动块15与滑轨16滑动配合，通过驱动运动块15沿滑轨16滑动而靠近或远离固定块14，以实现电缆11的夹紧或释放；此时，滑轨16由运动块15朝向固定块14延伸，或者说，滑轨16的延伸方向处于运动块15至固定块14的连接线上。在此种设置方式中，运动块15具体可以为滑块的结构形式，与滑轨16实现滑动配合。

在另一种设置方式中，本发明的夹紧装置10还可以包括丝杠，丝杠与运动块15轴向移动、周向可转动连接，以便在丝杠转动的过程中，驱动运动块15沿丝杠的轴向移动，丝杠的轴向处于运动块15与固定块14的连接线方向上，当运动块15沿丝杠轴向移动时，即可靠近或远离固定块14，也就是说，通过丝杠驱动运动块15靠近或远离固定块14移动，进而实现电缆11的夹紧或释放。在此种设置方式中，运动块15具体可以通过螺母螺接于丝杠，在丝杠转动过程中，螺母能够相对丝杠周向转动，并可以在转动的同时受到丝杠的驱动而沿丝杠的轴向移动。

在上述第一种设置方式中，夹紧装置10还可以设置锁固件等实现运动块15的定位，将运动块15固定在夹紧电缆11的位置；该锁固件可以为定位挡块、定位销等。或者是，采用伺服电机作为驱动运动块15运动的动力部件，主控器12可以与该伺服电机信号连接，当检测到电缆11夹紧时，主控器12控制该伺服电机停止工作，使得伺服电机的电磁刹车动作，从而将运动块15锁定在该夹紧位置。

在第二种设置方式中，由于丝杠设有螺纹，运动块15可以通过螺纹进行自锁，以将电缆11夹紧定位在拉紧位置，实现运动块15的定位。由于丝杠的结构较为常规，本文没有对采用丝杠的设置方式给出单独的结构示意图说明。

不管夹紧装置10采用何种形式，本领域技术人员均可以采用其他驱动部件对丝杠或运动块15进行驱动，如液压缸、气缸等。

当夹紧块包括固定块14和运动块15时，检测件13可以包括设于固定块14的第一检测件和设于运动块15的第二检测件，该第一检测件和第二检测件可以为位置传感器，通过第一检测件和第二检测件之间的距离检测电路是否夹紧。

例如，可以根据电缆11的直径设置夹紧时第一检测件和第二检测件的预定距离，当检测发现第一检测件和第二检测件的距离大于该预定距离时，说明未夹紧，当距离小于等于该预定距离时，说明电缆11已经夹紧。所述预定距离根据电缆11的尺寸、第一检测件和第二检测件的安装位置等进行设定，以准确判断电缆11的夹紧情况。

实际上，第一检测件和第二检测件的形式不限于位置传感器，只要能够实现信号交互以及距离反馈的检测部件均可以，如距离传感器等。

尤其是，检测件13、夹紧装置10与拉力传感器9能够互相配合，进而提高拉紧稳定性和夹紧可靠性。首先，拉力传感器9检测到电缆11拉紧后，将信号传递给主控器12，主控器12控制夹紧装置10将拉紧的电缆11夹紧，并通过检测件13判断是否夹紧，并在夹紧后才切断动力至卷筒7的传递，停止进行拉紧动作。一方面，检测件13的设置可以保证夹紧可靠性；另一方面，当夹紧后，才控制卷筒7停止，提高了电缆11敷设的安全性，避免电缆11松脱；而夹紧装置10能够对拉紧后的电缆11进行夹紧定位，避免拉紧的电缆11长时间占用驱动装置，提高驱动装置的利用率，节约能源，还可以避免电缆11拉伤。

结合图3，以用于风力发电机组塔筒的电缆敷设为例，对本发明的电气控制原理进行说明。

启动电机1，通过电机1带动减速器3运动，可以通过减速器3内部齿轮的组合，使得各减速联轴器4等速运行，通过减速联轴器4和离合器5传动，使得三个卷筒7同时运动，进而拉动各卷筒7上的拉绳8卷绕，使得电缆11逐步拉紧；拉力传感器9用于电缆11所承受拉力的检测，当电缆11的拉力达到预设值时，拉力传感器9反馈数字量信号或者模拟量信号给主控制器，主控制器接收信号后，发送夹紧动作指令给夹紧装置10，控制夹紧装置10动作，对电缆11进行夹紧；通过位置传感器等检测件13检测电缆11是否夹紧，若已经夹紧，则反馈信号给主控制器；主控制器发送停止指令给离合器5，离合器5执行分离动作，停止动力至卷筒7的传递，使得卷筒7停止工作。

同时，未拉紧的电缆所对应的卷筒7仍处于工作状态，并在拉紧后执行以上操作，使得三个电缆11完成夹紧。当各电缆11均拉紧且夹紧定位后，可以关闭电机1，便于操作人员对电缆11进行敷设和紧固。

需要说明的是，鉴于主控器和检测件的位置、连接关系以及结构较为复杂，且均可以参照现有技术进行设置，本文没有给出结构示意图进行说明。

以上对本发明所提供电缆的预紧装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电缆的预紧装置，包括卷绕有拉绳(8)的卷筒(7)，所述拉绳(8)的伸出端与待拉紧的电缆(11)相连，以便随所述拉绳(8)的卷绕而拉紧所述电缆(11)，其特征在于，还包括用于检测所述电缆(11)所承受拉力的拉力传感器(9)，以及与所述拉力传感器(9)信号连接的主控器(12)，所述主控器(12)中预存有所述电缆(11)拉紧时拉力的预定值，并根据拉力的检测值与所述预定值的关系而控制动力至所述卷筒(7)的传递；所述拉力传感器(9)的两端具有传力部，一端的所述传力部与所述拉绳(8)连接，另一端的所述传力部与所述电缆(11)连接。

2.如权利要求1所述的预紧装置，其特征在于，用于驱动所述卷筒(7)的驱动装置通过离合器(5)与所述卷筒(7)连接，所述主控器(12)与所述离合器(5)信号连接，以通过控制所述离合器(5)的离合状态而控制动力至所述卷筒(7)的传递与否。

3.如权利要求2所述的预紧装置，其特征在于，所述驱动装置包括相互连接的电机(1)和减速器(3)，所述减速器(3)的输出端设有与所述离合器(5)连接的减速联轴器(4)。

4.如权利要求3所述的预紧装置，其特征在于，包括两个以上待拉紧的所述电缆(11)和与各所述电缆(11)对应连接的所述拉绳(8)，各所述拉绳(8)卷绕于各自的所述卷筒(7)；所述减速器(3)的输出端设有与各所述卷筒(7)一一对应的所述减速联轴器(4)。

5.如权利要求1-4任一项所述的预紧装置，其特征在于，还包括夹紧装置(10)，用于将所述电缆(11)夹紧固定在拉紧位置。

6.如权利要求5所述的预紧装置，其特征在于，还包括与所述主控器(12)信号连接的检测件(13)，用于检测所述电缆(11)是否夹紧。

7.如权利要求6所述的预紧装置，其特征在于，所述夹紧装置(10)包括夹紧块，所述夹紧块包括分别处于所述电缆(11)两侧的固定块(14)和运动块(15)，所述运动块(15)靠近或远离所述固定块(14)运动，以夹紧或释放所述电缆(11)。

8.如权利要求7所述的预紧装置，其特征在于，所述夹紧装置(10)还包括与所述运动块(15)连接的丝杠，以使得所述运动块(15)靠近或远离所述固定块(14)；

或者，所述夹紧装置(10)还包括与所述运动块(15)滑动配合的滑轨(16)，以使得所述运动块(15)滑动靠近或远离所述固定块(14)。

9.如权利要求7所述的预紧装置，其特征在于，所述检测件(13)包括设于所述固定块(14)的第一检测件和设于所述运动块(15)的第二检测件，以通过所述第一检测件和所述第二检测件的距离检测所述电缆(11)是否夹紧。