CN113586328B - 风轮组件及风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风轮组件及风机，涉及风机领域。该风轮组件，根部平台和轮毂腹板之间设置有避雷装置，避雷装置包括避雷电缆和至少一组吊挂组件，吊挂组件固设于叶片根部的内壁，用于吊挂避雷电缆；避雷电缆靠近轮毂腹板的一侧与轮毂腹板连接，靠近根部平台的一侧穿过根部平台。该风轮组件中，避雷装置的避雷电缆位于根部平台和轮毂腹板之间的部分悬挂于避雷装置中的吊挂组件，吊挂组件则固设于叶片根部的内壁，即，避雷电缆悬吊于根部平台和轮毂腹板之间，且由于吊挂组件的限制，避雷电缆的位置比较稳定，从而，在开桨及变桨过程中，避雷电缆有序扭动，不会与其他零部件产生干涉，进而自身不易损坏，也不易导致风轮组件的其他零部件损坏。

Description

风轮组件及风机
技术领域
本发明涉及风机的技术领域，具体而言，涉及一种风轮组件及风机。
背景技术
风力发电机组直立于地表之上，由于其在空间上相对孤立，高度很高，叶片、轮毂罩、机舱罩等暴露在机组外侧的部件由不能承受直击雷或传导直击雷电流的复合材料制成，并且在机组运行时，风轮处于快速旋转状态，所以，风力发电机组相对于其它建筑物来说，容易遭到雷击。
因此，在风力发电机组从叶尖到塔底之间需要设置导电性能优异的避雷通路。现有技术中，建立从叶片根部到轮毂之间的避雷通路，主要有三种方式：一是将叶片根部的避雷电缆连接到叶片根部的法兰盘或特定螺栓上，通过法兰盘或特定螺栓与轮毂上的变桨轴承接触，变桨轴承再与轮毂内侧的导电板连接；二是将叶片根部的避雷电缆连接到叶片根部的法兰盘，法兰盘连接叶片根部外圈的导电板，导电板接触连接轮毂上的碳刷；三是将叶片根部的避雷电缆直接连接到轮毂腹板上。
风力发电机组运行时，叶片在随轮毂作顺时针旋转的同时，还会随变桨轴承沿变桨轴做90度范围内的旋转。现有技术中的第一种方式，雷电流会对变桨轴承的滚珠、滚道产生损伤，从而影响变桨轴承的使用寿命；第二种方式，碳刷在摩擦接触传导雷电流时会产生电弧，从而加剧碳刷磨损，需要经常更换碳刷；第三种方式，避雷电缆容易断裂，并损伤轮毂内侧电器元件。即，现有技术中的风轮组件，避雷装置容易导致风轮组件损坏或自身容易损坏。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种风轮组件，以解决现有技术中存在的风轮组件的避雷装置容易导致风轮组件损坏或自身容易损坏的技术问题。
本发明提供的风轮组件，所述风轮组件的叶片根部设置有根部平台，所述风轮组件的轮毂设置有轮毂腹板，所述叶片根部与所述轮毂通过变桨轴承连接，所述根部平台和所述轮毂腹板之间设置有避雷装置，所述避雷装置包括避雷电缆和至少一组吊挂组件，所述吊挂组件固设于所述叶片根部的内壁，用于吊挂所述避雷电缆；所述避雷电缆靠近所述轮毂腹板的一侧与所述轮毂腹板连接，靠近所述根部平台的一侧穿过所述根部平台。
进一步地，所述吊挂组件包括基座和吊臂，所述基座固设于所述叶片根部的内壁，所述吊臂的顶端连接于所述基座，所述吊臂的底端设置有过线孔，所述避雷电缆自所述过线孔穿过。
进一步地，所述吊臂的顶端铰接于所述基座；
所述吊挂组件的数量为多组，沿所述变桨轴承的轴向，多组所述吊挂组件间隔设置且相互之间相位差为零；
所述避雷电缆依次穿过各所述吊挂组件的过线孔。
进一步地，所述基座的底部设置有吊环，所述吊臂的顶端铰接于所述吊环。
进一步地，所述吊环设置有限位块，所述限位块用于限制所述吊臂的摆动角度。
可选地，所述吊臂的顶端固接于所述基座；
所述吊挂组件的数量为多组，沿所述变桨轴承的轴向，多组所述吊挂组件间隔设置；自所述根部平台至所述轮毂腹板，多组所述吊挂组件沿所述叶片根部的转动方向依次错位设置；
所述避雷电缆依次穿过各所述吊挂组件的过线孔。
进一步地，所述避雷装置还包括第一固线圈，所述第一固线圈的内侧为柔性材料层，所述根部平台开设有贯穿孔，所述第一固线圈安装于所述贯穿孔内，所述避雷电缆自所述第一固线圈内穿过。
进一步地，所述避雷装置还包括第二固线圈，所述第二固线圈的内侧为柔性材料层，所述第二固线圈的侧面开设有开口，所述第二固线圈的一端固设于所述轮毂腹板；所述避雷电缆自所述第二固线圈的另一端穿入所述第二固线圈且自所述开口穿出所述第二固线圈后固接于所述轮毂腹板。
进一步地，所述避雷电缆的长度为所述根部平台的贯穿孔至所述避雷电缆在所述轮毂腹板上的固定点的距离的1-1.5倍。
本发明提供的风轮组件，能够产生以下有益效果：
本发明提供的风轮组件，根部平台和轮毂腹板之间设置有避雷装置，其中的避雷电缆靠近轮毂的一侧与轮毂腹板连接，靠近根部平台的一侧穿过根部平台，而位于根部平台和轮毂腹板之间的部分则悬挂于避雷装置中的吊挂组件，吊挂组件则固设于叶片根部的内壁，即，避雷电缆悬吊于根部平台和轮毂腹板之间，且由于吊挂组件的限制，避雷电缆的位置比较稳定，从而，在开桨及变桨过程中，避雷电缆有序扭动，不会与其他零部件产生干涉，进而自身不易损坏，也不易导致风轮组件的其他零部件损坏。
本发明的第二个目的在于提供一种风机，以解决现有技术中存在的风轮组件的避雷装置容易导致风轮组件损坏或自身容易损坏的技术问题。
本发明提供的风机，包括上述的风轮组件。该风机具有上述的风轮组件的全部优点，故在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的风轮组件的局部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的风轮组件的吊挂组件的结构示意图。
附图标记说明：
100-叶片根部；110-根部平台；
200-轮毂；210-轮毂腹板；
300-变桨轴承；
400-吊挂组件；410-基座；420-吊环；430-吊臂；431-铰接孔；432- 过线孔；433-过线圈；440-铰接轴；450-固定件；
500-避雷电缆；
610-第一固线圈；611-外圈；612-内圈；620-第二固线圈；630-固线件；
700-防雨罩；800-轮毂罩。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种风轮组件，如图1所示，该风轮组件的叶片根部100 设置有根部平台110，风轮组件的轮毂200设置有轮毂腹板210，叶片根部 100与轮毂200通过变桨轴承300连接，根部平台110和轮毂腹板210之间设置有避雷装置，避雷装置包括避雷电缆500和至少一组吊挂组件400，吊挂组件400固设于叶片根部100的内壁，用于吊挂避雷电缆500；避雷电缆 500靠近轮毂腹板210的一侧与轮毂腹板210连接，靠近根部平台110的一侧穿过根部平台110。
本实施例提供的风轮组件，根部平台110和轮毂腹板210之间设置有避雷装置，其中的避雷电缆500靠近轮毂200的一侧与轮毂腹板210连接，靠近根部平台110的一侧穿过根部平台110，而位于根部平台110和轮毂腹板210之间的部分则悬挂于避雷装置中的吊挂组件400，吊挂组件400则固设于叶片根部100的内壁，即，避雷电缆500悬吊于根部平台110和轮毂腹板210之间，且由于吊挂组件400的限制，避雷电缆500的位置比较稳定，从而，在开桨及变桨过程中，避雷电缆500有序扭动，不会与其他零部件产生干涉，进而自身不易损坏，也不易导致风轮组件的其他零部件损坏。
更具体地，本实施例中，继续如图1所示，吊挂组件400为四组，但是，在本申请的其他实施例中，吊挂组件400的数量不限于四组，例如：吊挂组件400的数量为三组。
具体地，本实施例中，如图2所示，吊挂组件400包括基座410和吊臂430，基座410固设于叶片根部100的内壁，吊臂430的顶端连接于基座 410，吊臂430的底端设置有过线孔432，避雷电缆500自过线孔432穿过。此种设置形式下，过线孔432对避雷电缆500形成可靠的限位作用，使得避雷电缆500即使在晃动中也不会从吊臂430掉落。
具体地，本实施例中，基座410通过固定件450固定于叶片根部100 的内壁。
更具体地，固定基座410时，可以先使用粘接剂进行初步固定，然后在基座410顶端的侧壁和叶片根部100的内壁之间手糊多层双轴玻纤织物，而双轴玻纤织物固化后形成玻璃钢，也即固定件450。
具体地，本实施例中，如图1和图2所示，吊臂430的顶端铰接于基座410；沿变桨轴承300的轴向，四组吊挂组件400间隔设置且相互之间相位差为零；避雷电缆500依次穿过各吊挂组件400的过线孔432。此种设置形式下，在开桨及变桨过程中，吊臂430能够在一定范围内随叶片转动，从而能够有效减小叶片转动时对避雷电缆500的拉扯，对避雷电缆500形成保护。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，当吊挂组件400采取上述排布方式时，吊臂430的顶端也可以直接固接于基座410。
具体地，本实施例中，如图2所示，基座410的底部设置有吊环420，吊臂430的顶端铰接于吊环420。当然，在本申请的其他实施例中，吊臂 430的顶端也可以直接铰接于基座410。
具体地，本实施例中，吊环420可以设置有螺杆，而基座410可以设置有螺孔，吊环420与基座410螺纹连接。如此设置，吊环420的安装快速高效。
更具体地，本实施例中，如图2所示，吊臂430的顶端设置有铰接孔 431，避雷装置还包括铰接轴440，铰接轴440穿过铰接孔431和吊环420 的中心孔，即，吊臂430通过铰接轴440铰接于吊环420。
优选地，本实施例中，如图2所示，过线孔432的孔壁设置有过线圈 433，过线圈433由橡胶等柔性材质制成，避雷电缆500穿过过线圈433。
具体地，本实施例中，吊环420设置有限位块，限位块用于限制吊臂 430的摆动角度。
更具体地，沿铰接轴440的轴线，限位块设置于吊环420靠近吊臂430 的一侧，限位块的数量为两个，吊臂430位于两个限位块之间，并在两个限位块之间摆动。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，吊环420还可以设置为空心弧形的结构，铰接轴440位于空心弧形内，而空心弧形所对的圆心角的大小则依据吊臂430的摆动角度而定。即，只要吊环420的结构能够限制吊臂430的摆动角度，本申请对吊环420的具体结构可以不作限制。
具体地，本实施例中，避雷装置还包括第一固线圈610，第一固线圈 610的内侧为柔性材料层，根部平台110开设有贯穿孔，第一固线圈610安装于贯穿孔内，避雷电缆500自第一固线圈610内穿过。此种设置形式下，第一固线圈610对避雷电缆500形成保护作用，能够有效避免贯穿孔孔壁对避雷电缆500的刮破或割伤等。
更具体地，第一固线圈610可以包括外圈611和内圈612，其中，内圈 612由柔性材料制成，而外圈611的硬度大于内圈612的硬度、小于根部平台110的硬度。如此设置，根部平台110、外圈611、内圈612的硬度依次减小，既能够实现第一固线圈610与根部平台110之间的可靠连接，也能够对避雷电缆500形成可靠保护。
具体地，本实施例中，避雷装置还包括第二固线圈620，第二固线圈620的内侧为柔性材料层，第二固线圈620的侧面开设有开口，第二固线圈 620的一端固设于轮毂腹板210；避雷电缆500自第二固线圈620的另一端穿入第二固线圈620且自开口穿出第二固线圈620后固接于轮毂腹板210。
更具体地，本实施例中，第二固线圈620除开口外，其他结构可以与第一固线圈610相同。
具体地，本实施例中，避雷电缆500的长度为根部平台110的贯穿孔至避雷电缆500在轮毂腹板210上的固定点的距离的1-1.5倍。如此设置，在开桨及变桨过程中，避雷电缆500具有足够的长度余量随叶片转动，从而能够有效避免拉扯避雷电缆500而导致避雷电缆500断裂或脱离轮毂腹板210等情况的发生，同时也不至于因长度过长而与其他零部件产生干涉。
在本申请的其他实施例中，自根部平台110至轮毂腹板210，多组吊挂组件400还可以沿叶片根部100的转动方向依次错位设置，此时，优选地，吊臂430的顶端可以固接于基座410，以避免吊臂430的底端与叶片根部 100的内壁接触。
本实施例提供的风轮组件，使用者可以按照以下步骤进行装配：
S110，固有部件组装。将叶片根部100与轮毂200上的变桨轴承300 对零，将已安装于叶片根部100外侧的防雨罩700搭接于轮毂罩800，然后使用螺栓、螺母、垫片等紧固件将叶片根部100固定连接于变桨轴承300；
S120，安装基座410。沿零刻度在叶片根部100的压力面和吸力面之间用记号笔画一直线，从根部平台110起，每隔200mm，在直线上画一个记号点，在记号点刮涂2mm厚的粘接剂，将基座410进行初步固定；然后，在基座410的侧壁和叶片根部100的内壁之间，手糊四层双轴玻纤织物，双轴玻纤织物固化后形成玻璃钢，对基座410形成可靠固定。
S130，安装吊环420。将吊环420上螺杆端部的1/3涂抹螺纹紧固胶，并拧入基座410的螺孔中。
S140，安装过线圈433。采用泡胶棉缠绕吊臂430一端的过线孔432，泡胶棉位于过线孔432内的部分形成过线圈433，位于过线孔432外的部分对吊臂430的端部形成防护。
S150，安装吊臂430。使用铰接轴440及配套螺母螺帽将长度分别为 1080mm、1090mm、1100mm、1110mm的四根吊臂430依次安装在四个吊环420 上。
S160，安装第一固线圈610和第二固线圈620的外圈。在根部平台110 靠近中心的位置钻贯穿孔，直径为30mm，内侧刮涂2mm厚的粘接剂，将油尼龙材质的外圈611插入到贯穿孔内，并与根部平台110的内侧面平齐，超出外侧面20mm。在轮毂腹板210上通过预制的卡槽安装油尼龙材质的外圈，该外圈预留避雷电缆500穿过的开口。
S170，安装第一固线圈610和第二固线圈620的内圈。用泡胶棉贴敷在外圈的内壁上，形成内圈，其中，第二固线圈620的内圈预留避雷电缆 500穿过的开口。
S180，安装避雷电缆500。避雷电缆500的长度为开桨到收桨过程中轮毂腹板210电缆接口到根部平台110电缆出入口的最长距离。将避雷电缆 500从根部平台110上的内圈612中穿进，并依次穿过吊臂430上的过线圈 433，再穿过第二固线圈620及其上的开口，最终通过避雷电缆固定用螺栓螺母将避雷电缆500固定在轮毂腹板210上。
S190，检测轮毂腹板210到叶片内腔内避雷电缆的电阻，如小于等于 50mΩ，则装配完成且合格。
当然，使用者还可以按照以下步骤进行装配：
S210，固有部件组装。将叶片根部100与轮毂200上的变桨轴承300 对零，将已安装于叶片根部100外侧的防雨罩700搭接于轮毂罩800，然后使用螺栓、螺母、垫片等紧固件将叶片根部100固定连接于变桨轴承300；
S220，安装基座410。沿零刻度在叶片根部100的压力面和吸力面之间用记号笔画一直线，从根部平台110起，隔300mm，在距直线400mm处的压力面上画第一个记号点；从根部平台110起，隔600mm，在直线上画第二个记号点；从根部平台110起，隔900mm，在距直线400mm处的吸力面上画第三个记号点；在记号点刮涂2mm厚的粘接剂，将基座410进行初步固定；然后，在基座410的侧壁和叶片根部100的内壁之间，手糊六层双轴玻纤织物，双轴玻纤织物固化后形成玻璃钢，对基座410形成可靠固定。
S230，安装吊环420。将吊环420上螺杆端部的1/3涂抹螺纹紧固胶，并拧入基座410的螺孔中。
S240，安装过线圈433。采用泡胶棉缠绕吊臂430一端的过线孔432，泡胶棉位于过线孔432内的部分形成过线圈433，位于过线孔432外的部分对吊臂430的端部形成防护。
S250，安装吊臂430。使用铰接轴440及配套螺母螺帽将长度分别为 1150mm、1095mm、1180mm的三根吊臂430依次安装在三个吊环420上。
S260，安装第一固线圈610和第二固线圈620的外圈。在根部平台110 靠近中心的位置钻贯穿孔，直径为30mm，内侧刮涂2mm厚的粘接剂，将油尼龙材质的外圈611插入到贯穿孔内，并与根部平台110的内侧面平齐，超出外侧面30mm。在轮毂腹板210上通过预制的卡槽安装油尼龙材质的外圈，该外圈预留避雷电缆500穿过的开口。
S270，安装第一固线圈610和第二固线圈620的内圈。用泡胶棉贴敷在外圈的内壁上，形成内圈，其中，第二固线圈620的内圈预留避雷电缆 500穿过的开口。
S280，安装避雷电缆500。避雷电缆500的长度为开桨到收桨过程中轮毂腹板210电缆接口到根部平台110电缆出入口的最长距离，再加20cm余量。将避雷电缆500从根部平台110上的内圈612中穿进，并依次穿过吊臂430上的过线圈433，再穿过第二固线圈620及其上的开口，最终通过避雷电缆固定用螺栓螺母将避雷电缆500固定在轮毂腹板210上。
S290，检测轮毂腹板210到叶片内腔内避雷电缆的电阻，如小于等于 50mΩ，则装配完成且合格。
由以上可以看出，本申请提供的风轮组件不但使用时可靠，而且装配时易操作、效率也高。
本实施例还提供一种风机，包括上述的风轮组件。该风机具有上述的风轮组件的全部优点，故在此不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种风轮组件，所述风轮组件的叶片根部(100)设置有根部平台(110)，所述风轮组件的轮毂(200)设置有轮毂腹板(210)，所述叶片根部(100)与所述轮毂(200)通过变桨轴承(300)连接，其特征在于，所述根部平台(110)和所述轮毂腹板(210)之间设置有避雷装置，所述避雷装置包括避雷电缆(500)和多组吊挂组件(400)，所述吊挂组件(400)固设于所述叶片根部(100)的内壁，用于吊挂所述避雷电缆(500)；所述避雷电缆(500)靠近所述轮毂腹板(210)的一侧与所述轮毂腹板(210)连接，靠近所述根部平台(110)的一侧穿过所述根部平台(110)；
所述吊挂组件(400)包括基座(410)和吊臂(430)，所述基座(410)固设于所述叶片根部(100)的内壁，所述吊臂(430)的底端设置有过线孔(432)；
所述吊臂(430)的顶端铰接于所述基座(410)；
沿所述变桨轴承(300)的轴向，多组所述吊挂组件(400)间隔设置且相互之间相位差为零；
所述避雷电缆(500)依次穿过各所述吊挂组件(400)的过线孔(432)；
所述避雷电缆(500)的长度为所述根部平台(110)的贯穿孔至所述避雷电缆(500)在所述轮毂腹板(210)上的固定点的距离的1-1.5倍。
2.根据权利要求1所述的风轮组件，其特征在于，所述基座(410)的底部设置有吊环(420)，所述吊臂(430)的顶端铰接于所述吊环(420)。
3.根据权利要求2所述的风轮组件，其特征在于，所述吊环(420)设置有限位块，所述限位块用于限制所述吊臂(430)的摆动角度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的风轮组件，其特征在于，所述避雷装置还包括第一固线圈(610)，所述第一固线圈(610)的内侧为柔性材料层，所述根部平台(110)开设有贯穿孔，所述第一固线圈(610)安装于所述贯穿孔内，所述避雷电缆(500)自所述第一固线圈(610)内穿过。
5.根据权利要求1-3任一项所述的风轮组件，其特征在于，所述避雷装置还包括第二固线圈(620)，所述第二固线圈(620)的内侧为柔性材料层，所述第二固线圈(620)的侧面开设有开口，所述第二固线圈(620)的一端固设于所述轮毂腹板(210)；所述避雷电缆(500)自所述第二固线圈(620)的另一端穿入所述第二固线圈(620)且自所述开口穿出所述第二固线圈(620)后固接于所述轮毂腹板(210)。
6.一种风机，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的风轮组件。
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