CN114914863B - 一种电缆悬吊及限位装置和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电缆悬吊及限位装置风力发电机组，该装置至少包括：垂拉件和电缆固定块；垂拉件为单根或多根承受重物的细长柔性体或刚性体；每根细长柔性体或刚性体为整根，或者由若干节串行机械联接而成，其中每节或为一段或为多段细长柔性体或刚性体并联；垂拉件一端与机舱底座联接，另一端与塔筒平台结构件联接，两端联接点连线位于或近似位于偏航回转中心线上；垂拉件上串联若干个所述电缆固定块，每个电缆固定块直接或通过连接件与垂拉件联接。该电缆悬吊及限位装置，垂拉件承受电缆固定块传递过来的电缆重力载荷，电缆不承受附加的重力载荷，解决了电缆长期受重力载荷引起的拉伸变形，有效延长了电缆的使用寿命。

Description

一种电缆悬吊及限位装置和风力发电机组

技术领域

本发明涉及一种电缆悬吊及限位装置和风力发电机组，属于风力发电技术领域。

背景技术

随着风力发电机组大型化，电缆的数量或尺寸规格增大，导致电缆的总重量增加。电缆长时间受到重力载荷，容易发生拉伸变形，严重时会引起内部导体截面减小，导致局部电阻增加，电缆发热严重，加剧了电缆老化。风力发电机组偏航时，电缆除受到自身重力载荷外，还承受电缆间的摩擦载荷和机组晃动引起的冲击载荷。电缆在偏航过程中，因自身重力载荷导致彼此绝缘层贴合距离很近，散热困难，极易导致局部绝缘老化；电缆晃动时，冲击载荷导致电缆间发生碰撞，也容易导致电缆磨损严重。

目前，大部分专利针对电缆限制扭转角度和降低磨损进行了说明。采用平面转盘及导电滑环的方式，解决电缆扭转角度大的问题，但该装置的费用高，经济性差且不能解决电缆拉伸变形问题；采用电缆分隔盘、滚轮等方式，解决电缆散热、缠绕、防电缆下垂以及磨损问题，也存在不能够解决电缆拉伸变形问题；采用限位止扭部件、分隔结构以及导向限位装置实现，解决马鞍处电缆间磨损、电缆扭缆角度大以及电缆周向旋转固定和轴向位移的补偿，同样存在不能够解决电缆拉伸变形问题。

上述专利方法及装置均未解决电缆长期承受重力载荷引起的拉伸变形问题，电缆承受较大的自身重力载荷，不利于延长电缆的使用寿命；并且，上述装置有些制造工艺复杂，经济性差，维护困难。

发明内容

本发明提出一种电缆悬吊及限位装置和风力发电机组，可以解决电缆因承受较大自身重力载荷引起的电缆拉伸变形问题，电缆不承受附加重力载荷，并且经济性好，运维方便。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明公开了一种电缆悬吊及限位装置，至少包括：垂拉件和电缆固定块；所述垂拉件为单根或多根承受重物的链条；

或者，所述垂拉件由若干节串行机械联接而成，其中每节或为一段或为多段细长柔性体或刚性体并联；

所述垂拉件的一端用于与机舱底座联接，所述垂拉件的另一端用于与塔筒平台结构件联接，两端联接点连线位于或近似位于偏航回转中心线上；

所述垂拉件上不同位置处联接若干个所述电缆固定块，每个所述电缆固定块直接或通过连接件与所述垂拉件联接。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述细长柔性体在长度方向的伸长率不大于电缆在长度方向的伸长率，使得细长柔性体在长度方向上变形量比电缆小，细长柔性体可以承受电缆重力载荷。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述垂拉件由若干节串行机械联接而成，其中每节或为一段细长柔性体或刚性体，或为多段细长柔性体或刚性体并联；若干节串行机械联接，减轻了垂拉件的重量，减小了垂拉件的尺寸规格，方便垂拉件的运输、现场进行安装和后期运维。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述垂拉件与所述机舱底座及与所述塔筒平台结构件联接的方式为机械联接或磁力联接。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述垂拉件上不同位置处联接若干个所述电缆固定块，所述电缆固定块有若干个径向通孔和1个中心通孔；所述电缆固定块的径向通孔与所述垂拉件直接联接，操作方便，联接可靠；所述垂拉件穿过所述电缆固定块的中心通孔，或者，所述垂拉件经所述联接件穿过所述电缆固定块的中心通孔。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述电缆固定块的径向通孔经联接件与所述垂拉件直接联接，使所述电缆固定块不发生纵向位移，至少所述电缆固定块不发生位置降低；所述电缆固定块相对所述垂拉件不发生转动，所述电缆固定块与所述垂拉件实现同步偏航旋转。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述电缆固定块的中心通孔经联接件与所述垂拉件直接联接，使所述电缆固定块不发生纵向位移，至少所述电缆固定块不发生位置降低。

进一步的，在所述一种电缆悬吊及限位装置中，所述电缆固定块通过连接件与所述垂拉件联接，所述连接件限制所述电缆固定块发生纵向位移。

另外，本发明还提供一种风力发电机组，包括机舱与塔筒，所述机舱安装于所述塔筒的顶端，所述风力发电机组还包括如上所述的任意一种电缆悬吊及限位装置，所述垂拉件的一端与机舱底座联接，所述垂拉件的另一端与塔筒平台结构件联接。

上述技术方案的有益效果是：本发明实施例提供的一种电缆悬吊及限位装置，垂拉件承受电缆固定块传递过来的电缆重力载荷，电缆不承受附加的重力载荷，解决了电缆因长期受重力载荷引起的拉伸变形，有效延长了电缆的使用寿命；电缆固定块固定电缆，垂拉件约束了电缆固定块横向和纵向位移，电缆之间的磨损减小，延长了电缆的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置示意图；

图2为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置整根结构示意图；

图3为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置单根链条示意图；

图4为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置整根链条联接示意图；

图5为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置若干节串行机械联接示意图；

图6为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置若干节串行机械联接另一个示意图；

图7为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置若干节混联联接示意图；

图8为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置电缆固定块与垂拉件直接联接示意图；

图9为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置电缆固定块与垂拉件连接件联接示意图；

图10为本发明实施例的一种电缆悬吊及限位装置电缆固定块与垂拉件螺栓直接联接示意图。

其中，附图标号说明如下：

1-机舱底座；2-垂拉件；3-电缆；4-电缆固定块；5-塔筒平台结构件；6-偏航回转中心线；

其中，201-垂拉件联接头；

其中，4-电缆固定块可分为：4-1-第一电缆固定块；4-2-第一电缆固定块；4-N-第N电缆固定块；

其中，7-联接件可分为：701-双头螺柱；702-螺母；703-销轴；704-螺母；705-焊接件；706-焊缝；707-连接件；702-1-螺母；702-2-螺母。值得注意的是上述附图是用于说明本发明的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等细节信息。为了更清楚的展示本发明的原理，并且为了避免不必要的细节使本发明的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本发明时不会带来不便，而实际的电缆悬吊及限位装置可以包括更多的部件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例的相关附图，对本发明实施例进行完整的描述。本专利描述的仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本实施例提供了一种电缆悬吊及限位装置，如图1所示，其至少包括：垂拉件2和电缆固定块4；垂拉件2为单根或多根承受电缆3重力载荷的链条；为了简化起见，电缆3与位于机舱中的发电机和电力网联接未显示。

垂拉件2具有承受电缆3重力的作用，为单根或为多根并联形式，图2(a)所示为单根垂拉件2示意图，图2(b)所示为多根并联垂拉件2示意图，上述并联是指多根垂拉件2并列布置，较佳的是多根垂拉件2之间平行间隔设置，在其他可选的实施例中，多根垂拉件2之间也可以不平行或者不具有间距。为了更易于展示图中多根垂拉件2细节，多根并联垂拉件2的局部放大图如图2(c)所示，后续多根并联垂拉件2均采用放大图形式做说明。

垂拉件2采用单根或多根并联链条结构形式，具体的，如图3所示。图3(a)所示为单根链条结构示意图，图3(b)所示为多根并联链条结构示意图。

图3所示，链条结构的每个链环相互串联，相邻链环可以承受一定扭转角度，假定允许扭转角度为α，多个链环数量为N，则N个链环允许的偏转角度θ为(N*α)；具体的，当偏转角度θ为360°，允许偏转角度α为3°，此时需要的链环数量为N=360/3+1=121个。

图4(a)所示为单根链条与电缆固定块4采用销轴703联接的示意图。销轴703为螺纹圆柱形，两端带有螺纹，其公称直径小于链条链环内宽；电缆固定块4在销轴703结合面的两端有凹槽，销轴703穿过电缆固定块4的径向通孔，并在销轴703的两端用螺母704实现螺纹机械联接固定；销轴703穿过链条链环，链条链环与销轴703相互联接，销轴703通过电缆固定块4的径向通孔，固定在电缆固定块4上；因此，链条与电缆固定块4实现机械固定联接，电缆固定块4的位置不能够降低；并且，电缆固定块4相对链条不发生相对转动。

图4(b)所示为多根链条与电缆固定块4采用销轴703联接的示意图。多根链条线性并联，共同采用一个销轴703实现联接；同样的，多根链条可以间隔一定角度采用环形阵列方式并联，如图4(c)所示。

垂拉件2可以由若干节串行机械联接而成，串行机械联接点在每个电缆固定块4上，如图5(a)和图5(b)所示；或者串行机械联接点在电缆固定块4之间，如图6(a)和图6(b)所示；若干节串行机械联接中的每节可以由一段构成，如图5(a)和图6(a)所示；或者若干节串行机械联接中的每节由若干段构成，如图5(b)和图6(b)所示；若干节串行机械联接中每节可由一段及多段混联构成，如图7所示。

垂拉件2上串联若干个电缆固定块4，每个电缆固定块4直接或通过连接件707与垂拉件2联接；电缆固定块4与垂拉件2通过联接件7实现联接；如图8所示为垂拉件2与电缆固定块4直接联接的示意图，联接方式可为图8(a)所示螺纹联接、图8(b)所示销联接或图8(c)所示焊接方式联接，图8(c)中，焊接件705与电缆固定块4之间形成有焊缝706；同样的，每个电缆固定块4通过连接件707与垂拉件2联接，如图9所示为垂拉件2与电缆固定块4通过连接件707联接的示意图，连接件707与电缆固定块4为不同结构件，连接件707与垂拉件2联接，可以相对垂拉件2发生转动，但限制了电缆固定块4的纵向位移，即电缆固定块4不发生位置降低。

电缆固定块4固定电缆3并承受电缆3重力载荷，并将所受电缆3重力通过联接件7传递到所述垂拉件2；垂拉件2通过电缆固定块4直接或通过连接件707承受电缆3重力载荷。

垂拉件2由若干节串行机械联接而成，每个节为链条、绳索状或钢制杆结构。

如图10(a)所示，垂拉件2为钢丝绳，串行机械联接点在每个电缆固定块4上，此时若干节串行机械联接中的每节可以由一段构成，电缆固定块4与垂拉件2通过双头螺柱701联接。

垂拉件2的两端带有垂拉件联接头201，垂拉件联接头201为带有内螺纹的金属结构件，与双头螺柱701通过螺纹联接。双头螺柱701与电缆固定块4的中心通孔配合联接，并通过螺母702-2实现双头螺柱701与电缆固定块4的机械固定；双头螺柱701与垂拉件联接头201螺纹联接后，通过螺母702-1实现机械固定。

电缆固定块4中心通孔通过联接件7双头螺柱701与垂拉件2钢丝绳直接联接，使得电缆固定块4不发生纵向位移，至少电缆固定块4不发生位置降低。

双头螺柱701与电缆固定块4中心通孔的配合为过盈配合或过渡配合，螺母702-2具有限位和固定作用。具体的，当螺母702-2起限位作用时，双头螺柱701与电缆固定块4结合面采用2个螺母702-2限位，双头螺柱701不承受螺母702-2的预紧力，双头螺柱701与电缆固定块4中心通孔可相对转动，此时，电缆固定块4相对于垂拉件2可发生转动；当螺母702-2起固定作用时，双头螺柱701与电缆固定块4结合面采用2个螺母702-2防松固定，双头螺柱701承受螺母702-2的预紧力，双头螺柱701与电缆固定块4中心通孔不发生相对转动，此时，电缆固定块4相对于垂拉件2不发生转动。

钢丝绳承受电缆3重力载荷，在一定程度上产生形变，此时，对钢丝绳长度进行调节，可以通过调整双头螺柱701与垂拉件联接头201之间的螺纹旋合长度实现。

如图10(b)所示，电缆固定块4固定电缆，电缆固定块4相对于垂拉件2钢丝绳不能产生纵向（竖直向下）的位移；如第一电缆固定块4-1与第二电缆固定块4-2之间电缆3承受的电缆3重力载荷由第一电缆固定块4-1承担，并由第一电缆固定块4-1传递到垂拉件2钢丝绳上；电缆3仅承受第一电缆固定块4-1与第二电缆固定块4-2之间电缆3的重力，而不承受第二电缆夹4-2以下电缆3重力载荷，电缆3基本不承受重力载荷，基本不发生拉伸变形，延长了使用寿命；垂拉件2钢丝绳在长度方向的伸长率不大于电缆3在长度方向的伸长率，垂拉件2钢丝绳基本不发生变形；垂拉件2钢丝绳一端与机舱底座1联接，另一端与塔筒平台结构件5联接，联接方式为机械联接或磁力联接；垂拉件2钢丝绳在两端联接点的连线位于或近似位于偏航回转中心线6上；垂拉件2钢丝绳受力绷紧，使得电缆固定块4横向位移（水平方向）不能晃动，从而降低了电缆3的冲击磨损。

图7所示为若干节串行机械联接中每节由一段及多段混联构成示意图。如第一电缆固定块4-1与第二电缆固定块4-2之间全部电缆3重力载荷由第一电缆固定块4-1承担，并由第一电缆固定块4-1传递到垂拉件2钢丝绳上，因此，垂拉件2钢丝绳承载重力大，需要的钢丝绳根数多；电缆3仅承受第一电缆固定块4-1与第二电缆固定块4-2之间电缆3的重力，而不承受第二电缆夹4-2以下电缆3重力载荷，电缆3基本不承受重力载荷，基本不发生拉伸变形，延长了使用寿命；第二电缆固定块4-2与第三电缆固定块4-3之间受力情况与上述分析一致，但垂拉件2钢丝绳受力逐渐降低，因此，需要的垂拉件2钢丝绳数量逐渐减少。

相应地，本发明实施例还提供一种风力发电机组，其至少包括机舱与塔筒，机舱可转动（可偏航地）安装于塔筒的顶端，例如机舱通过偏航轴承与塔筒顶端转动连接，机舱内设置有底座，塔筒内部设置有平台结构件，该风力发电机组还包括如上所述的任意一种电缆悬吊及限位装置，该装置的垂拉件2的一端与机舱底座联接，垂拉件2的另一端与塔筒平台结构件联接，两端联接点连线位于或近似位于偏航回转中心线上。该风力发电机组较佳地可以为水平轴式风力发电机组。该风力发电机组可以是有齿轮箱型双馈式风力发电机组或半直驱型的风力发电机组，或者，无齿轮箱的直驱型风力发电机组。

综上，本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的一种电缆悬吊及限位装置，垂拉件2承受电缆固定块4传递过来的电缆3重力载荷，电缆3不承受附加的重力载荷，解决了电缆3长期受重力载荷引起的拉伸变形，有效延长了电缆3的使用寿命，降低了电缆3老化的风险；电缆固定块4夹持电缆3，垂拉件2约束了电缆固定块4横向位移和纵向位移，电缆3的晃动幅值减小，电缆3之间的摩损减小，延长了电缆3的使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于，至少包括：垂拉件和电缆固定块；所述垂拉件为单根或多根承受重物的链条；或者，所述垂拉件由若干节串行机械联接而成，其中，每节或为一段或为多段细长柔性体或刚性体并联；所述垂拉件的一端用于与机舱底座联接，所述垂拉件的另一端用于与塔筒平台结构件联接，两端联接点连线位于或近似位于偏航回转中心线上；所述垂拉件上不同位置处联接若干个所述电缆固定块，每个所述电缆固定块直接或通过连接件与所述垂拉件联接；

所述电缆固定块，用于固定电缆并承受所述电缆的重力载荷，并将所受电缆的重力载荷通过联接件传递到所述垂拉件；所述垂拉件，用于通过所述电缆固定块直接或通过连接件承受所述电缆的重力载荷；

所述电缆固定块的径向通孔经联接件与所述垂拉件直接联接，使所述电缆固定块不发生纵向位移；并且，使所述电缆固定块相对所述垂拉件不发生转动。

2.根据权利要求1所述一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于：所述细长柔性体在长度方向的伸长率不大于电缆在长度方向的伸长率。

3.根据权利要求1所述一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于：所述垂拉件与所述机舱底座及与所述塔筒平台结构件联接的方式为机械联接或磁力联接。

4.根据权利要求1所述一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于：所述垂拉件不同位置处联接若干个所述电缆固定块，所述电缆固定块有若干个径向通孔和1个中心通孔。

5.根据权利要求1或4所述一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于：所述电缆固定块的中心通孔经联接件与所述垂拉件直接联接，使所述电缆固定块不发生纵向位移。

6.根据权利要求1或4所述一种电缆悬吊及限位装置，其特征在于：所述电缆固定块通过连接件与所述垂拉件联接，所述连接件用于限制所述电缆固定块发生纵向位移。

7.一种风力发电机组，包括机舱与塔筒，所述机舱安装于所述塔筒的顶端，其特征在于，还包括权利要求1-6中任一项所述的电缆悬吊及限位装置，所述垂拉件的一端与机舱底座联接，所述垂拉件的另一端与塔筒平台结构件联接。