电缆防护装置及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电机组辅助设备领域，尤其涉及一种电缆防护装置及风力发电机组。

背景技术：

风力发电机为了最大效率的发电需要自动偏航对风，为了实现偏航功能和不影响输电、信号传输，通常从机舱至上段塔架设计有一段悬垂电缆，然后经过马鞍再沿着塔架内壁向下敷设电缆或连接铜排至塔底控制柜。这段悬垂电缆包括动力电缆、控制电缆和光纤等，其中动力电缆是单芯电缆同相多根并联运行方式，如果电缆排列不合理，那么将带来一些问题；随着机组的大型化，悬垂电缆数量和种类增多，及电缆的直径增大，相应扭缆长度也增加，那么势必增加了悬垂电缆的重量，可是目前机组对悬垂电缆的防护仍然采用小机型传统的电缆防护方法，如电缆护套防护电缆法就是目前经常使用的方法之一，对其简介如下：如图1和图2所示，扭缆段电缆4安装若干个电缆护套2(与电缆4固定)，电缆4在电缆护套2内排列无序；电缆护套2外侧由扁钢制成的圆形电缆护圈3防护，其直径比电缆护套2大，具有减小电缆4摆动的作用，电缆护圈3通过支架固定在塔架6的爬梯1上。

随着机组的大型化，扭缆段电缆直径增大、长度增长和数量增多，以至于电缆自重增加，电缆防护套也相应增大、增重，可是目前对扭缆段电缆的防护方法未综合考虑这些因素，这就会因为电缆自重、护套自重和往复摆动带来一些问题，归纳以下几点：

其一，悬垂电缆从机舱内向塔架马鞍桥5的U形弯处下滑，即扭缆电缆下滑，如图2所示，若未及时发现，可能造成马鞍桥5处“U”形弯电缆过长，即图2中距离d为0，那么U形弯最低处电缆将与塔架平台接触，发生摩擦现象，会造成电缆磨破导致发生重大故障，这就要求机舱出线处对悬垂电缆固定或夹持非常牢固，以防止电缆从机舱下滑，但是如果机舱内电缆固定装置对电缆夹持或固定过紧，又将损伤电缆的绝缘层。

其二，电缆护圈3的直径比电缆护套2的直径大，当机组运行伴随塔架晃动时，就存在护套往复碰撞(钟摆效应)和磨损护圈的问题，由于扭缆段电缆较重，在机组运行时最下方的电缆护圈(靠近马鞍桥)受到电缆护套撞击的冲击力较大，所以说目前方法没有对悬垂电缆在径向摆动进行有效的控制，只是减小电缆摆动幅度；而且有的电缆护套较长且无散热孔，这将影响电缆散热。

其三，扭缆段电缆较长、较重，并且不是抗拉型电缆，另外电缆还要承受若干个电缆护套的重量，在机组运行时电缆一直处于摆动状态中，并且在竖直方向无刚性支撑或固定，所以悬垂电缆最上端固定处(机舱内或平台处)受到的拉力较大，包括铜芯、绝缘层和填充物，将会影响到电缆的使用寿命，甚至发生拉长变形和疲劳断裂的现象。所以说现有方法没有对悬垂电缆在竖直方向进行有效防护和固定。

其四，电缆护套内电缆排列无序，不符合电缆设计规范和敷设工艺要求，这样造成电缆间电流分配不均匀，导致电缆过载和过热，及电缆的实际载流能力下降，而且还不利于电缆在马鞍上排列和布线。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种电缆防护装置及风力发电机组，以解决风力发电机组的悬垂段电缆容易损伤的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种风力发电机组电缆防护装置包括：电缆夹持部，电缆夹持部具有夹持电缆的电缆容纳孔；转轴，电缆夹持部与转轴连接，转轴具有转动配合段；底座，底座具有第一安装孔，第一安装孔内设置有滑动轴瓦，转轴的转动配合段伸入滑动轴瓦内，并与滑动轴瓦配合组成径向滑动轴承。

进一步地，转轴的外壁上还设置有转轴止推环，底座上设置有自润滑止推垫圈，自润滑止推垫圈与转轴止推环配合并组成止推滑动轴承。

进一步地，电缆夹持部包括夹持外圈和设置在夹持外圈内的夹持内圈，夹持内圈的外壁上设置第一容纳槽，夹持外圈的内壁上设置有第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽配合形成电缆容纳孔。

进一步地，电缆容纳孔为多个，且沿夹持外圈的周向间隔设置。

进一步地，电缆夹持部包括第一半夹持部和第二半夹持部，第一半夹持部和第二半夹持部关于电缆夹持部的第一直径对称，且分别固定在转轴上。

进一步地，转轴包括第一半体和第二半体，第一半体和第二半体关于转轴的第一直径对称，第一半体和第二半体固定连接并围成转轴的转轴安装孔，电缆夹持部固定设置在转轴安装孔内，且电缆夹持部的第一直径与转轴的第一直径之间具有夹角。

进一步地，第一半体的第一端与第二半体的第一端配合，第一半体的第一端设置有搭接凸起和/或搭接槽，第二半体的第一端设置有相配合的搭接凸起和/或搭接槽；第一半体的第二端与第二半体的第二端配合，第一半体的第二端设置有搭接凸起和/或搭接槽，第二半体的第二端设置有相配合的搭接槽和/或搭接凸起。

进一步地，滑动轴瓦的下端设置有定位槽，底座的第一安装孔的孔壁上设置有与定位槽配合的止挡凸起。

进一步地，风力发电机组电缆防护装置还包括连接结构，连接结构固定设置在底座上。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括塔筒，塔筒内设置有电缆和上述的风力发电机组电缆防护装置，风力发电机组电缆防护装置通过连接结构与塔筒连接。

本实用新型的实施例的风力发电机组电缆防护装置通过电缆夹持部对电缆进行夹持，底座对电缆进行支撑，转轴和滑动轴瓦配合组成径向滑动轴承，确保电缆能够正常扭缆，这样能够提供电缆的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中的电缆防护装置及爬梯的立体结构示意图；

图2为现有技术中的电缆防护装置及塔筒马鞍桥处的立体结构示意图；

图3为本实用新型的实施例的电缆防护装置的立体结构爆炸图；

图4为本实用新型的实施例的电缆防护装置的立体结构示意图；

图5为本实用新型的实施例的电缆防护装置的电缆夹持部的立体结构示意图；

图6为本实用新型的实施例的电缆防护装置的电缆夹持部的半个夹持外圈和半个夹持内圈的立体结构示意图；

图7为本实用新型的实施例的电缆防护装置的转轴的立体结构示意图；

图8为图7中A处的局部放大图；

图9为本实用新型的实施例的电缆防护装置的转轴的侧视结构示意图；

图10为本实用新型的实施例的电缆防护装置的电缆夹持部与转轴组合的立体结构示意图；

图11为本实用新型的实施例的电缆防护装置的自润滑止推垫圈的立体结构示意图；

图12为本实用新型的实施例的电缆防护装置的底座的立体结构示意图；

图13为本实用新型的实施例的电缆防护装置的底座的侧视结构示意图；

图14为本实用新型的实施例的电缆防护装置的半个底座的立体结构示意图；

图15为本实用新型的实施例的电缆防护装置的滑动轴瓦的立体结构示意图；

图16为本实用新型的实施例的电缆防护装置的连接结构的立体结构示意图；

图17为本实用新型的实施例的电缆防护装置与爬梯连接的立体结构示意图。

附图标记说明：

现有技术中：

1、爬梯；2、防护套；3、防护环；4、电缆；5、马鞍桥；6、塔筒；

本实用新型中：

10、电缆夹持部；11、电缆容纳孔；12、夹持外圈；121、第二容纳槽；13、夹持内圈；131、第一容纳槽；20、转轴；21、转动配合段；22、止推环；23、第一半体；231、搭接凸起；24、第二半体；25、转轴安装孔；26、转轴连接耳；30、底座；31、第一安装孔；32、止挡凸起；33、底座板；34、底座连接耳；40、滑动轴瓦；41、定位槽；50、自润滑止推垫圈；60、连接结构；70、爬梯；80、连接杆；90、电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的电缆防护装置及风力发电机组进行详细描述。

如图3和图4所示，根据本实用新型的实施例，风力发电机组电缆防护装置包括电缆夹持部10、转轴20和底座30。其中，电缆夹持部10具有夹持电缆的电缆容纳孔11。电缆夹持部10与转轴20连接，转轴20具有转动配合段21。底座30具有第一安装孔31，第一安装孔31内设置有滑动轴瓦40，转轴20的转动配合段21伸入滑动轴瓦40内，并与滑动轴瓦40配合组成径向滑动轴承。

电缆夹持部10用于夹持电缆，实现电缆与电缆防护装置的连接。电缆夹持部10通过电缆容纳孔11容纳电缆90，也对电缆90进行了限位，防止了使用过程中电缆摆动造成的碰撞和磨损。转轴20一方面用于安装电缆夹持部10，另一方面用于与滑动轴瓦40配合，组成滑动轴承结构。底座30用于承载电缆夹持部10、转轴20、滑动轴瓦40和电缆90等，并与固定物连接，以对电缆90形成限位和支撑。由于转轴20与滑动轴瓦40之间组成滑动轴承结构，使得工作过程中电缆90可以正常转动而不会产生电缆扭曲，避免扭伤电缆90。通过该电缆防护装置能够对电缆90形成支撑，承载电缆90的重力，防止电缆拉伤；同时，对电缆90进行限位，防止电缆90摆动和碰撞造成的电缆90摩擦损坏。

在本实施例中，该电缆防护装置用于风力发电机组中，对风力发电机组的悬垂段电缆进行防护。在风力发电机组工作时，悬垂段电缆可能由于风力发电机组的偏航而产生转动，采用以往的固定方式可能造成多根电缆之间的相互扭缆成束。此外，随着塔筒的晃动，可能造成电缆及电缆防护套的摆动碰撞，这种摆动一方面会造成电缆拉伤，另一方面会造成电缆护套磨损。通过上述的电缆防护装置，利用滑动轴承结构保证电缆不会相互扭缆成束，避免扭伤电缆；通过底座30可以支撑电缆90，防止电缆晃动，避免电缆拉伤和磨损。

为了便于拆卸和安装，电缆防护装置整体采用分体式结构，即使用时，在现场将电缆防护装置拼装成整体部件，所以该电缆防护装置的安装不仅适用于风力发电机组前期安装阶段，还适用于已经处于运行阶段的风力发电机组(即能够对风力发电机组原有不合理的电缆防护装置更换)。

下面对电缆防护装置的各部分进行详细说明：

如图5和图6所示，电缆夹持部10为环形，采用阻燃型非导电材料制成。其包括夹持外圈12和设置在夹持外圈12内的夹持内圈13。夹持内圈13设置在夹持外圈12内，且两者上均设置有螺栓孔，以通过螺栓固定在一起。夹持内圈13的外壁上设置第一容纳槽131，夹持外圈12的内壁上设置有第二容纳槽121，第一容纳槽131和第二容纳槽121配合形成电缆容纳孔11。

优选地，电缆容纳孔11为多个，且沿夹持外圈12的周向间隔设置；这样可以对多根电缆90进行限位，满足使用需求。

优选地，各电缆容纳孔11可容纳的电缆为三个，且三个电缆的横截面的中心的连线组成三角形。这样可以把不同相的三根电缆90固定在同一电缆容纳孔11内，使电缆90内电流分配更加均匀，防止电缆90工作过程中过热。不同相的三根动力电缆按照“品”字结构排列在电缆容纳孔11内，这样可以使每根动力电缆的载流均匀，控制电缆和通讯电缆也可以夹持在电缆容纳孔11内，或将其与动力电缆绑扎在一起。由于电缆夹持部10不厚，所以不会影响电缆的散热。

为了便于安装，将夹持外圈12设置为包括两个半圈的结构，夹持内圈13也设置为包括两个半圈的结构。夹持外圈12的其中一个半圈与对应的夹持内圈13的半圈组成电缆夹持部10的第一半夹持部。夹持外圈12的另一个半圈与对应的夹持内圈13的半圈组成电缆夹持部10的第二半夹持部。第一半夹持部和第二半夹持部关于电缆夹持部10的第一直径对称。需要说明的是，电缆夹持部10的第一直径可以是任一电缆夹持部10的直径，即在第一半夹持部和第二半夹持部配合成电缆夹持部10时，第一半夹持部和第二半夹持部配合后的缝隙所在直径即为电缆夹持部10的第一直径。

在电缆夹持部10与转轴20连接时，夹持外圈12和夹持内圈13通过其上的螺栓孔和螺栓固定在转轴20上。

如图7至图10所示，转轴20的上部用于安装电缆夹持部10，转轴20的下部为转动配合段21，用于与滑动轴瓦40配合。在本实施例中，转轴20由第一半体23和第二半体24拼合而成。即，第一半体23的上部和第二半体24的上部组成转轴20的上部。第一半体23的下部和第二半体24的下部组成转轴20的转动配合段21。

优选地，第一半体23和第二半体24关于转轴20的第一直径对称。这样更加便于加工。需要说明的是，转轴20的第一直径可以是任一转轴20的直径，即在第一半体23和第二半体24配合成转轴20时，第一半体23和第二半体24配合后的缝隙所在直径即为转轴20的第一直径。

为了便于第一半体23和第二半体24固定连接，且确保连接可靠，在第一半体23的上端和下端均设置有转轴连接耳26，在第二半体24的上端和下端也设置转轴连接耳26。转轴连接耳26上设置有通孔，第一半体23和第二半体24拼合时，通过螺栓穿过相对应的两个转轴连接耳26并通过螺母锁紧即可。

如图8所示，第一半体23的第一端与第二半体24的第一端配合，第一半体23的第二端与第二半体24的第二端配合。为了确保第一半体23和第二半体24搭接可靠，不会错位，第一半体23的第一端和第二端均设置有搭接凸起231和/或搭接槽，第二半体24的第一端和第二端均设置有相配合的搭接槽和/或搭接凸起231。通过凸起与槽配合的结构防止第一半体23和第二半体24错位。

具体地，第一半体23的第一端和第二端均设置第一配合凸起，第一配合凸起的内壁面与所在处第一半体23的内壁面平齐，第一配合凸起的外壁面低于所在处第一半体23的外壁面，这样第一配合凸起形成搭接凸起231，第一配合凸起的外壁面与所在处第一半体23的外壁面之间形成搭接槽。

对应地，第二半体24的第一端和第二端均设置有第二配合凸起，第二配合凸起的内壁面低于所在处第二半体24的内壁面，第二配合凸起的外壁面与所在处第二半体24的外壁面平齐。这样第二配合凸起形成第二半体24上的搭接凸起231，第二配合凸起的内壁面与所在处的第二半体24的内壁面之间形成第二半体24上的搭接槽。第一半体23和第二半体24固定连接时，第一配合凸起和第二配合凸起相互止挡限位，防止错位。

当然，在其他实施例中，可以在第一半体23的第一端设置第一配合凸起，第一配合凸起的内壁面与所在处的第一半体23的内壁面平齐，第一配合凸起的外壁面低于所在处第一半体23的外壁面，在第一半体23的第二端设置第二配合凸起，使第二配合凸起的外壁面与所在处的第一半体23的外壁面平齐，第二配合凸起的内壁面低于所在处的第一半体23的内壁面。

在第二半体24的第一端设置第二配合凸起，第二配合凸出的内壁面低于所在处第二半体24的内壁面，第二配合凸起的外壁面与所在处第二半体24的外壁面平齐。第二半体24的第二端设置第一配合凸起，第一配合凸起的内壁面与所在处的第二半体24的内壁面平齐，第一配合凸起的外壁面低于所在处的第二半体24的外壁面。

这样当第一半体23和第二半体24固定连接时，也能够形成第一配合凸起和第二配合凸起相互止挡，防止错位的结构。

如图10所示，第一半体23和第二半体24固定连接后围成转轴20的转轴安装孔25，电缆夹持部10固定设置在转轴安装孔25内。

为了提高电缆防护装置的结构稳固性，当电缆夹持部10固定在转轴20上时，电缆夹持部10的第一直径与转轴20的第一直径之间具有夹角(例如两者的夹角为90°)，这样就可以提高整个电缆防护装置的结构稳定性。

优选地，为了更好地支撑电缆90，承载电缆90的重力，防止拉伤电缆90，转轴20的外壁上还设置有转轴止推环22。转轴止推环22由设置在第一半体23外壁上的半圆凸缘和设置在第二半体24外壁上的半圆凸缘组成。

底座30上设置有自润滑止推垫圈50，采用聚酰胺或粉末冶金等材料制成，为自润滑方式。自润滑止推垫圈50与转轴止推环22配合并组成止推滑动轴承，止推滑动轴承能够承受轴向载荷，从而克服电缆90重力，对电缆90形成支撑。如图11所示，自润滑止推垫圈50由两个半圆组成，且使用时，自润滑止推垫圈50设置在转轴止推环22的下表面配合。

如图12至图14所示，底座30包括由两个半圆筒组成的筒体、设置在筒体上端的底座板33、设置在两个半圆筒的配合处的底座连接耳34、和止挡凸起32等。

其中，两个半圆筒围成筒体后形成底座30的第一安装孔31，第一安装孔31用于安装滑动轴瓦40。半圆筒的配合处设置的底座连接耳34用于使两个半圆筒固定在一起。底座连接耳34上设置有通孔，螺栓穿过相对的两个底座连接耳34并通过螺母锁紧，使两个半圆筒配合成筒体，为了防止错位，半圆筒的端部设置有搭接凸起和搭接槽结构。

在筒体的顶端设置有底座板33，底座板33一方面用于与固定物连接，另一方面用于安装自润滑止推垫圈50。

为了定位滑动轴瓦40，在底座30的第一安装孔31的孔壁上设置有止挡凸起32，止挡凸起32向第一安装孔31的中心凸出。如图15所示，滑动轴瓦40的下端设置有定位槽41，滑动轴瓦40设置在第一安装孔31内时，止挡凸起32与定位槽41配合。滑动轴瓦40可以采用聚酰胺或粉末冶金等材料制成，其为自润滑方式。

在本实施例中，风力发电机组电缆防护装置还包括连接结构60，连接结构60固定设置在底座30的底座板33上。如图16所示，连接结构60为角钢，角钢上设置有多个连接孔，角钢通过螺栓和连接孔固定在底座板33上。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括塔筒，塔筒内设置有电缆和上述的风力发电机组电缆防护装置，风力发电机组电缆防护装置通过连接结构60与塔筒连接。如图17所示，电缆防护装置通过连接结构60连接在爬梯70上，从而实现塔筒与电缆防护装置的连接。

具体地，塔筒的爬梯70上设置有连接杆80，电缆防护装置的连接结构60通过螺栓固定在连接杆80上。

该风力发电机组安装过程如下：

风力发电机组布完塔架内电缆90后，将连接结构60安装在已与爬梯70装配的连接杆80上，根据连接结构60的位置，再将电缆夹持部10和转轴20安装在悬垂电缆上，二者的连接螺栓暂不拧紧，以便调节转轴20的高度，其高度以便于与底座30连接为准，电缆夹持部10内夹持不同相的三根电缆90。

然后将自润滑止推垫圈50和滑动轴瓦40分别安装在底座30上，自润滑止推垫圈50安装在底座板33上，二者为螺栓连接固定，拧紧连接螺栓。滑动轴瓦40安装(卡)在底座30的第一安装孔31内，其下端与底座30的止挡凸起32卡接固定。再将底座30分别安装在连接结构60上，要求滑动轴瓦40的定位槽41与止挡凸起32对接完好，此时转轴20下部(径向摩擦面)应在底座30内，拧紧连接结构60与底座板33的连接螺栓及底座30的底座连接耳34之间螺栓。

再调整转轴20高度，要求止推环22下表面紧贴于自润滑止推垫圈50上表面，最后拧紧电缆夹持部10与转轴20之间的连接螺栓及转轴连接耳26之间螺栓。电缆防护装置与爬梯装配如图17。

在风力发电机组偏航时，电缆90带动转轴20旋转，转轴20与自润滑止推垫圈50和滑动轴瓦40之间为自润滑方式旋转，其摩擦力非常小，相对来说滑动轴承承受的载荷较小，所以经久耐用，不易发生故障。需要定期检查自润滑止推垫圈50和滑动轴瓦40的磨损情况，若磨损至一定厚度应及时更换。

本实用新型的电缆防护装置及风力发电机组具有如下效果：

能够满足电缆扭缆的要求，还可以防护和固定风力发电机组扭缆段悬垂电缆，解决了目前电缆防护装置防护电缆而存在电缆受力大、往复摆动或下滑的问题，并使每根动力电缆电流均匀，避免了单芯电缆同相多根并联使用排列不当而带来的问题，提高了线路载流能力以及保证绝缘可靠性与使用寿命，而且该装置还具有免维护的特点；从另一方面来说可以降低电缆的抗拉强度技术要求，这也相应降低了电缆购买成本。

运用自润滑径向滑动轴承和推力滑动轴承的基本原理，滑动轴承采用了分体式结构和现场组装方法，以及采用环形电缆夹持部夹持悬垂电缆，不仅可以防护电缆而且还能固定电缆。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。