风电塔架电缆转向托架制造技术

江柱

摘要：湖南资兴八面山风电场工程项目及赣县高峰山风电场工程项目，采用了中国船舶重工集团海装风电股份有限公司设计的风电塔架最新机型。该最新机型的风电塔架顶段塔筒中设置电缆转向托架，用于实现电缆的180°转向，并使沿着塔筒壁安装的电缆换位到塔筒中部，使电缆有伸缩和摆动的空间，来达到在运行过程中保护电缆的目的。该电缆转向托架结构复杂，共需要进行5处折弯，折弯处的外曲率半径皆为80mm，折弯角度为135°（3处）、60°、75°。利用现有的折弯设备及制造技术无法完成制造，为推进项目进行，设计出一种新的制造工艺，该工艺的核心是一种配套的工装，成功运用后，电缆转向托架制造速度快、效果好，可供同类工程参考。

关键词：风电塔架；电缆转向托架；工装

Abstract: The Bamianshan Wind Farm Project in Zixing, Hunan Province, and the Gaofeng Mountain Wind Farm project in Gan County, have adopted the latest wind power tower models designed by China Shipbuilding Industry Corporation. The cable steering bracket is installed in the top section of the wind power tower of the latest model to realize the 180 ° steering of the cable, and the cable installed along the wall of the tower is transposed to the middle of the tower, so that the cable has room for expansion, contraction and oscillation, to protect the cable during operation. The cable steering bracket has a complicated structure and needs to be bent at 5 points. The outer curvature radius of the bending point is 80mm, and the bending angle is 135 ° (3 points)、 60 ° 、75 ° . In order to push forward the project, a new manufacturing process is designed. The core of the process is a kind of matching tooling, the Cable Bogie bracket has the advantages of fast manufacturing speed and good effect, which can be used as a reference for similar projects.

Keywords: Wind Power Tower; Cable Steering Bracket; tooling

1 引言

近年来随着电力需求量的增加及对环保的重视，风力发电作为清洁能源，在我国沿海地区及西北内陆地区得到大力推广。随着风机设备设计经验的累计及设计能力的不断提升，我国风电设备设计不断推陈出新，不断完善，早期运行的风电机组电缆的损耗比较严重，电缆转向托架的设计就是在总结了大量的实际经验后，持续进行优化，降低电缆的损耗。湖南资兴八面山风电场工程项目及赣县高峰山风电场工程项目所采用的电缆转向托架，结构复杂，尤其是主体托板存在多处折弯，无法用折弯机进行制造。因此开发了一种新的制造工艺，并成功运用，在实践的基础上，本文对风电塔架电缆转向托架制造工艺进行了深入分析总结，为同行业应用提供实践经验。

2 电缆转向托架结构分析

2.1 主体结构

电缆转向托架位于顶段塔筒，电缆转向托架如图1，电缆转向托架制造需满足三个要求：实现电缆180°的转向；有足够的强度和稳定性；尺寸规格精准。

图1 电缆转向托架

2.2 结构分析

电缆转向托架由两个侧板及一个托板构成，两侧的侧板用来保证强度和稳定性达到要求，与筒壁相连接；托板用来实现电缆180°转向，托板如图2所示需进行5处折弯，且有3种折弯角度，结构复杂，是制造的难点。

图
2 托板

3 工装结构设计

3.1 设计思路

总体思路：通过油压机配合压杆进行压制，利用压杆的直径来达到外曲率半径为80mm的要求，通过调整两支撑杆的距离与选定的压杆配合来达到不同折弯角度的要求。原理如图3所示。

图3 压制过程模拟

（1）确定压杆大小：托板5处折弯外曲率半径皆为80mm，托板厚度6mm，压杆的直径就可以确定为148mm。

（2）确定支撑杆大小及支撑杆的距离：托板折弯角度为60°、75°、135°，通过CAD制图放样分析，如图4所示，在折弯角度60°位置，通过CAD制图，弯曲深度最大为40mm，支撑点间距也最大，因此支撑杆的直径下限值为40mm。

图4托板结构分析

从图4可以看出，折弯角度为135°位置，弯曲弦长最小，支撑杆点间距最小，支撑杆的直径过大会导致两支撑杆产生碰撞干涉，通过CAD制图及角度计算，在折弯角度为135°位置两支撑杆不干涉的最大直径为99mm，如图5所示。

图5支撑杆最大直径

因此支撑杆的直径D不得小于40mm且不得大于99mm。根据仓库物料情况，压杆需选用直径为155mm的圆钢通过机加工得到直径为148mm的圆钢。支撑杆选用直径为60mm的圆钢。根据选定的压杆直径、支撑杆直径及折弯角度，得出支撑杆的间距。折弯角度为60°、75°、135°时支撑杆中心间距为191mm、175mm、84mm，如图6所示。

图6支撑杆中心间距

（3）确定立杆的高度：确定立杆的高度：根据托板经过5次折弯后，板需偏转360°，因此上横杆底部与压杆底部之间的间距需满足一定的条件，通过CAD 等比放样，得出托板长度方向最大为513.5mm，压杆与横杆间距需大于513.5mm，选用的立杆长度为452mm，加上压杆直径148mm，压杆与横杆间距为600mm。

（4）底座固定板：用来保证支撑杆中心间距，同时起固定作用的。不同的折弯角度，对应的支撑杆中心间距不同，60°折弯位置对应支撑杆中心距为191mm、75°折弯位置对应支撑杆中心距为175mm、135°折弯位置对应支撑杆中心距为84mm，60°折弯位置与75°折弯位置对应的支撑杆中心距相近，无法在同一组底座固定板上制备，因此需要制备两组底座固定板，在底座固定板1上设置的卡槽1对应折弯60°、卡槽3对应折弯135°，在底座固定板2上设置的卡槽2对应折弯75°。

（5）垫块：用来限位，防止过压，达到快速制造的目的，不同的折弯角度，对应的压块厚度不同，如图4所示，60°折弯位置对应压块厚度为5mm。75°折弯位置对应压块厚度为17mm、135°折弯位置对应压块厚度为52mm。

3.2 工装结构

工装主体部分由上部施压组件和下部支撑组件组成：如图7所示，上部施压组件由连接板、上横杆、两个立杆及直径148mm压杆组成，下部支撑组件由两个直径60mm的支撑杆件、底座固定板及垫块组成，当两支撑杆对称放置在卡槽1，对应折弯角度为60°、卡槽2对应折弯角度为75°、卡槽3对应折弯角度为135°；上部施压组件由两块连接板（与油压机连接）、上横杆、两条立杆及直径为148mm的压杆组成。

图7 工装

4 制造

电缆转向托架制造流程如下图8所示。

图8 托架制造流程

①进行托板的放样，确定规格尺寸、折弯线位置、开孔位置。

②将制备好的工装上部施压组件与油压机进行连接，下部支撑组件在平台上进行固定，如图9所示。

图9工装拼装

③压制时需按步骤实施，以减少换底座固定板次数。按项目所需数量先进行135°及60°折弯，压制过程如图10所示。

图10 压制过程

完成135°及60°折弯后，更换底座固定板进行75°折弯，得到成品的托板。

④将托板与两侧板进行拼接，得到成品的电缆转向托架，如图11所示。

图11电缆转向托架

5 结语

电缆转向托架部件具有弯曲次数多、角度多变等制造难点，新制造工艺的应用使得缆转向托架顺利制造完成，解决了复杂构型电缆转向托架的制造技术难题，提高我公司的风电塔架内附件加工制造能力，有利于我公司承接类似风电塔架制造项目工程，利用该工装能够快速、准确的生产电缆转向托架，操作简单可重复使用，具有较高的技术先进性和实用性。

参考文献

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