一种万向减震器、串联型换流阀模块运输减震装置及方法与流程

本发明属于电力工程领域，具体涉及一种万向减震器、串联型换流阀模块运输减震装置及方法。

背景技术：

1、现代电力电子换流装置正朝着高电压、大容量和高频化方向快速发展，其中igbt串联型换流装置因能够通过多只igbt直接串联实现高电压耐受能力，被广泛应用于高压直流输电、新能源场站并网、海上风电换流站以及工业大功率驱动等领域。这些应用场景往往地处偏远或环境恶劣，如海上换流站、沙漠丘陵地带的新能源场站等，对换流装置核心单元——换流阀模块的运输可靠性提出了极高要求。

2、igbt串联型换流装置以换流阀模块为基本运输单元。该模块内部由多只igbt器件及其散热器依次排列，整体被压装在保持一定工作压力的阀串中，且阀串周围辅以绝缘水管、驱动板卡等脆弱部件。在海上船舶运输或沙漠丘陵地带的车辆运输过程中，不仅存在持续的剧烈颠簸，还会出现大角度的倾斜路况。这种复杂的动态载荷极易对换流阀模块造成冲击和振动损伤，导致内部压装结构松动、绝缘水管破裂或驱动板卡损坏，进而严重影响换流阀模块的正常功能。

3、目前，针对igbt串联型换流阀模块或类似阀组的运输，现有技术通常采用刚性框架或包装箱结合弹性支撑的方式进行保护。例如，行业内常规做法是将阀模块置于木质或钢制包装箱/托盘中，内部使用泡沫、橡胶垫或简单弹簧等被动缓冲材料固定模块底部和侧面，并通过螺栓、钢带固定整体。另外，部分技术通过在换流阀串中设置绝缘支撑块以减小挠度，或在驱动固定结构与承载框架之间采用弹性连接来抵消部分振动应力。然而，上述方案在应对持续颠簸和大角度倾斜时抗振能力有限，缓冲元件往往定向性强且吸能效率低，无法有效应对复杂多向的冲击载荷。同时，外部脆弱部件缺乏整体刚性包覆，易受碰撞挤压损坏。此外，现有固定方式在实际操作中预紧力施加不便，导致内部偏载力极易传递至压装结构，造成igbt阀串松动。

4、另有一些现有技术采用主体框架、工字梁、滑轨等结构对阀段或模块进行支撑固定，以提升整体刚性和模块化组装定位能力。此类框架结构虽在一定程度上增强了整体强度，但其调节能力不足，难以在运输大角度倾斜时自动适应重心的动态偏移；且阻尼措施多为被动式，难以有效吸收多方向冲击力。同时，此类结构对外部水管和板卡的保护仍不完善，预紧与锁定操作繁琐，在极端路况下内部压装结构依然存在松动风险，无法满足恶劣环境下的可靠运输需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术在恶劣运输路况下因颠簸和大角度倾斜导致换流阀模块内部压装结构松动，以及外部绝缘水管及驱动板卡易损坏的问题。

2、本发明的目的是采取下述技术方案来实现的：

3、一种万向减震器，其包括一端具有第一定位轴且另一端具有第二定位轴的球面副、套设于所述第一定位轴的压装连接器、套设于所述第二定位轴的弹性组件；

4、所述压装连接器的一端具有连接千斤顶的外螺纹，其另一端具有用于外部卡和固定的限位法兰；

5、所述弹性组件顺序包括压力垫片、碟形弹簧和用于外部传力连接的固定导向块。

6、优选的，所述压力垫片和碟形弹簧之间设置有聚氨酯阻尼片。

7、优选的，所述球面副包括万向球座和万向球头；

8、所述万向球座的一端为具有内凹球面的法兰承压面，另一端为所述第一定位轴；

9、所述万向球头的一端为第二定位轴，另一端为背面具有法兰台阶且与所述内凹球面配合的外凸球面。

10、基于同一发明构思，本发明还提供了一种串联型换流阀模块运输减震装置，所述装置包括：

11、装置框架，分体组合结构且包括底面结构和顶面结构，以方便在内部空间放入所述换流阀模块；

12、至少八个上文所述的万向减震器，其中至少四个所述万向减震器安装于所述装置框架与换流阀模块的顶面之间，其中至少四个所述万向减震器安装于所述装置框架与换流阀模块的底面之间；

13、压力固定片，数量与所述万向减震器相同，在所述碟形弹簧达到预紧力后插入压装连接器和球面副之间，以锁定所述碟形弹簧的形变；

14、所述压装连接器由内向外插入所述装置框架固定；

15、所述万向减震器中的固定导向块分别固定于换流阀模块顶面或者底面。

16、优选的，所述万向减震器包括构成球面副的万向球头和万向球座，所述万向球头与所述万向球座构成万向调心结构，用于在运输过程中发生颠簸或大角度倾斜时自动调节换流阀模块的重心。

17、优选的，所述万向减震器共八个，分别用于安装于换流阀模块顶面和底面的八个角部。

18、优选的，所述装置还包括用于连接液压千斤顶的千斤顶固定接头。

19、基于同一发明构思，本发明还提供了一种所述串联型换流阀模块运输减震装置的装配方法，其包括以下步骤：

20、将所述底面结构平整放置；

21、将至少四个如上文所述的万向减震器的压装连接器向下插入所述底面结构的预留安装孔，构成底面支撑；

22、将所述换流阀模块放置于所述底面支撑，固定导向块支撑所述换流阀模块的底面；

23、将至少四个如上文所述的万向减震器放置于换流阀模块的顶面，构成顶部支撑；

24、将所述顶面结构安装到所述顶部支撑，万向减震器的压装连接器插入所述顶面结构的预留安装孔；

25、连接所述底面结构和顶面结构构成完整的装置框架；

26、将液压千斤顶通过压装连接器与顶部的各个万向减震器固定连接，施加顶压力以压迫所述碟形弹簧发生形变，待形变压力达到预紧力时，将压力固定片插入以锁定所述碟形弹簧的形变；

27、拆除液压千斤顶。

28、优选的，所述将液压千斤顶通过压装连接器与顶部的各个万向减震器固定连接包括：通过千斤顶固定接头将液压千斤顶与所述压装连接器固定连接。

29、优选的，所述施加顶压力以压迫所述碟形弹簧发生形变包括：用液压千斤顶的压头同时顶压位于换流阀模块同一角部上下两个万向减震器，使上下两个碟形弹簧同时发生形变。

30、优选的，所述换流阀为igbt串联型换流阀。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、本发明的万向减震器通过巧妙引入球面副结构，在运输减震领域实现了突破性的自适应支撑效果。具体而言，该结构采用万向球座和万向球头相互配合，球座的内凹球面与球头的外凸球面形成多自由度的滑动接触，同时球头背部的法兰台阶与球座的法兰承压面相互限位。从力学原理来看，球面配合打破了传统刚性面接触的单向受力限制，赋予了减震器万向调心的能力；而法兰结构不仅防止了球头在受力时的脱出，还大幅增加了有效承压面积，将集中的接触应力均匀分散。在换流阀模块的实际运输过程中，当车辆颠簸或发生大角度倾斜时，这种结构能够使支撑点自动偏转，将原本集中于局部连接处的倾覆力矩转化为各向均匀的法向支撑力，从而有效适应阀模块重心的动态偏移。这一技术特征的直接效果是消除了因装配公差或地形起伏造成的刚性卡死，大幅降低了模块因受力不均而变形或内部器件受损的风险，实现了全方位的动态平衡保护。

33、针对重型设备运输中复杂的振动工况，本发明设计的顺序排列弹性组件实现了多级复合的减震与高频阻尼效果。该弹性组件依次包括压力垫片、聚氨酯阻尼片、碟形弹簧以及固定导向块。其工作原理在于，碟形弹簧凭借其独特的变刚度特性，能够提供极大的承载力和较长的有效行程，专门用于吸收重型阀模块在急刹车或剧烈颠簸时产生的宏观冲击能；而在压力垫片与碟形弹簧之间夹设的聚氨酯阻尼片，则利用高分子材料优异的内摩擦耗能特性，将高频微幅振动的机械动能迅速转化为热能散逸。此外，固定导向块对碟形弹簧的压缩轨迹进行了严格的空间约束，避免了弹簧在承受偏载时发生屈曲失稳。这种复合结构将“主承载、微震吸能与防偏导向”三者完美协同，既保证了面对大冲击时的刚性缓冲，又有效衰减了路面和发动机传导的高频共振，从根本上避免了精密电气元器件因共振疲劳而失效，确保了减震系统在全频段下的可靠性。

34、此外，本发明通过创新的装配方法与锁定机构，构建了高效且无间隙的刚性预紧受力体系。在装配过程中，装置框架采用分体组合结构以便于模块装填，随后在框架与阀模块的上下角部分别布置万向减震器，并利用液压千斤顶的压头同时顶压位于同一角部上下两个减震器的压装连接器。从机械原理分析，这种上下同步加压的方式利用了作用力与反作用力的平衡，千斤顶的推力同时压缩上下两侧的碟形弹簧，巧妙避免了单侧受力时阀模块承受偏心扭矩而发生倾覆。当弹簧压缩达到预紧力时，将压力固定片插入压装连接器与球面副之间，此时弹簧的弹性势能被机械结构硬性锁定，使得减震器在常态运输中始终保持恒定的预紧支撑力。这一动作彻底消除了弹簧松弛或构件间隙带来的二次撞击隐患。同时，压装连接器由内向外插入框架固定，使得减震载荷直接传递给主框架结构而非依赖紧固件抗剪切，极大提升了整体结构的稳固性。最终，换流阀模块被“悬浮”且牢牢夹持在装置内部，在提升装配效率的同时，实现了极致的减震防护与运输安全性。