卷筒电缆

关键词：

卷筒电缆（精选三篇）

卷筒电缆 篇1

弹力式电缆卷筒是起重运输机械的重要部件, 它是以蜗卷弹簧为动力, 自动卷取电力电缆的机械装置。济钢冷轧板厂的天车均采用弹力式电缆卷筒来卷、放电缆, 并为吊钩控制装置送电以保障电力和控制信息的联系提供, 维持设备的正常运行。这种设备具有制作简单、运行可靠, 不需要经常维修和另行控制的优点。

2 电缆卷筒改造的原因

2.1 电缆受力不均, 寿命非常短

天车吊钩接受指令下降时拉动电缆下行, 电缆拉动电缆卷筒, 卷筒发簧卷曲内侧拉紧;吊钩上升时, 弹簧弹力作用, 将电缆线卷起。由于吊钩下降过程中下降速度或快或慢, 电缆受力不均;尤其吊钩突然下降并且速度较快时电缆突然受力 (电缆自重+吊钩拉力) 拉伸, 疲劳急速加剧。

2.2 更换频率太快, 增加了生产成本

冷轧厂生产节奏比较快, 电缆拉伸频率较大造成电缆拉断事故的频发, 电缆更换频率较快, 有时半个月甚至更短的时间就要更换一次。冷轧厂主电缆采用进口电缆。由于电缆长度较长, 价格昂贵, 加之更换电缆造成生产误时, 生产成本大大增加。

为了减少更换电缆所造成的生产误时和生产成本, 需要对电缆卷筒进行改造。

3 改造方案的提出

作者提出以下改造方案:在卷筒和吊钩之间加一根细钢丝绳, 使吊钩上升或下降时, 钢丝绳是主要的受力体, 减轻电缆所承受的力。为避免钢丝绳与电缆线在卷筒缠绕时互相摩擦对电缆外表面绝缘皮造成伤害, 在电缆卷筒卷曲筒上碳刷侧焊接圆环形隔板, 使电缆和钢丝绳分别缠绕。另外, 在吊钩架上焊接200mm长的40mm×4mm的角钢, 角钢上钻直径为8mm的孔, 为了避免孔的圆周摩擦钢丝绳使用了德国套环。将德国套环和钢丝绳穿过孔后用直径为4mm的钢丝绳卡子将钢丝绳固定。钢丝绳卷筒侧在卷筒外缘钻孔将钢丝绳焊接在卷筒外缘外侧, 以防钢丝绳对电缆造成损伤。

3.1 钢丝绳的计算

(1) 钢丝绳长度的计算

钢丝绳采用直径4mm的圆股合成纤维芯钢丝绳, 钢丝绳长度为起升高度H加上在卷筒缠绕的距离S, 为了避免吊钩失控超出起升高度, 一般电缆卷筒上的线缆要多绕2～3圈, 此处钢丝绳采用在卷筒上多绕3圈, 所以钢丝绳长度L=H+S, 卷筒直径D=0.5m

故钢丝绳长度L=H+S=14+4.71=18.71m

(2) 钢丝绳自重所生的力矩计算

钢丝绳近似重量为5.5kg/100m, 由于钢丝绳下降到最低位置时自重对卷筒中心所产生的力矩M最大, 此时钢丝绳自由长度就是吊钩的起升高度H=14m, 钢丝绳自重m=5.5/100×14=0.77kg

由于钢丝绳自重产生的力矩远小于电缆卷筒卷取的力矩36N·m。故由钢丝绳自身重力产生的力矩不会对电缆卷筒卷曲造成影响。

(3) 钢丝绳的抗拉力矩计算

钢丝绳的最小破断力为7800N, 对卷筒中心的力矩为7800×D/2=1950N·m远大于电缆卷筒的卷取力矩。所以在吊钩下降时钢丝绳能拉动电缆卷筒且不会被拉断。

(4) 钢丝绳的安装调整

安装调整时, 拉紧钢丝绳使钢丝绳比电缆短20～30mm, 这样当吊钩上升或下降时, 钢丝绳基本上承受了全部拉力, 电缆仅仅承受电缆自重。

3.2 隔板尺寸的确定

为避免钢丝绳和电缆在电缆卷筒上缠绕时相互摩擦对电缆造成损坏, 在电缆卷筒接线盒侧距卷筒外缘60mm的地方焊接圆环形隔板。为了便于安装焊接, 将圆环隔板做成2个半圆环形隔板。隔板采用厚度为3mm的钢板做成, 圆环的内径和电缆卷筒直径相同, 圆环的外径与电缆卷筒外缘直径相同, 如图1所示。

4 改造后效果评价

经过近半年的使用, 改造后的设备至今没有更换过电缆。使每年更换电缆的次数明显减少, 减少了因更换电缆造成的生产误时, 大大节约了生产成本。冷轧厂需要改造的电缆卷筒十余台, 全部改造后将为冷轧厂带来相当可观的经济效益。

参考文献

[1]成大先, 王德夫.机械设计手册 (第四版) [M].北京:化学工业出版社, 2002.

卷筒电缆 篇2

【关键词】桥式抓斗卸船机；磁滞式高压电缆卷筒；爬电；潮气

1.绪论

课题研究的目的和意义。

永钢集团内部码头卸船机数量越来越多，在起重机械、港口设备等大型移动设备中，要实现动力电源、控制电源或控制信号的可靠传递，通常都用到电缆卷筒装置，永钢集团现有码头卸船机作业设备，按照生产工艺的要求，需要在长度为350米的码头平面行走作业，每台卸船机都配备一台磁滞式高压电缆卷筒及通信电缆卷筒，由于永钢集团码头和其它港口码头相比投资大、风险大、物流成本高，其它码头卸船机作业平面基本离大堤距离也就50米左右，永钢集团码头由于受航道因素影响卸船机作业平面通入长江离大堤有2000米左右，浪大、湿度大、风大、粉尘大都是对高压电缆卷筒使用带来一定的考验，虽然高压电缆卷筒结构简单，但是很容易被人们忽视，高压电缆卷筒对整个卸船机可以说就是卸船机的生命，一旦在使用当中高压电缆卷筒内部滑环装置出现短路故障及其它设施损坏都会造成整个卸船机瘫痪停电以及不能移动位置影响到周围的设备正常作业导致生产误时外轮船舶滞港，高压电缆卷筒的使用对周围的环境非常敏感：由于受现场安装场地限制及本身厂家设计问题使得高压电缆卷筒在实际使用当中，尤其是梅雨季节及冬天迷雾天气最能容易引起高压电缆卷筒内部爬电引起短路跳电。如何使这种大型的机械设备更好的发挥投资价值、如何使设备更安全可靠、如何降低维护周期、如何降低故障率等问题是本文研究的主要目的，这项研究无疑具有十分重要的现实意义。

2.磁滞式高压缆卷筒在卸船机上应用及存在的问题

2.1磁滞式电缆卷筒在卸船机上的应用

一台卸船机一般整机功率在1000KW左右，不仅用电负荷非常大而且作业时需要频繁移动位置取料，如果采用常规的滑触线供电或者采用拖拽电缆的方式供电，已不能满足生产现场的作业环境而且在使用中也存在很大的安全隐患，所以卸船机一般都采用电缆卷筒供电，从地面固定电站敷设电缆至电缆卷盘，取得相应长度后，制作好高压电缆终端头后分层卷入电缆卷盘，将电缆头穿进卷筒集电器内接入动铜环触点上，在从卸船机本体受电高压柜敷设高压电缆至卷筒集电器内接入静触点。所以卸船机移动时就靠地面供电电缆与本机受电电缆在电缆卷筒集电器内动铜环与静触点碳刷之间传递电压给整机供电，所以电缆卷筒对整机工作供电非常重要。

2.2磁滞式电缆卷筒在卸船机上应用时存在的问题

2.2.1潮湿天气爬电引起短路现象

磁滞式高压电缆卷筒集电器是有一个长145厘米、宽85厘米、高100厘米的不锈钢箱体制作而成，内部是有20只长14厘米、直径5厘米的高压绝缘子及5只铜环4中绝缘板组装而成。

在正常使用当中需将地面高压电缆从每个滑环中间孔洞引入内部接入动触头，但是在实际安装包括电缆头制作后穿入铜环内孔，电缆头表面与每个铜环内部基本没有空隙。这样电缆头就间接性将两相铜环之间短接，缩短了两相之间安全距离，本来两相铜环之间有14厘米长的绝缘子及绝缘板隔离，两相直径距离为22厘米，由于绝缘子设计的原理伞裙延长了安全距离包括爬电距离，大家都知道一般10KV的爬电距离为250mm，电气间隙为125mm，在绝缘材料性能降低时受天气等外界因素如空气湿度大、接连阴雨天霉雨季节，潮湿环境等使得带电金属部位与绝缘材料产生象水纹样电弧沿着外皮爬电，严重引起短路跳电。

2.2.2 增加平时维护工作量

每月不管生产在忙都要安排2～3人对码头九台卸船机高压电缆卷筒进行2次维护保养，维护时对卷筒内每一个元器件都要用酒精进行清除灰尘及潮气，大概要耗时2个小时，检修之前还需要办理各种手续，如高压停送电操作票、检修工作票、维护作业卡、专人监护等一系列安全措施，这样还不能保证在作业时不发生放电引起跳电现象，检修作业还带来一定的安全风险。

2.2.3作业时卷筒发生问题引起船舶滞港

如果在作业过程中卷筒内发生短路跳电将会引起整机机构无法动作，如抓斗在船舱内将无法上升只能停留在船舱内，由于临时检修岸电无法满足整机供电要求所以导致该舱位内料物及多只船舱不能平衡卸料，每次检修大概最快耗时要3～4小时才能恢复供电。每只船只靠泊后根据货物吨位都有一定的卸料时间限制特别是外轮如果耽误作业时间会存在一笔很大的滞港费用。

2.2.4电缆卷筒内不方便日常点检

电缆卷筒是一个不锈钢箱体整体密封，点检人员在日常点检中无法观察箱体内情况，因为箱体内是10KV电压日常点检时不能将箱盖拆除检查，只能定期安排人员停电检查，这样对电缆卷筒内点检及所存在问题不能及时掌握。

2.3磁滞式电缆卷筒在卸船机上应用时存在问题的改造方法

2.3.1针对潮气引起爬电短路改造的措施

针对潮气爬电我们也采取了很多措施，如：增加空间加热器、增加密封性能、增加干燥剂，虽然延长了一定的使用周期，但还是会出现潮湿引起的短路放电现象，由于受电缆卷筒体积的限制，无法增大卷筒整体尺寸。后我们将原大修换下来的卷筒拆散后分析研究发现，由于电缆卷筒铜环内径穿线孔太小。

2.3.2减少维护工作量

对卷筒内铜环改造后，维护工作量也大大减轻，以前每台机电缆卷筒每个月需维护1～2次，经常性检修也不利于人身安全，通过改造后现在每只电缆卷筒基本在一个季度维护一次，可靠保证了生产作业。

2.3.3对电缆卷筒上部开启观察窗及箱内增加照明

通过对电缆卷筒箱体进行研究，在确保安全的前提下、不改变箱体室外防护性能的宗旨，要让日常点检人员随时都能观察到电缆卷筒箱内情况，最后拿出方案在箱体上盖中部开一扇40mm*40mm观察孔增加一块透明的有机玻璃及活动防护罩，箱内安装一盏防爆照明灯，控制开关安装在箱体表面，这样只要人员点检时打开防护罩开启照明灯就完全可以观察到电缆卷筒箱体内一切情况。

2.4磁滞式电缆卷筒技改成果

电缆卷筒驱动装置的比较分析 篇3

在堆取料机以及一些起重设备和港口的接卸设备和大型的电动平车中, 都会涉及到电缆的卷绕装置的应用, 电缆的卷筒装置主要是被应用于对一些移动设备进行动力电源的提供以及一些控制信号和通讯信号的控制电缆的卷绕工作上。在结构上, 卷筒设备主要包括了驱动装置以及滑环箱和卷盘以及底座等部分。但是对于卷绕设备来说最重要的还是其驱动部分, 卷筒的主要工作就是实现对于电缆的卷绕工作, 所以其驱动设备的性能直接决定了卷筒的工作效能。

二、现有驱动装置的型式及其特点:

在特点上要实现输出不断变化的转速使电缆收放线速度与大机行走同步。驱动装置主要有以下几种型式:长期堵转力矩电机式、磁滞联轴器式、液粘传动式、变频电机式。

1长期堵转力矩电机式驱动装置

长期堵转力矩电机式驱动装置由长期堵转力矩电机和减速机组成。这种组成结构可以对驱动转速进行有效的调整, 满足在卷绕的工作中转速从零到规定范围中的任何转速要求, 并且对于电机的保护还有着一定的优势, 可以长时间的进行堵转状态下的连续运转。通过专门的制造技术特点进行的设计结构下, 驱动装置可以可以在零转速至额定转速范围内任何一点稳定工作的特点, 并且在零转速即堵转状态下, 连续堵转8小时以上而不损坏电机。长期堵转力矩电机具有特殊的机械特性曲线, 见图1。

长期堵转力矩电机转速随负载的变化而变化, 并且转速增加输出转矩减小。电缆所受拉力F=2M∕D, 其中M为卷盘输出转矩, D为电缆在卷盘上的卷绕直径。收缆时随电缆在卷盘上卷绕直径的变化电机输出转矩也相应变化, 卷绕直径增加, 卷盘转速减小, 电机转矩增加, 电缆所受张力F近似恒定。放缆时电机处于堵转状态下, 输出转矩恒定为最大值, 电缆所受张力随卷绕直径D的变小而增大, 故放缆时电缆所受张力是收缆时要增大1-4倍。

2磁滞式驱动装置

所谓的磁滞性的驱动装饰就是利用了磁感应工作原理进行动力转换的一种驱动装置, 磁滞式驱动装置由Y系列电机、磁滞联轴器、减速机组成。磁滞联轴器利用磁耦合原理工作, 主要由磁极 (永磁铁) 和电枢 (感应盘) 组成。电机带动磁极旋转, 电枢产生电磁转矩, 实现转矩的传递。由于这种方式下的驱动是利用的物力磁效应, 所以磁极与电枢之间无机械接触, 可实现任意转速滑差, 这种转速滑差的任意调整可以满足卷盘收放电缆所需转速。所以在进行实际应用中, 这种方式的驱动往往可以根据需要进行转矩的调整, 这是因为磁极与电枢之间的间隙可微调, 故磁滞联轴器所能传递的转矩是可以调整的。收放电缆时电缆所受张力情况与堵转力矩电机式基本相同。

3液粘传动式

所谓的液粘式的传动驱动装置就是通过摩擦片之间的粘性油膜进行剪切力抓换的一种传动装置。通过特殊的设计在摩擦片之间的油膜上形成一种特殊的剪切力, 并将这种剪切力转换成卷筒所需要的动力。液粘传动式驱动装置由Y系列电机和专用减速机组成。

4变频电机式驱动装置

所谓的变频电机式的驱动装置就是通过变频电机作为动力来源, 通过控制系统进行总体控制达到调速目的的一种新型的驱动装置, 从结构上变频电机式驱动装置由变频电机、变频控制系统、减速机组成。变频技术是目前广泛应用于各种机械设备中的新型技术, 可以通过精确的控制达到对于机械动作的操作的目的, 在电缆的卷筒设备中, 利用变频技术, 实现了对电缆精确恒张力控制, 这恰恰就是电缆卷绕工作中需要的, 通过这种控制实现电缆张力大小可任意设定, 根据需要, 即, 在工作中大车的速度的变化是不确定的量, 所以就要求卷绕的驱动能够跟随大车的速度变化进行随意灵活多变的稳定变化。变频控制系统根据大车速度, 电缆在卷盘上的卷绕直径自行改变电机控制频率, 使变频电机可以在零转速至额定转速范围内的任意转速下正常工作, 从而保证卷盘上电缆的收放线速度与大车始终保持最佳同步状态。

三、各种驱动形式电缆卷筒性价比较

不同驱动形式的电缆卷筒各有优缺点, 综合性能价额比价见表1。

结语

通过上述的比较以及对于电缆卷筒的性能介绍可以很铭心啊的看出, 首先对于变频式的电机电缆的卷筒, 在性能上要高于其他形式, 但是相对于价额就要高出很多, 而剩下的三种形式在价额上的比较要相互近似, 但是在传动的性能上, 粘液式的要相对比其他的两种性能高出一些。所以可以得出以下的结论, 在对于电缆的长度在三百米或者是安装的高度要求在五米以上的电缆卷筒, 应用于大型的机械中的卷筒可以使用变频式的电机电缆卷筒, 这种卷筒在效能上要更为合适一些, 并且综合考虑到期价额问题, 用于这类环境下的电缆卷筒性价比还是较为合适的。而对于其他工况较为普通的情况则可以通过选用粘液式的传动结构或者是堵转力矩式的电机电缆转筒, 在此类情况下这两种传动装置具有较高的性价比。

参考文献

[1]阎丽宏.小改造解决大问题[N].中国交通报.2007.

[2]杜宏佳, 杨仕荣.向节约型企业迈进[N].中国水运报.2007年