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        新型智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架的研制

        2022-02-08 05:52:38麗水正好電力實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司配網(wǎng)建設(shè)分公司何靖?jìng)?/span>王曜飛姚文浩張杭浙
        電力設(shè)備管理 2022年24期
        關(guān)鍵詞:牽引力推桿預(yù)警系統(tǒng)

        麗水正好電力實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司配網(wǎng)建設(shè)分公司 何靖?jìng)?王曜飛 姚文浩 張杭浙

        國(guó)網(wǎng)麗水供電公司南城供電分公司 劉 煜

        近年來(lái),國(guó)家對(duì)城市美化和供電安全的要求日益提高。因此,電纜隧道和電纜溝也成了城市供電的主要通道。在當(dāng)前10kV電纜敷設(shè)所用時(shí)間統(tǒng)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)時(shí)間占用較長(zhǎng),且存在人力資源浪費(fèi)和一定安全隱患,需要用優(yōu)質(zhì)設(shè)備去提高電纜敷設(shè)作業(yè)效率和安全性[1]。

        本項(xiàng)目研制的新型智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)支架,實(shí)現(xiàn)電纜轉(zhuǎn)角360°平順?lè)笤O(shè)。借助電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng),避免電纜敷設(shè)過(guò)程中電纜破裂、牽引繩斷裂等危險(xiǎn)情況發(fā)生。安裝智能感應(yīng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控各個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的安全情況。

        1 項(xiàng)目概述

        電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架的研制,通過(guò)電動(dòng)控制支架升降調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)電纜平順?lè)笤O(shè)。本項(xiàng)目研究的新型智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架主要包含以下兩部分內(nèi)容:一是電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng),結(jié)合電纜敷設(shè)作業(yè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,研制電纜牽引力的預(yù)警裝置,避免電纜由于敷設(shè)過(guò)程中,所受拉力問(wèn)題而引起的電纜破裂和牽引繩斷裂等情況;二是安裝智能感應(yīng)系統(tǒng),結(jié)合實(shí)際作業(yè)需求,通過(guò)安裝的智能感應(yīng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控多個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的運(yùn)行情況,確保電纜敷設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)安全。

        2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

        2.1 設(shè)計(jì)思路

        新型智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式調(diào)節(jié)支架高度,可實(shí)現(xiàn)旁路電纜轉(zhuǎn)角360°平順?lè)笤O(shè),解決現(xiàn)有支架電纜敷設(shè)高度無(wú)法調(diào)節(jié)問(wèn)題[2]。研究人員利用制圖軟件繪制了如圖1所示的三維模型圖,包括主面板、尼龍輪、底部支撐腳、側(cè)面支撐腳。

        分解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:主面板。主面板由兩塊長(zhǎng)型金屬板組成,重疊部分可以旋轉(zhuǎn),根據(jù)電纜井大小進(jìn)行調(diào)整(如圖2所示)。

        圖2 主面板

        尼龍輪。通過(guò)軸承安裝在中心軸上,進(jìn)而固定在主面板上,結(jié)構(gòu)為上小下大,方便電纜的取放(如圖3所示)。

        底部支撐腳。底部支撐腳設(shè)置為可伸縮形式,固定件固定在主面板上,內(nèi)桿插進(jìn)外桿,外趕上通過(guò)緊定螺釘固定內(nèi)桿伸出長(zhǎng)度,松開(kāi)緊定螺釘可調(diào)節(jié)底部支撐腳的長(zhǎng)度(如圖4所示)。

        圖3 尼龍輪

        圖4 底部支撐腳

        側(cè)面支撐腳。側(cè)面支撐腳分為連接段、中間段及尾段,連接段固定在主面板上,中間段兩端分別為同等規(guī)格的內(nèi)、外螺紋,可多段連接進(jìn)行加長(zhǎng),尾段通過(guò)螺紋連接在中間段上,可用扳手調(diào)節(jié)支撐腳長(zhǎng)度,使裝置在平面上固定,防止電纜帶動(dòng)而發(fā)生側(cè)翻(如圖5所示)。

        圖5 側(cè)面支撐腳

        2.2 關(guān)鍵技術(shù)

        通過(guò)加裝電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng),能夠在作業(yè)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電纜敷設(shè)過(guò)程中的相應(yīng)問(wèn)題,并及時(shí)解決這些問(wèn)題,從而減少作業(yè)中的停工時(shí)間。

        2.2.1 電纜牽引拉力傳感器

        在對(duì)電纜牽引張力傳感器的研究中,引入了Dyly102系列電阻式應(yīng)變張力傳感器,如圖6所示,在傳感器的最上部位置與張力傳感器相連接,下部位置與牽引傳感器和密封器電纜的牽引夾相連。從電纜張力以及張力傳感器的張力將影響來(lái)看應(yīng)變電流的變化。在多芯導(dǎo)線的影響下,將通過(guò)拉力感應(yīng)器所產(chǎn)生的應(yīng)變電流結(jié)合在微機(jī)的智能控制電路,可以進(jìn)行A/D輸出、放大和整形,從而準(zhǔn)確地測(cè)量封口機(jī)電纜的壓力。

        2.2.2 單片機(jī)智能控制電路

        圖7是單片機(jī)智能控制電路的基本工作機(jī)理,將控制電路送入光電耦合器,從而確定牽引器的拖動(dòng)方式。在多芯導(dǎo)線的情況下,傳感器還能產(chǎn)生電流并輸送到主傳感器的A/D電路并對(duì)信號(hào)放大整形,從而可以將處于離散情況下的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息,并將數(shù)字信息傳送到單片機(jī)上。此時(shí),由單片機(jī)所計(jì)算的導(dǎo)線牽引拉力數(shù)值,將能夠根據(jù)圖形的位置直接呈現(xiàn)在LED屏幕上(如圖7所示)。

        圖6 拉力傳感器

        圖7 單片機(jī)智能控制電路工作原理

        當(dāng)線纜的引出拉伸值與內(nèi)部整定線纜引出拉伸值發(fā)生對(duì)比時(shí),一旦發(fā)現(xiàn)牽引力過(guò)載、將牽引力方向及時(shí)取反,會(huì)在第一個(gè)工作時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音告警[3]。單片機(jī)的輸出信息就能夠較大程度抑制繼電器吸合。同樣,在第一個(gè)時(shí)刻內(nèi),單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)最佳反向牽引力,牽引拉力也將會(huì)由最高減少至最低點(diǎn)。但如果在延時(shí)功能下,突然斷開(kāi)了輸出信息控制器,單片機(jī)就會(huì)停止工作。

        圖8 單片機(jī)控制程序流程

        本文通過(guò)安裝智能導(dǎo)引系統(tǒng),對(duì)每個(gè)電纜角的安全狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),快速確定內(nèi)部設(shè)備的故障點(diǎn),有效提高了故障診斷的特支速度,縮短了事故處理的時(shí)間,同時(shí)也大大提升了作業(yè)人員的工作效率[4]。

        在電纜敷設(shè)完成后,傳統(tǒng)的方式技術(shù)人員要對(duì)各種型號(hào)的電纜進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)完成后將剩余的電纜退庫(kù),通常此項(xiàng)工作很大且十分煩瑣。而智能導(dǎo)引系統(tǒng)將省去原有復(fù)雜的工序,當(dāng)電纜敷設(shè)完成后,首先智能系統(tǒng)將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)剩余電纜進(jìn)行掃描,檢測(cè)拉力值變化,啟動(dòng)A/D采樣;然后電纜敷設(shè)記錄傳至指揮系統(tǒng),指揮系統(tǒng)在收到電纜敷設(shè)記錄后,將根據(jù)系統(tǒng)的信息對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行的審核,確認(rèn)A/D采樣轉(zhuǎn)換完成情況;最后智能系統(tǒng)讀取16bit A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)定,得到實(shí)際拉力值嗎,由此整個(gè)單片機(jī)A/D采樣程序流程圓滿完成了(如圖9所示)。

        圖9 采樣程序流程

        3 技術(shù)架構(gòu)

        本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的新型智能電纜角鋪設(shè)專(zhuān)用支架,在電氣調(diào)節(jié)的輔助下,可以順利地進(jìn)行360°的電纜成角。在電纜鋪設(shè)過(guò)程中,使用電纜牽引報(bào)警系統(tǒng),避免電纜斷裂;安裝智能引導(dǎo)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)每個(gè)電纜拐角處的安全情況。

        電動(dòng)托架由無(wú)線電遙控控制,電動(dòng)推桿為雙頭平板結(jié)構(gòu)。推桿兩邊的平面可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行定制。電纜鋪設(shè)支架安裝在推桿的頂部,支架通過(guò)無(wú)線遙控器上下調(diào)整。電纜支架的主體由一個(gè)高強(qiáng)度的尼龍滑輪組成,用于傳輸,而傳輸結(jié)點(diǎn)則配備了一個(gè)傳輸旋轉(zhuǎn)軸。安裝了重力傳感器和微型攝像機(jī)來(lái)監(jiān)測(cè)電纜的鋪設(shè)。采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)手機(jī)應(yīng)用程序和外部顯示屏幕顯示。

        4 裝置功能

        新型智能電纜轉(zhuǎn)角鋪設(shè)支架用于電纜轉(zhuǎn)角鋪設(shè)作業(yè)的專(zhuān)用儀器。該發(fā)明應(yīng)用最新的數(shù)字通信、嵌入式、計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)來(lái)收集和分析電纜井中的電纜角信息,通過(guò)提升、調(diào)整電氣,電纜牽引預(yù)警系統(tǒng)和智能導(dǎo)向系統(tǒng)可有效幫助操作人員監(jiān)測(cè)電纜角的鋪設(shè)情況,以及電纜在井中的傳輸是否正常。該系統(tǒng)主要由電纜電角支架、電纜牽引預(yù)警系統(tǒng)和智能引導(dǎo)系統(tǒng)組成。

        電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置,由電機(jī)推桿和控制裝置等機(jī)構(gòu)組成。在各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的工藝流程中作為執(zhí)行機(jī)械使用,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制,其參數(shù)如下。額定功率:30W;永磁直流電機(jī)驅(qū)動(dòng);電壓:12V/24VDC;外置行程推桿,兩端行程任意位置可移動(dòng)推桿電機(jī);推桿是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),螺桿傳動(dòng),伸縮桿只能伸縮不會(huì)旋轉(zhuǎn);電機(jī)是正負(fù)兩極,比如正極伸,負(fù)極縮,調(diào)換一下就可以改變桿伸縮方向;環(huán)境溫度-26~85℃;標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)等級(jí):IP54;低噪音設(shè)計(jì),噪音等級(jí)低于50dB;推桿材料:鋁合金。

        圖10 電動(dòng)推桿

        圖11 重力控制器的組成及連接

        重力控制器外形尺寸為:84.0mm×66.2mm,安裝孔尺寸為:76.2mm×58.4mm。控制器板由電源、重力測(cè)量、CPU控制、按鍵、顯示及繼電器輸出等部分組成,如圖11所示。重力控制器上安裝了兩個(gè)繼電器,分別帶常開(kāi)與常閉觸點(diǎn),可以控制2路AC250V/7A或DC28V/10A以內(nèi)的用電器。繼電器動(dòng)作分別由兩個(gè)發(fā)光管指示。

        利用微型免插電遠(yuǎn)程手機(jī)無(wú)線高清攝影頭具有隨機(jī)挪動(dòng)、云存儲(chǔ)、無(wú)需網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),配置磁吸支架可便攜安裝在轉(zhuǎn)角敷設(shè)支架上,通過(guò)手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,調(diào)取電纜敷設(shè)畫(huà)面。

        5 實(shí)施成效

        5.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        新型智能電纜敷設(shè)專(zhuān)用支撐采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式,調(diào)整支架高度,實(shí)現(xiàn)360°旁路電纜Angle的順暢敷設(shè),可解決現(xiàn)有支撐和電纜敷設(shè)高度不能調(diào)整的問(wèn)題。

        由于安裝了電纜牽引預(yù)警系統(tǒng),在操作期間為了減少停工時(shí)間,工藝放置領(lǐng)域電纜的相應(yīng)問(wèn)題可以很快檢測(cè)和解決。

        電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架通過(guò)智能感應(yīng)系統(tǒng)的安裝,可在各電纜拐角安全狀況在線監(jiān)測(cè)表、內(nèi)部裝置上迅速確定故障部位,有效提高特殊支撐的故障診斷速度,縮短事故處理時(shí)間,幫助工作人員解決突如其來(lái)的問(wèn)題。

        5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

        第一,在智能感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面,電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架借助微型免插電遠(yuǎn)程手機(jī)無(wú)線高清攝影頭,無(wú)需網(wǎng)絡(luò),采用磁吸支架快速安裝,通過(guò)手機(jī)APP即可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控各個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的敷設(shè)情況。

        第二,在電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面,電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專(zhuān)用支架通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)支架,實(shí)現(xiàn)電纜轉(zhuǎn)角360°平順?lè)笤O(shè)。

        5.3 存在不足問(wèn)題

        電機(jī)推桿又稱(chēng)為線性驅(qū)動(dòng),是把發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)改變?yōu)榕c推桿的方向垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電驅(qū)設(shè)備。電動(dòng)推桿可以在各種單一或復(fù)雜的過(guò)程中被用來(lái)進(jìn)行機(jī)械調(diào)整,如進(jìn)行遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)和零點(diǎn)五自動(dòng)控制。隨著操作和維護(hù)工作量的增加,將新工具轉(zhuǎn)化為電氣操作是必不可少的。作為今后的課題,可以進(jìn)一步活用電動(dòng)推桿等新的電氣技術(shù),將變速器的手動(dòng)操作模式升級(jí)為電氣操作模式,進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)操作的效率。

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