CN102543307A

CN102543307A - 卧式大托盘式立式成缆机

Info

Publication number: CN102543307A
Application number: CN2012100179351A
Authority: CN
Inventors: 吴建宁; 郑运焱; 郑顺山; 曾学忠; 郑宝同; 吴弘
Original assignee: YICHANG LIANBANG CABLE CO Ltd
Current assignee: YICHANG LIANBANG CABLE CO Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: CN102543307B

Abstract

一种卧式大托盘式立式成缆机，主转盘上部圆周方向均匀间隔设有三个卧式大托盘，大托盘上设有卧式成缆线盘，所述旋转支撑组件包括主转盘外圈滚轮和主转盘内圈滚轮，主转盘外圈滚轮下部设有主转盘外圈轨道，主转盘内圈滚轮下部设有主转盘内圈轨道，大托盘和主转盘之间设有大托盘回转支撑，大托盘回转支撑上连接有大托盘驱动齿轮箱和大托盘驱动电机；成缆机上设有主线芯退扭、放线速度控制系统，主线芯退扭、放线速度控制系统与成缆机的PLC可编程控制器相连。本发明能装更多的电缆线芯；同时大型托盘立式成缆机机械重力承载性能好；设备运行平稳。

Description

卧式大托盘式立式成缆机

技术领域

本发明涉及一种用于多芯海底电缆制造用机械设备，尤其涉及一种卧式大托盘式立式成缆机。

背景技术

作者自2000年开发国内第一根交联聚乙烯绝缘海底电力电缆以来，一直致力于大长度海底电力电缆的制造、研究和开发。随着国民经济的发展，国内海底输电距离要求越来越长。海底交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造长度从第一根的约三公里到十多公里，再到三、四十公里，交货长度越来越长，海缆的耐压等级越来越高，导体截面也越来越大，其单位长度的成品重量也就越来越重。但交联聚乙烯绝缘电缆线芯的制造长度，以及海底电缆成缆机可容纳的单根电缆成缆线芯长度，却受到成缆机标准线盘容量的限制，不能逾越。

以往海底电缆立式成缆机的成缆线芯装载线盘由标准立式线盘（如中国专利文献200510050775.0所示）构成。但是其装载电缆线芯容量不足，而且成缆机机械重力承载性能不好；设备运行不平稳。

因此，作者近年来设计并逐步完善了一种大托盘立式成缆机，专门用于大长度海底电力电缆和海底石油勘采脐带电缆的制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种卧式大托盘式立式成缆机，其能装更多的电缆线芯；同时大型托盘立式成缆机机械重力承载性能好；设备运行平稳。

本发明的目的是这样实现的：

一种卧式大托盘式立式成缆机，包括成缆机的主转盘，主转盘设有旋转支撑组件，其特征在于：所述旋转支撑组件包括主转盘中心设置的转动轴承组件，主转盘下部设置的主转盘外圈滚轮和主转盘内圈滚轮，主转盘外圈滚轮下部设有主转盘外圈轨道，主转盘内圈滚轮下部设有主转盘内圈轨道，主转盘外侧设置有主转盘驱动齿轮箱和主转盘驱动电机，启动主转盘驱动电机通过主转盘驱动齿轮箱减速，拖动主转盘做成缆旋转运行；

主转盘上部圆周方向均匀间隔设有三个卧式大托盘，大托盘上设有卧式成缆线盘，大托盘和主转盘之间设有大托盘回转支撑，大托盘回转支撑外侧设有大托盘托轮架，主转盘上设置有大托盘驱动齿轮箱和大托盘驱动电机，启动大托盘驱动电机通过大托盘驱动齿轮箱减速，拖动大托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转；

主转盘中部设置有固定的同步运行的中心立柱，中心立柱上位于主转盘上部设有成缆机二层旋转平台，及三层旋转平台；二层旋转平台上设有主线芯退扭、放线速度控制系统，主线芯退扭、放线速度控制系统与成缆机的PLC可编程控制器相连。

所述的卧式大托盘式立式成缆机，设置有成缆平台，成缆平台上设有成缆汇线模架，并设有立式绕包带机，用于经汇线模后成型的电缆进行双层捆绑胶带绕包。成缆平台顶部设有轮带式牵引机，用于绞合的电缆按设定的成缆节距牵引行进。成缆平台侧面设有转向轮轨。

所述的主转盘上位于三个卧式大托盘之间间隔设有三小托盘，小托盘和主转盘之间设有小托盘回转支撑，主转盘上设置有小托盘驱动齿轮箱和小托盘驱动电机，启动小托盘驱动电机通过小托盘驱动齿轮箱减速，拖动小托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转，小托盘上部设置有小托盘电缆放线架和成缆线盘，成缆线盘由放线驱动系统驱动做主动张力放线。

所述的小托盘包括第一小托盘和第二小托盘，第一小托盘和第二小托盘之间用链轮联动组件。

成缆机还包括成缆中心线放线架、中心线转向导轮和设置在成缆中心线放线架、中心线转向导轮之间的中心线输线滚道，可用于海底电力电缆辅助线芯、电缆中心增强绳的成缆放线。

所述的主转盘外侧设有主动齿轮，主转盘驱动齿轮箱外侧设有从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮相配合。

本发明取得了以下的技术效果：

1、本发明的主要特点是把立式成缆机的成缆线芯装载线盘设计成卧式的大型托盘。托盘直径通常可以选择在8～10m之间。这样大的托盘可以一次装载110kV 1000mm²的海底电缆半成品线芯15～20km；重约300～450吨。35kV的海底电缆半成品线芯可装载长度大于40km。这样一般客户所要求的交流110kV级海底电力电缆可以满足20km以下整根无接头交货，海缆交货长度超过20km则只需要在电缆成缆中间工序做一套工厂软接头；交流35kV以下级海底电力电缆都可以满足无接头整根交货。由于采用了大型的托盘立式成缆机制造海底电力电缆，减少了大长度交联聚乙烯绝缘海底电力电缆的中间接头，使产品的内在品质因数得到提高。同时大型托盘立式成缆机机械重力承载性能好，设备运行也更平稳。

2、本发明大型托盘立式海底电力电缆成缆机，采用了电控复合退扭设计，予以满足托盘式成缆机特殊的机械退扭技术要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2为本发明拆除成缆平台后的俯视图。

其中，主转盘1，主转盘驱动齿轮箱2，主转盘驱动电机3，主转盘驱动主动齿轮4a及从动齿轮4b，主转盘中心转动轴承组件5，主转盘外圈滚轮6a，主转盘内圈滚轮6b，主转盘外圈轨道7a，主转盘内圈轨道7b，成缆机承线用大托盘8，大托盘回转支承（全称回转支撑轴承）9，大托盘驱动齿轮箱10，大托盘驱动电机11，大托盘托轮架12，成缆机承线用小托盘13，小托盘回转支承14，小托盘驱动齿轮箱15，小托盘驱动电机16，小托盘电缆放线架17，小托盘放线驱动系统18，成缆线盘19，成缆机中心立柱20，成缆机二层旋转平台21，主线芯退扭、放线速度控制系统22，成缆机三层旋转平台23，立式成缆机的成缆平台24，成缆汇线模架25，立式绕包带机26，立式成缆机的轮带式牵引机27，转向轮轨28，成缆中心线放线架29，成缆中心线转向导轮30，成缆中心线输线滚道31，小托盘13a与13b退扭链轮组件32。

具体实施方式

如图1-2所示，一种卧式大托盘式立式成缆机，包括成缆机的主转盘1，主转盘设有旋转支撑组件，所述旋转支撑组件包括主转盘中心设置的转动轴承组件5，主转盘下部设置的主转盘外圈滚轮6a和主转盘内圈滚轮6b，主转盘外圈滚轮下部设有主转盘外圈轨道7a，主转盘内圈滚轮下部设有主转盘内圈轨道7b，主转盘外侧设置有主转盘驱动齿轮箱2和主转盘驱动电机3，启动主转盘驱动电机通过主转盘驱动齿轮箱减速，拖动主转盘做成缆旋转运行；

主转盘上部圆周方向均匀间隔设有三个卧式大托盘8，大托盘上设有卧式成缆线盘，大托盘和主转盘之间设有大托盘回转支撑9，大托盘回转支撑外侧设有大托盘托轮架12，主转盘上设置有大托盘驱动齿轮箱10和大托盘驱动电机11，启动大托盘驱动电机通过大托盘驱动齿轮箱减速，拖动大托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转；

主转盘中部设置有固定的同步运行的中心立柱20，中心立柱上位于主转盘上部设有成缆机二层旋转平台21，及三层旋转平台23；二层旋转平台上设有主线芯退扭、放线速度控制系统22，主线芯退扭、放线速度控制系统与成缆机的PLC可编程控制器相连。

卧式大托盘式立式成缆机，设置有成缆平台24，成缆平台上设有成缆汇线模架25，并设有立式绕包带机26，用于经汇线模后成型的电缆进行双层捆绑胶带绕包。成缆平台顶部设有轮带式牵引机27，用于绞合的电缆按设定的成缆节距牵引行进。成缆平台侧面设有转向轮轨28。

主转盘上位于三个卧式大托盘之间间隔设有三小托盘13，小托盘和主转盘之间设有小托盘回转支撑14，主转盘上设置有小托盘驱动齿轮箱15和小托盘驱动电机16，启动小托盘驱动电机通过小托盘驱动齿轮箱减速，拖动小托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转，小托盘上部设置有小托盘电缆放线架17和成缆线盘19，成缆线盘由放线驱动系统18驱动做主动张力放线。

所述的小托盘包括第一小托盘13a和第二小托盘13b，第一小托盘和第二小托盘之间用链轮联动组件32。

成缆机还包括成缆中心线放线架29、中心线转向导轮30和设置在成缆中心线放线架、中心线转向导轮之间的中心线输线滚道31，可用于海底电力电缆辅助线芯、电缆中心增强绳的成缆放线。

所述的主转盘外侧设有主动齿轮4a，主转盘驱动齿轮箱外侧设有从动齿轮4b，主动齿轮和从动齿轮相配合。

由于装满半成品绝缘线芯的成缆机主转盘承载重量较大，约2000～2500吨。为了使立式成缆机的主转盘1运行起来更稳定，我们采用了轮轨式旋转设计。工作时，主转盘驱动电机3运转，通过驱动齿轮箱2降速后产生较大转动力矩，输送到主转盘主动齿轮4a，带动布置于主转盘底部外侧的大型齿圈从动齿轮4b，驱动主转盘1围绕中心转动轴承组件5做旋转运动。

主转盘1下部装置有二组轮轨系统。在主转盘1的主要承重部位，对应于电缆半成品线芯承载托盘的应力区域，均匀地设置有数十组（36～48组）外圈滚轮6a；在主转盘1的内圈承重应力区域设置有若干组内圈滚轮6b；外圈滚轮6a与内圈滚轮6b分别落在外圈轨道7a和内圈轨道7b上，围绕中心转动轴承组件5做圆周跑动运行。为保证立式成缆机的主转盘1运行平稳，在二千多吨的长期动态负载下，主转盘的机械构件保持完好、不变形，外圈及内圈的轮轨系统应做到精细调整，轨道平面误差不得大于0.5mm。

主转盘1的上部布置有成缆大托盘8三只；承线用小托盘13a和13b共六只。根据海底电力电缆成缆工艺技术要求，主转盘1围绕中轴做360°正向旋转运动时，主转盘1的上部布置的成缆机大托盘8或小托盘13应跟随主转盘1的角位移，做逆向旋转运动，带动大托盘8或小托盘13上承载的电缆线芯围绕成缆中轴做360°的逆向旋转绞合运动，这就是通常重型电力电缆成缆工艺中所强调的成缆线芯退扭。成缆线芯在作退扭运动的同时，位于立式成缆机顶部的轮带式牵引机27，按照成缆机预先设定好的牵引速度V，拖动着绞合后的缆线同步匀速前进，使缆线按照一定的成缆节距h要求完成绞合。

采用直立电缆盘放线架承线的小托盘13退扭运动是这样完成的：当主转盘驱动电机3通过驱动齿轮箱2降速后产生较大转动力矩，带动主、从动齿轮副4a和4b，驱动主转盘1围绕中轴做正向旋转运动，我们可以从驱动电机上配置的测速附件“光电编码器”，或者用接近开关从主转盘1的随动齿轮系上取出一个磁感应脉冲信号，通过立式成缆机的“PLC可编程控制器”系统处理后，得到一个与主转盘1随动的角位移量ω控制信号。用该信号去控制小托盘驱动电机16的转速，从而驱动小托盘13跟随主转盘1的角位移量ω，做同步的逆向旋转运动。从而载着成缆线盘19上的成缆线芯围绕中轴做同步的逆向旋转退扭运动。

大托盘8上的成缆线芯承载方式有二种，一种同小托盘13一样采用直立的电缆盘放线架承线，其承载线芯的退扭方式与小托盘13也相同。由于受所承载线芯电缆盘的限制，能装载的单根电缆线芯长度也就短。做大长度的交联聚乙烯绝缘海底电力电缆时，电缆的中间软接头个数也就要多。

为了在制造大长度交联聚乙烯绝缘海底电力电缆时无中间软接头，或者是尽可能减少大长度海底电力电缆的中间软接头，我们把立式成缆机的主导电绝缘线芯装载线盘大托盘8，设计成卧式的大型托盘。主要特点是大托盘8直径通常可以选择在8～10m之间。这样大的托盘可以一次装载110kV 1000mm²的海底电缆半成品线芯15～20km；重约300～450吨。35kV的海底电缆半成品线芯可装载长度大于40km。这样一般客户所要求的交流110kV级海底电力电缆可以满足20km以下整根无接头交货，海缆交货长度超过20km则只需要在电缆成缆中间工序做一套工厂软接头；交流35kV以下级海底电力电缆都可以满足无接头整根交货。由于采用了大型的托盘立式成缆机制造海底电力电缆，减少了大长度交联聚乙烯绝缘海底电力电缆的中间接头，使产品的内在品质因数得到提高。

立式成缆机的大托盘8采用卧式托盘承线后，其成缆线芯的退扭也不同于采用直立的电缆盘承线退扭方式。

立式成缆机的大托盘8采用卧式托盘承线的退扭原理：对于卧式大托盘放线的立式成缆机，其退扭与放线二个动作，都是要通过大托盘8围绕中轴，做与主转盘1的逆向旋转行星运动来完成的。当主转盘驱动电机3拖动主转盘1围绕中轴做正向旋转运动时，我们从立式成缆机的“PLC可编程控制器”系统得到一个与主转盘1随动的角位移量ω控制信号。用该信号去控制大托盘驱动电机11的转速，从而驱动大托盘8跟随主转盘1的角位移量ω，做同步的逆向旋转退扭运动；与此同时，装载着成缆线芯的大托盘8还要参照成缆机牵引速度V，按照放出线芯所处大托盘内、外圈间的不同位置，做出成缆匀速放线调整变量Va，使缆线按照一定的成缆节距h要求完成绞合。大托盘8的旋转量受控于“角位移量ω+牵引速度V+调整变量Va”三个控制量的叠加。

由于大托盘的特殊承线方式，当成缆线芯放线处于大托盘8的内圈或是外圈时，由于线芯的盘绕半径差异，其应有的旋转放线角速度也就不同。大托盘放线靠近内圈时，放线旋转角速度要快些，靠近外圈时放线旋转角速度要快些。为了做到托盘旋转放线速度的随机跟踪，按照放出线芯所处大托盘内、外圈间的不同位置，做出成缆匀速放线调整变量Va，我们在立式成缆机二层旋转平台21上设置了主线芯退扭、放线速度控制系统22，用于产生和控制大托盘8的放线速度变量。

大托盘8主要用于装载海底电力电缆半成品主导电绝缘线芯。小托盘13a和13b可用于光电复合海底电力电缆成缆制造中，1～3根光缆单元的布置装载和成缆塑料填充条的装载。小托盘13a和13b可以根据成缆机工艺需要做退扭或不退扭的机械运行选择。例如小托盘驱动电机16设定为不运转，则小托盘13a和13b均不做退扭旋转；若拆开小托盘13a与13b之间的退扭链轮组件32上的联动链条，设定小托盘驱动电机16为运转，则小托盘13a做退扭旋转，小托盘13b则不做退扭旋转。

成缆中心线放线架29、中心线转向导轮30、中心线输线滚道31可用于海底电力电缆辅助线芯、电缆中心增强绳（钢丝或芳纶绳）的成缆放线。

该立式成缆机还可以做海底石油勘采机器人用的“海洋脐带缆”的成缆制造，“海洋脐带缆”成缆时，大托盘8可以用于布置装载脐带缆的“双相不锈钢”管和大长度动力电缆线芯，小托盘13a和13b可用于布置装载通讯电缆、控制电缆、光纤摄影及控制缆，以及海底机器人液压控制系统用小管径的“双相不锈钢”液流管。

立式成缆机的成缆平台24上，装置有成缆汇线模架25，用于海底电缆线芯成缆集束，汇线模架上设置有汇线模有2套，第一套为可调式，第二套为固定式。

成缆平台24上还装置有立式绕包带机26，用于经汇线模后成型的电缆进行双层捆绑胶带绕包。

位于立式成缆机顶部的轮带式牵引机27，在电气控制中，要确保立式成缆机的旋转运行与轮带式牵引机是同步随动关系。轮带式牵引机先行启动行走，立式成缆机随后旋转运行；牵引机降速或停车，立式成缆机应立即同步降速或停止旋转；不应有牵引机未走动而立式成缆机在旋转的情况发生，以免造成成缆线芯被扭伤的恶性事故。

Claims

1.一种卧式大托盘式立式成缆机，包括成缆机的主转盘（1），主转盘设有旋转支撑组件，其特征在于：所述旋转支撑组件包括主转盘中心设置的转动轴承组件（5），主转盘下部设置的主转盘外圈滚轮（6a）和主转盘内圈滚轮（6b），主转盘外圈滚轮下部设有主转盘外圈轨道（7a），主转盘内圈滚轮下部设有主转盘内圈轨道（7b），主转盘外侧设置有主转盘驱动齿轮箱（2）和主转盘驱动电机（3），启动主转盘驱动电机通过主转盘驱动齿轮箱减速，拖动主转盘做成缆旋转运行；

主转盘上部圆周方向均匀间隔设有三个卧式大托盘（8），大托盘上设有卧式成缆线盘，大托盘和主转盘之间设有大托盘回转支撑（9），大托盘回转支撑外侧设有大托盘托轮架（12），主转盘上设置有大托盘驱动齿轮箱（10）和大托盘驱动电机（11），启动大托盘驱动电机通过大托盘驱动齿轮箱减速，拖动大托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转；

主转盘中部设置有固定的同步运行的中心立柱（20），中心立柱上位于主转盘上部设有成缆机二层旋转平台（21），及三层旋转平台（23）；二层旋转平台上设有主线芯退扭、放线速度控制系统（22），主线芯退扭、放线速度控制系统与成缆机的PLC可编程控制器相连；

所述的卧式大托盘式立式成缆机，设置有成缆平台（24），成缆平台上设有成缆汇线模架（25），并设有立式绕包带机（26），用于经汇线模后成型的电缆进行双层捆绑胶带绕包；

成缆平台顶部设有轮带式牵引机（27），用于绞合的电缆按设定的成缆节距牵引行进；

成缆平台侧面设有转向轮轨（28）。

2.根据权利要求1所述的卧式大托盘式立式成缆机，其特征在于：所述的主转盘上位于三个卧式大托盘之间间隔设有三小托盘（13），小托盘和主转盘之间设有小托盘回转支撑（14），主转盘上设置有小托盘驱动齿轮箱（15）和小托盘驱动电机（16），启动小托盘驱动电机通过小托盘驱动齿轮箱减速，拖动小托盘围绕主转盘中心做成缆的退扭行星旋转，小托盘上部设置有小托盘电缆放线架（17）和成缆线盘（19），成缆线盘由放线驱动系统（18）驱动做主动张力放线。

3.根据权利要求2所述的卧式大托盘式立式成缆机，其特征在于：所述的小托盘包括第一小托盘（13a）和第二小托盘（13b），第一小托盘和第二小托盘之间用链轮联动组件（32）。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的卧式大托盘式立式成缆机，其特征在于：成缆机还包括成缆中心线放线架（29）、中心线转向导轮（30）和设置在成缆中心线放线架、中心线转向导轮之间的中心线输线滚道（31），可用于海底电力电缆辅助线芯、电缆中心增强绳的成缆放线。

5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的卧式大托盘式立式成缆机，其特征在于：所述的主转盘外侧设有主动齿轮（4a），主转盘驱动齿轮箱外侧设有从动齿轮（4b），主动齿轮和从动齿轮相配合。