CN114239217B - 一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法 - Google Patents

一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法，首先是根据敷设轨迹将拉管电缆轨迹划分为一定数量的区段，获取电缆敷设各区段内的物理以及几何参数，然后获取拉管电缆入土点处的牵引力并计算造弧区段内的等效长度及倾角，最后通过上述过程得到的相关参数，获取拉管电缆敷设轨迹中关键点的电缆牵引力，本发明基于拉管轨迹的参数读取，着重计算入土点处电缆牵引力以及两个造弧区段内的电缆牵引力计算，修正了电力拉管中入土点处以及两个造弧段处电缆牵引力的计算公式，同时也在计算过程中更加简单高效。

Description

一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法
技术领域
本发明属于电网电缆的技术领域，尤其是一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法。
背景技术
目前，在电缆牵引力计算方面，遵循的是关于《城市电力电缆线路设计技术规定》中关于电缆牵引力的计算方法，该计算方法通过读取电缆敷设区段内的物理以及几何参数，对电缆牵引力进行计算，计算范围包含水平段敷设、斜直线段敷设、曲线段敷设。
上述方法可以较好地应用于常规敷设方式下的电缆牵引力计算，但针对于计算曲线段牵引力的力学模型，仅适用于较小的曲率半径，当应用于拉管尤其是拉钢管轨迹时，计算结果与实际严重不符，且未明确初设牵引力的计算方法，仅考虑10m长水平段电缆自重的摩擦力，但电力拉管首尾两端往往设置检查井，需要考虑电缆入井转弯段内产生的电缆牵引力影响，因此现有技术中无法有效模拟拉管轨迹中全过程的电缆牵引力计算。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法，包括以下具体步骤：
步骤1：根据敷设轨迹将拉管电缆轨迹划分为一定数量的区段；
步骤2：获取上述步骤中电缆敷设各区段内的物理以及几何参数；
步骤3：获取拉管电缆入土点处的牵引力；
步骤4：利用步骤2中的参数，计算电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角；
步骤5：利用步骤2到步骤5的相关参数，计算拉管电缆敷设轨迹中关键点的电缆牵引力；
优选地，所述步骤1中所述一定数量的区段分为五个区段，所述五个区段分别为第一造斜段、第一造弧段、水平段、第二造弧段和第二造斜段；
优选地，所述步骤2中各区段的物理以及几何参数包括读取入土角α、出土角α'、第一造斜段长度L1、第一造弧段长度L2、水平段长度L3、第二造弧段长度L4、第二造斜段长度L5、第一造弧段曲率半径、第二造弧段曲率半径和拉管轨迹的最大深度H。
优选地，所述步骤3中拉管电缆入土点处的牵引力T1的计算公式如下：
其中：
μ1：电缆与输送机之间的摩擦系数；
W：电缆单位重量，单位为N/m；
r：电缆管道的弯曲半径，单位为m；
π/2：电缆由垂直进入检查井至水平段之间对应的弧度；
电缆在π/2角度内敷设时的摩擦力增大系数；
L：缆盘至检查井之间的水平距离；
r：检查井内电缆的转弯半径；
优选地，所述步骤4中电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角包括第一造弧段倾角β、第二造弧段倾角β'、第一造弧段等效长度L弧、第二造弧段等效长度L弧'；所述电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角的具体计算公式如下：
所述第一造弧段倾角：β＝arctan((H-L1 tanα)/L2)
所述第二造弧段倾角：β'＝arctan((H-L5 tanα')/L4)
所述第一造弧段等效长度：
所述第二造弧段等效长度：
其中：
α：入土角；
α'：出土角；
H：拉管轨迹的最大深度；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度；
优选地，所述步骤5中关键点的电缆牵引力包括第一造斜段终点处电缆牵引力T2、第一造弧段终点处电缆牵引力T3、水平段终点处电缆牵引力T4、第二造弧段终点处电缆牵引力T5和第二造斜段终点处电缆牵引力T6；所述关键点的电缆牵引力具体公式如下：
所述第一造斜段终点处电缆牵引力:T2＝T1+WL1(μcosα-sinα)/cosα
所述第一造弧段终点处电缆牵引力:
所述所述水平段终点处电缆牵引力:T4＝T3+μWL3
所述第二造弧段终点处电缆牵引力:
所述第二造斜段终点处电缆牵引力:T6＝T5+WL5(μcosα'+sinα')/cosα'
其中：
μ：电缆与管材之间的摩擦系数；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度；
α：入土角；
α'：出土角；
β：第一造弧段倾角；
β'：第二造弧段倾角；
T1：拉管电缆入土点处的牵引力；
W：电缆重量，单位为N/m。
本发明的优点和积极效果是：
本发明涉及的电力拉管中电缆牵引力计算方法基于拉管轨迹的参数读取，着重计算入土点处电缆牵引力以及两个造弧区段内的电缆牵引力计算，修正了电力拉管中入土点处以及两个造弧段处电缆牵引力的计算公式，同时也在计算过程中更加简单高效。
附图说明
图1是本发明电力拉管中电缆牵引力计算方法的流程图；
图2是本发明拉管电缆分段式牵引力计算示意图；
图3是本发明电缆于检查井内敷设示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
本发明提出了一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法，如图1至图3所示，包括以下具体步骤：
步骤1：根据敷设轨迹将拉管电缆轨迹划分为一定数量的区段；
在此步骤中所述一定数量的区段分为五个区段，所述五个区段分别为第一造斜段(A-B)、第一造弧段(B-C)、水平段(C-D)、第二造弧段(D-E)、第二造斜段(E-F)。
步骤2：获取上述步骤中电缆敷设各区段内的物理以及几何参数；
所述物理以及几何参数包括读取入土角α、出土角α'、第一造斜段长度L1、第一造弧段长度L2、水平段长度L3、第二造弧段长度L4、第二造斜段长度L5、第一造弧段曲率半径、第二造弧段曲率半径和拉管轨迹的最大深度H；
步骤3：获取拉管电缆入土点处的牵引力T1；
具体公式如下：
其中：
μ1：电缆与输送机之间的摩擦系数，可参照取电缆与普通轴承之间的摩擦系数0.2；
W：电缆单位重量，单位为N/m；
r：电缆管道的弯曲半径，单位为m；
π/2：电缆由垂直进入检查井至水平段之间对应的弧度；
电缆在π/2角度内敷设时的摩擦力增大系数；
L：缆盘至检查井之间的水平距离；
r：检查井内电缆的转弯半径；
步骤4：利用步骤2中的参数，计算电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角；
在此步骤中，所述电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角包括第一造弧段倾角β、第二造弧段倾角β'、第一造弧段等效长度L弧、第二造弧段等效长度L弧'；所述电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角的具体计算公式如下：
所述第一造弧段倾角：β＝arctan((H-L1 tanα)/L2)
所述第二造弧段倾角：β'＝arctan((H-L5 tanα')/L4)
所述第一造弧段等效长度：
所述第二造弧段等效长度：
其中：
α：入土角；
α'：出土角；
H：拉管轨迹的最大深度；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度。
步骤5：利用步骤2到步骤5的相关参数，计算拉管电缆敷设轨迹中关键点的电缆牵引力；
在此步骤中，所述关键点的电缆牵引力包括第一造斜段终点处电缆牵引力T2、第一造弧段终点处电缆牵引力T3、水平段终点处电缆牵引力T4、第二造弧段终点处电缆牵引力T5和第二造斜段终点处电缆牵引力T6；所述关键点的电缆牵引力具体公式如下具体公式如下：
所述第一造斜段终点处电缆牵引力：T2＝T1+WL1(μcosα-sinα)/cosα
所述第一造弧段终点处电缆牵引力：
所述所述水平段终点处电缆牵引力：T4＝T3+μWL3
所述第二造弧段终点处电缆牵引力：
所述第二造斜段终点处电缆牵引力：T6＝T5+WL5(μcosα'+sinα')/cosα'
其中：
μ：电缆与管材之间的摩擦系数，可参照取电缆与塑料管之间的摩擦系数0.3；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度；
α：入土角；
α'：出土角；
β：第一造弧段倾角；
β'：第二造弧段倾角；
T1：拉管电缆入土点处的牵引力；
W：电缆单位重量，单位为N/m。
本发明公开的电缆牵引力计算方法，其基于拉管轨迹的参数读取，着重计算入土点处电缆牵引力T1以及两个造弧段内的电缆牵引力计算，修正了电力拉管中入土点处以及两个造弧段处电缆牵引力的计算公式，同时也在计算过程中更加简单高效。
以上所述只是本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此，凡是在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种电力拉管中电缆牵引力的计算方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
步骤1：根据敷设轨迹将拉管电缆轨迹划分为一定数量的区段；
步骤2：获取上述步骤中电缆敷设各区段内的物理以及几何参数；
步骤3：获取拉管电缆入土点处的牵引力；
步骤4：利用步骤2中的参数，计算电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角；
步骤5：利用步骤2到步骤5的相关参数，计算拉管电缆敷设轨迹中关键点的电缆牵引力，
所述步骤1中所述一定数量的区段分为五个区段，所述五个区段分别为第一造斜段、第一造弧段、水平段、第二造弧段和第二造斜段，
所述步骤2中各区段的物理以及几何参数包括读取入土角α、出土角α'、第一造斜段长度L1、第一造弧段长度L2、水平段长度L3、第二造弧段长度L4、第二造斜段长度L5、第一造弧段曲率半径、第二造弧段曲率半径和拉管轨迹的最大深度H，
所述步骤3中拉管电缆入土点处的牵引力T1的计算公式如下：
其中：
μ1：电缆与输送机之间的摩擦系数；
W：电缆单位重量，单位为N/m；
r：电缆管道的弯曲半径，单位为m；
π/2：电缆由垂直进入检查井至水平段之间对应的弧度；
电缆在π/2角度内敷设时的摩擦力增大系数；
L：缆盘至检查井之间的水平距离；
r：检查井内电缆的转弯半径，
所述步骤4中电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角包括第一造弧段倾角β、第二造弧段倾角β'、第一造弧段等效长度L弧、第二造弧段等效长度L弧'；所述电缆敷设造弧区段内的等效长度及倾角的具体计算公式如下：
所述第一造弧段倾角：β＝arctan((H-L1 tanα)/L2)
所述第二造弧段倾角：β'＝arctan((H-L5 tanα')/L4)
所述第一造弧段等效长度：
所述第二造弧段等效长度：
其中：
α：入土角；
α'：出土角；
H：拉管轨迹的最大深度；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度，
所述步骤5中关键点的电缆牵引力包括第一造斜段终点处电缆牵引力T2、第一造弧段终点处电缆牵引力T3、水平段终点处电缆牵引力T4、第二造弧段终点处电缆牵引力T5和第二造斜段终点处电缆牵引力T6；所述关键点的电缆牵引力具体公式如下：
所述第一造斜段终点处电缆牵引力:T2＝T1+WL1(μcosα-sinα)/cosα
所述第一造弧段终点处电缆牵引力:
所述水平段终点处电缆牵引力：T4＝T3+μWL3:
所述第二造弧段终点处电缆牵引力：
所述第二造斜段终点处电缆牵引力：T6＝T5+WL5(μcosα'+sinα')/cosα'
其中：
μ：电缆与管材之间的摩擦系数；
L1：第一造斜段长度；
L2：第一造弧段长度；
L3：水平段长度；
L4：第二造弧段长度；
L5：第二造斜段长度；
α：入土角；
α'：出土角；
β：第一造弧段倾角；
β'：第二造弧段倾角；
T1：拉管电缆入土点处的牵引力；
H：拉管轨迹的最大深度；
W：电缆重量，单位为N/m。
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