CN202758678U - 一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，包括绞体转盘和绞体转盘上的托盘的机械退扭装置，所述绞体转盘的转动通过齿轮传动至托盘，托盘依靠机械回转轴承进行转动，所述成缆机还包括变频电机、PLC控制系统和退扭系统的电气退扭装置，PLC控制系统控制变频电机驱动托盘旋转，所述退扭系统设置在托盘上方，其对电缆进行检测，检测的数据反馈给PLC控制系统，PLC控制系统与设定的退扭率进行比较，通过比较得出实际退扭率，再通过计算得出偏差值从而对变频电机进行闭环调整，本实用新型通过机械退扭和电气退扭对每个托盘退扭装置实现电缆成缆前的充分退扭。

Description

一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机

技术领域

本实用新型涉及一种成缆机，特别是一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机。

背景技术

如授权公告号CN201946388U的中国专利所述，目前海底电缆生产厂家所用的立式成缆机的放线盘数量一般为六盘，最多可实现六根芯线有退扭绞合成缆。其中有三根较小芯线采用装线盘放线，芯线装于线盘中，线盘l置于放线架上，放线架固定于小退扭托盘上；另有三根较大芯线采用托盘式放线，直接将芯线堆放于退扭托盘上，此种托盘式放线被称为单托盘式被动放线。所有退扭托盘均支承于绞合转盘上。运转过程中，通过绞合转盘的转动实现芯线绞合动作，退扭托盘通过退扭传动系统驱动转动，实现芯线绞合时的退扭动作。

此种单托盘式被动放线的结构，在生产前，将芯线从退扭托盘上方垂直往下放，让芯线盘绕堆放在退扭托盘上，芯线在托盘上每堆放一圈将发生自扭转180°；在生产过程中，芯线被向上拎起，在托盘上每拎起一圈，芯线将反向自扭转180°。上述过程将使得芯线被反复扭转，极易使芯线受到损伤。另外，由于芯线是自由堆放在托盘上，单靠退扭托盘的转动带动芯线转动实现退扭动作，无法保证成缆绞合一个节距同时芯线退扭360°。

为此，该专利提供了一种成缆机，该成缆机的放线托盘通过中心支座设有退扭托盘，这样退扭动作和放线动作被分解在两个托盘上实现，保证了退扭绞合。

但是，在机械退扭时，这种成缆机无法解决运动时产生的自身扭力，不能够充分退扭，而且其也无法避免设备本身故障引起的扭力损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，该成缆机实现电缆成缆前的充分退扭。

为了解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案为：一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，包括绞体转盘和绞体转盘上的托盘，所述绞体转盘的转动通过齿轮传动至托盘，托盘依靠机械回转轴承进行转动，此为机械退扭；所述成缆机包括变频电机、PLC控制系统和退扭系统，PLC控制系统控制变频电机驱动托盘旋转，所述退扭系统设置在托盘上方，其对电缆的退扭率进行检测，检测的数据反馈给PLC控制系统，PLC控制系统与设定的退扭率进行比较，通过比较得出实际退扭率，再通过计算得出偏差值从而对变频电机进行闭环调整，此为电气退扭。

所述成缆机还包括排线装置和位置传感器，所述排线装置包括丝杆提升机构和排线臂，丝杆提升机构的一端固定在移动小车上，丝杆提升机构的另一端连接排线臂，所述排线臂可在丝杆提升机构带动下进行上下移动，其并且可在水平方向旋转，所述位置传感器对排线臂的位置进行检测，检测的数据传递给PLC控制系统，针对排线臂所处位置在托盘上对应点处于不同周长的圆环上，PLC控制系统根据检测的数据对变频电机进行控制，实现对托盘转动速度的控制，使电缆保持恒定线速度收线。

所述托盘为三个；每个托盘的外径为8m。

所述PLC控制系统为联动主PLC控制系统或单动绞体PLC控制系统，其通过导电装置对变频电机进行控制。

本实用新型的优点为：

1、本实用新型安装有电气闭环自动控制装置，通过每个托盘退扭装置实现电缆成缆前的充分退扭。

2、本实用新型配置机械退扭与电气退扭双系统，在一方发生故障时最大程度确保电缆不受其影响。

3、采用托盘收放线，且排线高度较高，排线整齐，避免交叉压线，完全消除因没有推扭造成产生的电缆应力集中。

4、本实用新型采用托盘原理，且托盘外径设置为8m，能最大限度减少海缆接头数量，满足大长度海缆生产，如可生产单芯110kV海缆，单根无接头长度超过50km，单芯220kV海缆至少达到35km。

5、将三个托盘围绕转盘进行安装，即可作为上工序收线又作为本工序放线，可减少大型海缆单芯成缆前的周转，实现一机多用并降低投资成本。

6、本实用新型可通过PROFIBUS DP通信实现远程参数设定，无需进入转盘内进行设定，保障作业人员的安全，同时利用总线减少数据的衰减，达到信号的快速响应。

7、本实用新型配置专门的操作通道、楼梯、护栏、PP绳通道、过线轮、强电接地保护、导电装置，确保人员、电缆、设备的安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型的大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机包括托盘传动电机2、机械回转轴承3、变频电机4、电气回转轴承5、导电装置6、绞体PLC系统7或主PLC控制系统10、退扭系统8、排线装置9。所述托盘传动电机2通过绞体转盘1上伞型齿轮、直齿轮传动至大型8m托盘，再通过机械回转轴承5使托盘旋转。托盘变频电机4根据联动主PLC控制系统10或单动绞体PLC控制系统7的信号通过导电装置6进行控制，得到理论给定，依靠电气回转轴承5实现托盘旋转。在生产过程中再通过退扭系统8对托盘速度进行闭环徽调，实现自动化控制。

本系统将多个托盘集中放置在绞体转盘1上，即作为收线又作为放线，可减少一半托盘或龙门架数量，实现多收多放，并降低成本；本实用新型只需配置三个托盘、排线臂11和牵引装置，相当于仅有一套收线、排线装置9和三套放线、退扭装置，就可实现大长度、大截面高压光电复合海缆生产，同时也可在托盘上安装5M放线架生产短长度海缆，实现一机多用，降低了投资成本。

采用托盘实现收线工作过程如下：

立式绞体托盘1与上工序护套机的同步联动生产，上工序单芯海缆通过护套挤出转向牵引机、转向支架、排线架、进入8M托盘自动排线。所述牵引机是安装在护套挤出生产线高空平台上的一台牵引机，通过与护套机后牵引同步实现将电缆牵引至自动排线架上，所述转向支架主要由支架、过线棍轮形成一定角度进入自动排线架。

所述自动排线架主要由自动排线装置9构成，其包括脚接头、丝杆提升机构、排线臂11和自动排线转向架，丝杆提升机构通过脚接头固定在移动小车上，丝杆提升机构的另一端固连排线臂11的一端，该排线臂11可在丝杆提升机构的带动下上下移动并且可在水平方向旋转，所述排线臂11的另一端设置自动排线转向架；用于电缆输送的牵引装置也通过立柱固定在底座上。

8M托盘通过绞体转盘1旋转至排线臂11进出的范围内，去除主动式放线架，加装托盘内芯形成一个可转动的托盘机构，采用变频电机控制托盘的收卷速度。

托盘在以恒定速度转动时，托盘边缘所处的圆环周长最长，而托盘中部上任一点所处圆环的周长较短，因而托盘边缘与托盘中部上任一点的线速度是不一样的。在收线时，电缆所处的位置必然不是始终处于托盘上一个固定位置，因此电缆收线的线速度是不一致的，这就会存在不同步的问题。

本实用新型通过以下技术方案解决：采用位置传感器对排线臂11的位置进行检测，检测的数据传递给PLC控制系统。由于排线臂11的位置是与托盘上收线的电缆对应的，即排线臂11处于托盘边缘时，托盘上电缆也收至托盘边缘；排线臂11处于托盘中部时，托盘上电缆也收至托盘中部。这样我们便可以根据这一位置对应的关系，采用检测排线臂11的位置来检测托盘上电缆收线位置，根据托盘上不同的收线位置来控制托盘的转速，保持电缆保持恒定线速度收线。

具体地，PLC控制系统根据检测的数据对变频电机进行控制，实现对托盘转动速度的控制，使电缆保持恒定线速度收线。

这样不但圆满解决了装盘量和同步收线问题，而且解决了上工序至本工序周转。本实用新型采用托盘收线，能最大限度减少海缆接头数量，满足大长度海缆生产。如：单芯110kV海缆单根无接头长度超过50km，单芯220kV海缆至少达到35km。

采用托盘立式放线工作过程如下：

无论是卧式或立式单芯电缆在成缆过程中必须完成不同程度的退扭，才能达到减少电缆本身的应力。托盘放线由于电缆是平放在平面上，在回转退扭的同时由于本身电缆的扭力存在，单依靠转盘跟随退扭是远远达不到电缆要求的。本实用新型在传统的退扭前提下新增了变频电机4和退扭系统8，包括机械退扭和电气退扭。

机械退扭主要原理是托盘跟随绞体转盘1转动，绞体转盘1回转一圈托盘回转一圈。具体为通过绞体转盘1转动齿轮传至托盘，托盘依靠机械回转轴承3进行转动，达到转盘回转一圈托盘回转一圈的目的。

电气退扭主要是在机械退扭的同时依靠退扭系统8对电缆进行在线检测，通过检测的退扭率数据反馈给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定的退扭率进行比较，通过比较得出实际退扭率，再根据计算得出偏差值对变频电机进行传动闭环调整，从而克服托盘放线过程中电缆自身扭力的射放。

退扭率的计算公式为：K%=（S1/S2）×100%，其中S1为退扭速度，S2为悬臂弓的转速。绞合后，线芯导体的节距除以绞合前线芯导体的节距，然后乘以百分之百就是退扭率。因此，退扭率的检测是本领域的常识，本实用新型中不再赘述。

本实用新型的装置解决了现有技术设计不合理、电气化程度低，一次生产单根无接头长度短、占地空间大等技术问题。立式绞体托盘可根据操作人员退扭设定值进行自动跟踪与在线调整。完全消除因没有退扭造成产生的电缆应力集中现象。

上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，包括绞体转盘（1）和绞体转盘（1）上的托盘，所述绞体转盘（1）的转动通过齿轮传动至托盘，托盘依靠机械回转轴承（3）进行转动，其特征在于：所述成缆机还包括变频电机（4）、PLC控制系统和退扭系统（8），PLC控制系统控制变频电机（4）驱动托盘旋转，所述退扭系统（8）设置在托盘上方，其对电缆的退扭率进行检测，检测的数据反馈给PLC控制系统，PLC控制系统与设定的退扭率进行比较，通过比较得出实际退扭率，再通过计算得出偏差值从而对变频电机（4）进行闭环调整。

2.根据权利要求1所述的一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，其特征在于：所述成缆机还包括排线装置（9）和位置传感器，所述排线装置（9）包括丝杆提升机构和排线臂（11），丝杆提升机构的一端固定在移动小车上，丝杆提升机构的另一端连接排线臂（11），所述排线臂（11）可在丝杆提升机构带动下进行上下移动，其并且可在水平方向旋转，所述位置传感器对排线臂（11）的不同位置进行检测，检测的数据传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据检测的数据对变频电机（4）进行控制，实现对托盘转动速度的控制，使电缆保持恒定线速度收线。

3.根据权利要求1或2所述的一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，其特征在于：所述托盘为三个。

4.根据权利要求3所述的一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，其特征在于：所述托盘的外径为8m。

5.根据权利要求1或2所述的一种大长度、大截面高压光电复合海缆立体绞体退扭成缆机，其特征在于：所述PLC控制系统为联动主PLC控制系统（10）或单动绞体PLC控制系统（7），其通过导电装置（6）对变频电机（4）进行控制。

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