CN212609161U - 一种新型多功能海底电缆输送施工装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型多功能海底电缆输送施工装备，涉及海底电缆输送领域，包括行走机构、起重机、和圆筒门架；所述行走机构可带动圆筒门架沿轨道行走，圆筒门架上设置有起重机；所述起重机上集成设置有海缆牵装置和导缆卷盘，通过所述起重机和海缆牵装置工作从而带动导缆卷盘工作。本施工设备将电缆牵引机、皮带机集成于起重机中以承接后方廊道输送来的电缆，将电缆引入臂架经导缆卷盘改向装船；臂架系统和导缆卷盘可以分离、组合，这就同时兼顾了传统门机的杂货装卸船等作业功能；该设备运用自适应控制系统，通过对臂架位置、幅度变化调整和控制，以适应风浪摆动等偏离运动。

Description

一种新型多功能海底电缆输送施工装备

技术领域

本实用新型涉及海底电缆输送领域，特别涉及一种多功能海底电缆输送施工装备与系统。

背景技术

目前，随着对海洋的广泛利用，海底电缆在整个海洋的开发、使用中起到重要作用。海缆生产、试验合格后，通过连接工厂和装卸码头的传送带将海缆输送到运输船上，再把海缆过缆到施工船舶上。目前，主要的输送方式以下几种：

工厂码头的直接装运

对于大长度海缆，国外通常的做法是将施工船开到电缆厂码头，通过连接工厂车间和码头的传送带直接将海缆输送到海缆施工船上，再由施工船运输到施工现场后直接展放海缆，中间不需要再次转运。这种方式适用于具备通航条件的所有类型海缆的施工。优点是安全可靠，不损害海缆；缺点是需要大型专业施工船到工厂运海缆，而且费用昂贵。

整体吊运

海缆出厂时，需要特制一个海缆盘，将海缆全部盘绕在海缆盘上，海缆盘必须满足海缆承载、圈绕半径等技术要求，海缆整盘运输至目的港口后，利用大型浮吊将海缆整盘吊装到施工船上。采用整体吊运的方式，可避免多次交接验收，操作简单，有利于保护海缆。但必须特制巨大的海缆盘，支付昂贵的码头吊装费。

这种方式适用于盘装、重量轻或长度较短的海缆。优点是较安全，减少了过缆程序，实施简单；缺点是需要特制巨大的海缆卷盘和足以其起吊的吊装设备，受制约多，费用较高。现在海上海缆敷设工程中很少使用。

散装过缆

所谓散装过缆，就是在海缆出厂时，通过输送带将海缆卷盘绕在运输船的船舱中，运输船的船舱必须满足海缆承载、海缆绕圈的技术要求，海缆运输到交接港口后，再将海缆牵引到施工船上，采用散装过缆方式，如果运输船有足够的空间，可以解决缆盘无法盘绕、难以起吊的大长度海缆的运输问题，且海缆在目的港口装运到施工船上是，不受港口条件的限制。

这种过缆方式优点是不受码头条件的限制，实施灵活；缺点是技术复杂，需要多次过缆作业，操作不慎有可能损伤海缆。

申请号为201820018778.9，名为“一种用于码头输送海缆的高空铺缆机”，提出利用排线架和伸缩臂架来将海缆运到船上，通过液压缸前面的液压杆和顶块之间的固定连接，是伸缩臂架在水平方向上进行一定程度的前伸和后拉，从而带动伸缩臂架前后移动。其缺点是排线轨道过长，结构复杂，若在海缆运输过程中损坏维修困难，并且该设备无法完成竖直方向上的移动。同时该设备体型大，在港口单独作为海缆运输的设备，占地面积大，不适用于一些较小的港口。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型的目的在于提供一种新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法，以克服现有技术中的海缆运输操作繁琐、安全性低和价格昂贵的技术缺陷。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种新型多功能海底电缆输送施工装备，包括行走机构、起重机、和圆筒门架；所述行走机构可带动圆筒门架沿轨道行走，圆筒门架上设置有起重机；所述起重机上集成设置有海缆牵装置和导缆卷盘，通过所述起重机和海缆牵装置工作从而带动导缆卷盘工作。

进一步的，所述起重机包括转台，所述转台包括起升机构、变幅机构和回转机构；臂架系统焊接在转台的一侧，臂架系统通过滑轮机构与起升机构和变幅机构连接，实现对普通货物的吊装。

进一步的，所述臂架系统上设置有导缆卷盘和皮带机，其中，皮带机用来输送海缆，导缆卷盘用来卷送海缆。

进一步的，所述导缆卷盘包括下夹持扣、插拔销和上夹持扣；所述上夹持扣中心对准导缆卷盘中心处轴承座，通过插拔销可实现上夹持扣和下夹持扣对导缆卷盘中心处轴承座的卡接。

进一步的，还设置有臂架电缆卷筒支架，不工作时，所述臂架电缆卷筒支架用来支撑导缆卷盘。

进一步的，还包括控制模块，所述控制模块包括控制器、角度、幅度传感器、修正机构、决策机构和PLC总线系统；通过向决策机构输入臂架系统在各工况下的理想位置信号，安装在臂架系统上的多个传感器检测出实际位置信号，交由修正机构进行自动修正，由控制器将信号传输给PLC总线控制系统，控制起升机构和变幅机构工作，实现臂架系统中臂架幅度、角度的变化和调整，实现改向、防摇和纠偏功能。

进一步的，所述皮带机装有打滑限位装置、跑偏限位装置和拉伸限位装置，所述打滑限位装置安装在皮带从动轮处，用于检测从动轮运行速度；所述跑偏限位装置用于监测皮带在托辊上的横向摆动；所述拉伸限位装置设置在皮带两端，用于皮带机的急停。

进一步的，所述PLC总线系统通过PLC总线控制系统控制工作，PLC总线控制系统采用负反馈调节机制，所述PLC总线控制系统包括起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构 PLC、牵引装置PLC和锚定装置PLC，所述PLC总线控制系统各模块之间相互独立，通过总线接口传递连锁信号；所述起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构PLC控制着转台的回转和臂架系统的位置、幅度，完成臂架控制以及适应偏离运动；所述牵引装置PLC控制着牵引机的正反转和皮带机左右皮带的张紧、收缩，皮带的压紧、打开，来完成海缆运输的动作。

进一步的，所述变幅机构的技术参数为：变幅幅度为11～33m；平均变幅速度为35m/min；单根钢丝绳最大拉力为94.2KN；工作级别为M7；卷筒直径为1050mm,钢丝绳型号为6×K36WS+IWRC1770-φ28。

新型多功能海底电缆输送施工装备的控制方法，包括普通货物吊装模式和海缆导缆模式；

先操纵行走机构移位，接着回转机构转动，起升机构和变幅机构带动臂架系统移动，调整至合适的工位；

普通货物吊装模式：将吊钩安装在臂架系统前端，起吊货物；

海缆导缆模式：将导缆卷盘安装在臂架系统上，从而输送海缆，此时吊钩不工作。

本实用新型能够实现的有益效果如下：

(1)海缆直径大，质量重，从而解决了海缆从后方输送廊道转移装船的难题，在不同的港口适应性强；

(2)解决了海缆再运输过程中因为设备稳定性差、运送方式安全性能低而导致海缆损坏的问题。

(3)设备同时兼顾传统门机的杂货装卸船功能，减少场地占用面积，节约成本。

(4)集成海底电缆输送系统通过臂架位置、幅度变化调整和控制，可以适应风浪摆动等偏离运动，保证运输质量。

附图说明

图1为新型多功能海底电缆输送施工装备主视结构示意图；

图2为新型多功能海底电缆输送施工装备右视结构示意图；

图3为新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法中起升机构、变幅机构和回转机构结构平面布置图；

图4、5为新型多功能海底电缆输送施工装备臂架导缆系统安装过程示意图；

附图标记：

1-行走机构；4-起重机；5-臂架系统；6-圆筒门架；9-转台；10-导缆卷盘；11-起升机构；12-变幅机构；13-回转机构；14-下夹持扣；15-插拔销；16-上夹持扣；19-臂架电缆卷筒支架；20-海缆牵装置；22-皮带机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的

结合附图1、图2所示，本实用新型是一种新型多功能海底电缆输送施工装备，所述行走机构1，圆筒门架3，转台9，臂架系统5，吊钩组成一台起重机，能满足传统起重机在码头作业的全部要求，用于起吊除海缆外的一切货物。经现场调试后，将臂架电缆卷盘支架固定安装在轨道内侧的特定位置，导缆卷盘10放置在支架上。当需要输送海缆装船时，臂架对正导缆卷盘10，变幅调整角度至卷盘位置；上夹持扣16中心对准卷盘上轴承座，通过卡口定位(人工配合调整)，拆除固定用插拔销15，放下下夹持扣14；一人使用加力杆插入下夹持扣加力点向上板，另一个人将插拔销15插入交点孔锁紧圆螺母(对轴承座卡接进行调整)，整个卷盘装配完成。海缆检验合格后从后方廊道输送至海缆牵装置20，再由皮带机22带动海缆移动，最后通过导缆卷盘10的改向作用，最后在海缆船上卷缆装船。所述牵引装置PLC 的交换机采用光纤交换机，并且配备有触摸屏，所述触摸屏安装在PLC控制柜门上，用于监控系统的运行状态、电流大小以及显示故障状态，并提供相应的故障帮助，方便牵引装置的操作和故障排除。

如图所示，描述了臂架导缆系统的装配过程,一共分为三个步骤：

步骤一：将臂架对正导缆卷盘，变幅调整角度至卷盘搁置位；

步骤二：上夹持扣16中心对准卷盘上轴承座，通过卡口定位(人工配合调整)，拆除固定用插拔销15，放下下夹持扣14；

步骤三：一人使用加力杆插入下夹持扣加力点向上板，另一个人将插拔销15插入交点孔锁紧圆螺母(对轴承座卡接进行调整)，整个卷盘装配完成。

导缆卷盘10与臂架系统5中的臂架装配完成后可以自由转动，无阻塞现象。上夹持扣 16耳板与臂架桁架杆焊接时注意控制变形，左右夹持扣的同轴度控制在±0.5，与臂架中心垂直度控制在±0.5。

臂架系统5装有自适应控制器，在运输海缆时，自适应控制器工作，传感器检测臂架位置和角度，并与原先设定值进行比较，如果超出误差范围自适应控制器将会自动进行调整，来适应风浪摆动等偏离运动，保证了起重机整体工作质量。

结合附图1中所示，描述了臂架系统5的三个工作位置，分别是上极限位置，海缆输送的工作位置和下极限位置，上极限位置和下极限位置设有限位保护装置，具有一级报警系统和二级紧急停止保护。该设备作为一种新型多功能海底电缆输送施工装备，有以下三种工况：

工况一：吊钩工况，此时臂架上无导缆卷盘10，无电缆；

工况二：电缆工况，此时臂架上有导缆卷盘10，吊钩不作业；

工况三：放到工况，此时臂架上有导缆卷盘10，无电缆，吊钩补作业。

为了同时满足普通货物起吊和海缆导缆输送的要求，本实用新型提出一种新的起升机构 11和变幅机构12的形式，如图3所示。其中，起升机构11的电动机带有超速开关和编码器，电机轴为直轴；减速器的低速轴为180°对称布置的双键槽；卷盘左侧安装右旋钢丝绳，卷盘右侧安装左旋钢丝绳；吊装前整机进行跑合实验，调节制动器的制动力矩，使制动时间为1.5-2 秒；起升高度限位开关在试车时调整，当H_下＞33m,H＞16m时，断电停止工作。

变幅机构12的电动机带有超速开关和编码器，电机轴为直轴；减速器的低速轴为180°布置的双键槽，轴端钻孔间距120mm,以安装轴端挡板；卷盘左侧安装右旋钢丝绳，卷盘右侧安装左旋钢丝绳；吊装前整机进行跑合实验，调节制动器的制动力矩，使制动时间为1-2秒。

起升机构11的技术参数为：

起重重量：25t(吊钩)；起升速度：30m/min(满载)，45m/min(空载)；起升高度：轨面上为30m,轨面下为16m；起升倍率：2；工作级别：M8；电动机:型号为YZPF315M1-8，功率为90KW，转速为739r/min(50Hz),1109r/min(75Hz)；

减速器：型号为M3RSF80-50-04,中心距为1192mm，传动比为50.298；制动器：型号为 YWZ5-500/200-ⅡA-RL.HL,制动力矩为40Nm,制动轮直径为500mm,卷盘直径为1200mm,钢丝绳型号为28NAT6X36SW+IWR1770-ZS/SZ.

变幅机构12的技术参数为：变幅幅度：11-33m；平均变幅速度：35m/min；单根钢丝绳最大拉力：94.2KN；工作级别：M7；电动机:型号为YZPF250M-6，功率为45KW，转速为 978r/min；减速器：型号为M3PSF70-90-14/23,中心距为828mm，传动比为89.071；制动器：型号为YWZ5-400/125,制动力矩为2000Nm,制动轮直径为400mm；联轴器：型号为NGCL6，电机轴端为YA65X142，减速器轴端为YA65X142；卷盘直径为1050mm,钢丝绳型号为 6×K36WS+IWRC1770-φ28。

结合附图3所示，起升机构11、变幅机构12和回转机构13以中心受电器为中心基准对称安装，同种机构两侧电机的旋转方向相反。

海缆导缆的工作原理：行走机构1移动，使该设备正对海缆廊道口，利用变幅机12构调整臂架到指定的幅度，此时臂架系统5上已经安装导缆卷盘10，然后启动锚定装置将臂架固定在这一幅度。将从廊道输送过来的海缆牵引至集成在臂架上的牵引机，然后启动牵引装置 PLC，再根据实际操作需求情况选择相应的模式，控制牵引机的正反转以及左右皮带的张紧、收缩，皮带的压紧、打开，使牵引机按照既定的要求运转起来，装备进入正常工作状态。海缆经过皮带机22的牵引，在导缆托辊上平稳移动至臂架系统5，经过导缆卷盘10的改向作用和一定的高度差，最终海缆连续垂直下降在海缆运输船上，完成所有海缆的盘卷装船。

本实用新型提供一种新型多功能海底电缆输送施工装备的控制方法，可以完成普通货物的装卸船作业，也可以完成海缆从后方廊道到货船的装船作业，还可以完成海缆逆向传输作业，满足海缆返厂维修的需求。所有操作由司机在司机室完成操作，先操纵行走机构1移位，接着回转机构13转动，起升机构11和变幅机构12带动臂架系统5移动，调整至合适的工位。用作传统起重机装卸货物时，将吊钩安装在臂架系统5前端，起吊货物；用于海缆导缆时，将导缆卷盘10安装在臂架系统5上，此时吊钩不作业。非工作时期使臂架系统5垂直于轨道，操作回转锚定装置使起重机上下两部分固定，其中，行走机构1和回转机构13各设三组限位开关，行走机构1的限位开关现场固定于地面，同时设有撞杆；所述皮带机装有打滑限位装置、跑偏限位装置和拉伸限位装置，所述打滑限位装置安装在皮带从动轮处，用于检测从动轮运行速度；所述跑偏限位装置用于监测皮带在托辊上的横向摆动；所述拉绳限位装置设置在皮带两端，用于皮带机的急停。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，包括行走机构(1)、起重机(4)、和圆筒门架(6)；所述行走机构(1)可带动圆筒门架(6)沿轨道行走，圆筒门架(6)上设置有起重机(4)；所述起重机(4)上集成设置有海缆牵装置(20)和导缆卷盘(10)，通过所述起重机(4)和海缆牵装置(20)工作从而带动导缆卷盘(10)工作。

2.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述起重机(4)包括转台(9)，所述转台(9)包括起升机构(11)、变幅机构(12)和回转机构(13)；臂架系统(5)焊接在转台(9)的一侧，臂架系统(5)通过滑轮机构与起升机构(11)和变幅机构(12)连接，实现对普通货物的吊装。

3.根据权利要求2所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述臂架系统(5)上设置有导缆卷盘(10)和皮带机(22)，其中，皮带机(22)用来输送海缆，导缆卷盘(10)用来卷送海缆。

4.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述导缆卷盘(10)包括下夹持扣(14)、插拔销(15)和上夹持扣(16)；所述上夹持扣(16)中心对准导缆卷盘(10)中心处轴承座，通过插拔销(15)可实现上夹持扣(16)和下夹持扣(14)对导缆卷盘(10)中心处轴承座的卡接。

5.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，还设置有臂架电缆卷筒支架(19)，不工作时，所述臂架电缆卷筒支架(19)用来支撑导缆卷盘(10)。

6.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括控制器、角度、幅度传感器、修正机构、决策机构和PLC总线系统；通过向决策机构输入臂架系统(5)在各工况下的理想位置信号，安装在臂架系统(5)上的多个传感器检测出实际位置信号，交由修正机构进行自动修正，由控制器将信号传输给PLC总线控制系统，控制起升机构(11)和变幅机构(12)工作，实现臂架系统(5)中臂架幅度、角度的变化和调整，实现改向、防摇和纠偏功能。

7.根据权利要求3所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述皮带机(22)装有打滑限位装置、跑偏限位装置和拉伸限位装置，所述打滑限位装置安装在皮带从动轮处，用于检测从动轮运行速度；所述跑偏限位装置用于监测皮带在托辊上的横向摆动；所述拉伸限位装置设置在皮带两端，用于皮带机的急停。

8.根据权利要求6所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述PLC总线系统通过PLC总线控制系统控制工作，PLC总线控制系统采用负反馈调节机制，所述PLC总线控制系统包括起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构PLC、牵引装置PLC和锚定装置PLC，所述PLC总线控制系统各模块之间相互独立，通过总线接口传递连锁信号；所述起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构PLC控制着转台(9)的回转和臂架系统(5)的位置、幅度，完成臂架控制以及适应偏离运动；所述牵引装置PLC控制着牵引机的正反转和皮带机左右皮带的张紧、收缩，皮带的压紧、打开，来完成海缆运输的动作。

9.根据权利要求2所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述变幅机构(12)的技术参数为：变幅幅度为11～33m；平均变幅速度为35m/min；单根钢丝绳最大拉力为94.2KN；工作级别为M7；卷筒直径为1050mm,钢丝绳型号为

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