電纜卷筒范文
時間：2023-03-29 01:13:29
導語：如何才能寫好一篇電纜卷筒，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
關鍵詞：卷繞力矩；安裝高度；有效長度；電動機扭矩
中圖分類號：TH213 文獻標識碼：A
長期堵轉力矩電動機式電纜卷筒是供電各種軌道移動設備的電纜收放裝置，分為動力電纜卷筒和信號控制電纜卷筒兩大類型，都是由電纜卷盤、專用減速機、集電環輸電箱、長期堵轉力矩電動機及底座組成。長期堵轉力矩電動機為Y系列B5安裝結構，它直接與專用減速機相聯，專用減速機輸出軸一端聯接電纜卷盤，而另一端用對盤型式的聯軸器與集電環輸電箱相聯，安裝基座的上方固定著專用減速機與集電環輸電箱。收纜工作是在長期堵轉力矩電動機通電后，電動機轉子產生電磁轉矩，通過專用減速機傳遞使電纜卷盤卷繞電纜。放纜時，由于大車沿軌道運行牽動電纜使電纜對卷盤產生大于電動機轉子正向轉矩的反向轉矩，此時電動機轉子的旋轉方向為負，電動機定子的旋轉磁場與轉子的方向相反，電動機轉子處于電磁制動狀態，也就是說電纜卷筒放纜屬于被動放纜是由于大車運行的動力迫使卷盤向收纜方向相反的方向轉動而放纜（而不是由電動機的動力放纜）。長期堵轉力矩電動機機械特性曲線見圖1，從圖1可以看出長期堵轉力矩電動機具有軟的機械特性，當負載增大時，能自動降低轉速，并增加輸出轉矩，從而保持一定的線速度和張力，從曲線圖還可以看出長期堵轉力矩電動機可以從接近同步轉速開始直至堵轉為止，都能穩定運行，其運行時只要負載稍有變化，長期堵轉力矩電動機的轉速就隨著改變。
圖1
二、電纜卷筒卷繞力矩的確定
1 電纜卷筒的卷繞力矩由電纜重力、電纜彎曲阻力、集電環輸電箱滑環與碳刷之間的摩擦阻力等組成。將電纜卷繞到卷盤上去，要十分精準的算出卷繞力矩是比較困難的，目前采用比較粗略的近似計算方法。
設電纜中心高度為H（m），電纜卷滿卷筒的外徑為D滿（米）見圖（2）
圖2
則卷繞力矩M=9.8D滿/2X（qH+S）（N.m）
公式中q——代表電纜每米重量（kg/m）；S——8～10（kgf）考慮克服其他阻力，當電纜外徑大時選大值，外徑小的選小值。
實際上在卷繞過程中，由于卷繞力矩的作用，能使電纜懸垂一段距離（如圖2），懸垂線的水平投影的長度L的長短與卷繞力矩M的大小有關。M大則電纜拉的緊，L就長。同樣在卷繞力矩下，電纜卷筒的安裝高度H，直接影響電纜懸垂長度。因此從（1）公式來看，為了減少卷繞力矩需要降低電纜卷筒的安裝高度H外，從減少電纜懸垂長度考慮，也得降低電纜卷筒的安裝高度H。當電纜卷筒的安裝高度H因設備位置為降低不了了，可采用另外設置導向輪的方法來達到減少電纜懸垂長度的目的。
當已知電纜卷筒的安裝高度H和懸垂線水平投影L時，也可安力多邊形原理，求得由電纜自重作用在電纜上的拉力S：
S=q
式子中 a=
則M纜=
當設置導向滑輪時
則M纜=
式子中H1為導向滑輪與電纜卷筒之間的垂直距離（米）。
懸垂線水平投影L，可根據在移動設備行駛過程中使懸垂段不與其他設備干涉為基準，由設計人員自行決定。
2 力矩電機驅動式的電纜卷筒
這種電纜卷筒工作時的卷繞力矩是由力矩電動機供給的。力矩電機允許長期堵轉和反向旋轉，其最大轉矩發生在堵轉或反轉時。與其他的電纜卷筒一樣，電纜卷筒坐在主機上，隨主機移動，卷盤卷起電纜的速度與主機移動速度同步。
選擇適當的傳動比，使所需力矩電機轉矩較小，而又能保證在卷纜時力矩電機又能低速運轉，并在此轉速下的轉矩又小于堵轉時的力矩。若傳動比太大，可能使力矩電機在較高的速度運轉，在此轉速下的轉矩可能比堵轉力矩小的多。而不能滿足電纜卷筒所需的卷繞力矩的要求。這樣勢必要選擇力矩較大的堵轉電機。而且由于堵轉時，堵轉力矩大大超過所需的卷繞力矩，會使電纜始終處在繃緊的狀態，使電纜的懸垂長度增加，電纜的拉力太大，影響電纜的使用壽命。
在一定電壓下，電機所發出的力矩是轉速的函數，在轉速為n1時轉矩M1可以由下式求其近似值：
M1=
式中，MK—力矩電機的堵轉力矩
S—轉差率，S=（nt-ni）/nt nt—是同步轉速
Sk—臨界轉差率，對應于最大轉矩時的轉差率，其值與電動機轉子的電阻大小有關。
則M1=
為利用公式計算M1/MK與n1/nt的關系，得出如下結論：將收電纜時的力矩電動機的轉速n1與同步轉速nt之比值n1/nt，控制在n1/nt≤35%，可使堵轉時力矩電機的增加值為所需轉矩M1需的10%以下，即MK/M1需≤1.1，當n1/nt≤42%，可使MK/M1需≤1.15。
可根據n1和n纜來確定最大傳動比imax=n1/n纜，再根據各種機械傳動的傳動比大致范圍選擇適當的傳動比i，從而得出力矩電機卷纜時的實際工作轉速。
根據有關資料介紹：對單極皮帶傳，其傳動效率η傳=0.96。
電纜卷盤內圈直徑為D纜，堆取料機行走速度為V行，則電纜卷筒卷繞電纜時的轉速隨電纜卷筒卷繞電纜的直徑而變化，最大值為n纜：
n纜=
則所需電動機轉矩為：
M需=1.2
式中系數1.2為電纜壓降損失，此時電動機轉速為ni
ni=in纜
選擇電動機：在力矩電動機的參數中，選擇其堵轉力矩Mk=（1～1.5）M需
力矩電動機，然后按公式（5）校核與ni所對應的Mi 值，要求Mi>M需。
例題：堆取料機調試的行走速度為V行=0～20m/s，電纜長度為200m，電纜外徑φ46，電纜重量為3.4kg/m，電纜卷筒安裝高度為3m，請選出電動機扭矩。
設定內圈直徑為1200mm則：D滿經計算：D滿=3.65m
卷纜用的轉矩為：M=9.8D滿/2X（qH+S）=9.8X3.65/2X（3.4X3+6）=275N.M
減速機速比初選為43，則所需電動機轉矩為：
M需=1.2=1.2×275/43/0.7≈11N.M
電機型號為Y132-8E，扭矩為13N.M。
總之長期堵轉力矩電動機式電纜卷筒是屬獨立系統與主機上的工作機械、主機正反車控制系統不發生聯系，用戶可根據主機運行的需要自行選擇安裝位置。該產品在供電情況下電動機可依據主機運行速度在0 ～ ±n（n為異步轉速）中的任意轉速下正常工作，從而使卷筒的卷盤在收放電纜時的速度與主機始終保持最佳同步狀態。
長期堵轉力矩電動機式電纜卷筒目前在冶金、電力、港口碼頭、煤炭、建材等工業部門應用的散狀物料堆料場中，使用長形料場堆取料機輸送散狀物料，長形料場堆取料機在工作中，應用廣泛，非常方便實用。
篇2
關鍵詞：電纜絞車；挖溝機；電滑環
中圖分類號：{G354.46}文獻標識碼：A
1概述
我國已探明的海洋石油資源量約246億噸，占石油資源總量的22.9%；海洋天然氣資源量為15.79萬億立方米，占天然氣資源總量的29.0%，海洋石油在國內石油產量的增量中，已占有越來越重要的地位。以上開采的油、氣大多通過海底鋪設管道輸送到岸終端。目前，我國海域已鋪設的海底管道超過3000km，海底油氣管道是投資高風險大的海洋工程設施，它對海上油氣田的開發、生產與產品外輸起著至關重要的作用。管道一旦出現損傷和泄漏，將導致油田停產，污染海洋環境，甚至引起爆炸，給企業和國家造成巨大經濟損失。故海底海管鋪設后需要對海管加以保護(一般是設備通過挖溝埋深)，特別是淺水海域(甚至水深超過100米或200米海域)。
我所在公司為專業從事海管鋪設、海底海纜鋪設、海上結構物安裝及海管挖溝(預挖溝及后挖溝)業務，我公司成立10年來已經在渤海、黃海、北海、南海及泰國灣完成海底挖溝近700公里，我公司所有海上施工設備基本為公司自主研發設計制造，并申請了國家專利。
海上挖溝設備主要為潛水射流噴沖式挖溝機(T型挖溝機和H型挖溝機)，為挖溝機配套的設備包過膠管絞車、液壓站、中壓水站、聲納設備等，但根據國內開發油田向深海發展的目標，其挖溝設備和配套設備已不能滿足作業水深作業需要，例如荔灣項目。荔灣3-1氣田位于南中國海東部，北偏西距離香港約300km，東北方向距離東沙群島約170km，項目工程開發按照區域開發思路，新建一座中心平臺，帶動荔灣及周邊氣田開發。根據此開發原則，工程開發方案中需新建一座中心平臺至高欄島終端管道，管道采用單層管結構形式。根據現有資料，中心平臺水深為205m，管道長度為261km。
為此，2011年，我公司組織研發設計人員升級改造了挖溝機，以適應250米水深以內挖溝作業，并根據挖溝機作業水深替換、升級、增加了相應的配套設備，電纜絞車即為其增加的新型挖溝配套設備。電纜絞車設計從2011年3月份開始，經過8個月的的研究、設計、試驗，于2011年11月份在我國渤海灣海上試驗獲得成功，成為國內唯一一家挖溝作業水深超過150米的施工單位。其創新技術成果包括內齒圈驅動、雙聯卷筒同步作業、600KV電纜安裝及使用、節省船舶使用空間等。
電纜絞車的設計成功，有效降低了挖溝機采用原始射流泵而造成的較大噴沖沿程阻力損失，及因噴沖阻力降低挖溝機挖溝效率的難題，保證了深挖溝管線埋深及提高了深水挖溝機的作業效率，進一步的保證管線埋深，從而使管線安全系數進一步提高。
2電纜絞車的系統組成及工作原理
2.1 系統組成
電纜絞車為我公司配合完成深水挖溝機的中的一項難題，是針對我國南海海域水深環境條件，研制開發的250米水深以內深水作業設備配套設備。因電纜絞車在船舶甲板上作業，因此要求電纜絞車占用空間體積盡量小，且每卷電纜容纜量在300米；每股電纜供電一個電潛泵(共2個電潛泵)，所以需要雙聯卷筒且需同步作業。電纜絞車由底座、支架、滾筒、排纜器、滑環、液壓馬達及馬達裝置、電纜固定座、液壓系統等組成。其中卷筒為電纜絞車的重要裝備系統之一，包括：雙聯卷筒、內齒圈、支撐長軸、電滑環安裝固定、排纜器安裝固定、馬達安裝固定等。
2.2 工作原理
通過液壓馬達驅動內齒圈轉動，內齒圈帶動卷筒轉動，實現通過排纜器導軌放出和回收電纜，內齒圈轉動時，排纜器導桿同步移動，實現電纜不會出現亂纜情況。系統工作原理如下圖所示：
3電纜絞車設計目的及應用
3.1 電纜絞車設計目的
電纜絞車是為配套海底射流噴沖式挖溝機作業的一部分。挖溝機的一般噴水/射水系統采用的為大流量低揚程的軸流泵(渦流泵)，即就地取水(海水)，然后通過中壓(高壓)系統后通過膠管達到挖溝機進行水下射流切割、液化土壤，而南海項目因水深較深(最深200米)，如果還采用原來方法，則至少會出現三種嚴重問題：
1)因橡膠水管較粗，直徑約為Φ220mm，故沉入水中長度較長后，因走船、海流沖擊等原因對膠管強度影響較大，又相對受沖擊面積較大，管線移動會發生影響挖溝機作業的穩定性；
2)因軟管長距離懸如水中，其重量加重，且因海浪等原因忽上忽下，受力不均勻，故軟管接頭很難承受這么大的拉力；
3)軟管懸入海水長度較長后，其從甲板中壓系統進入軟管的水流因沿程阻力損失的原因，到達挖溝機后起噴沖力已大為降低，故對挖溝效果影響較大。
原射水示意圖
新挖溝機為在挖溝機上安裝兩臺大功率電潛泵(630kw、6000V/臺)， 電潛泵本身與挖溝機坐落在海床上，所以不會出現沿程阻力損失，但因電潛泵隨挖溝機坐落在海床，電潛泵動力由甲板發電站(880kw/臺，共2臺發電機)提供，又甲板發電機的電源需通過電纜輸送到海底電潛泵，故需要一個收放設備隨水深的變化收放電纜及保證高壓情況不會發生漏電情況，這就需要電纜絞車解決此問題了。
3.2 電纜絞車應用
電纜絞車主要配套挖溝機應用于深水挖溝作業(水深一般超過100米)，電纜絞車保證甲板電源通過其電纜安全輸送到海底電潛泵，同時電纜絞車保證高壓作業期間不會發生漏電問題產生安全事故。
4電纜絞車設計及相關計算
4.1 電纜絞車設計依據及要求
電纜絞車設計前，首先所需電纜已選型完成(電纜選型由電器工程師完成)，其規格為Φ64，2670kg/300m，所以電纜總重為：5.34噸，電纜本身懸空250米時承受自重在安全范圍內(包括受海流等外力沖擊影響)。
要求電纜絞車必須為雙聯卷筒結構，且每聯卷筒滿足容纜300米，每聯卷筒電纜懸入海水中250米(最深作業水深)時能夠承受電纜等的拉力。考慮考電纜絞車岸上運輸一般采用集裝箱運輸問題，所以電纜絞車尺寸必須滿足正常規格集裝箱尺寸。查相關集裝箱尺寸，20尺開頂柜:內容積為5.89×2.32×2.31米,配貨毛重20噸,體積31.5立方米；因電纜絞車在船舶甲板作業，其所占用面積和空間越小越好，根據電纜絞車外購件的選型及結構設計，最終電纜絞車外形尺寸為：2.66×2.2×2.26米。電纜絞車本身自重約為：9噸(包括液壓站、電纜、澆注接頭等重量約為18噸)。
4.2 電纜絞車設計相關計算
電纜直徑：Φ64(電器工程師選型已定)；電纜容量：2×300m(硬性要求)；
電纜重量：2670kg/300m×2=5340kg(已知)； 電纜絞車工作壓力：18MPa(已知)；
海水密度：1025kg/m3；卷筒直徑Φ1600mm(根據所選電纜彎曲半徑確定)；
最深作業水深(250米)時電纜懸入水中體積：0.8042475m3×2=1.608495m3；
故最大作業水深時(250米)懸入水中電纜的浮力：F=PGV=1025×9.8×0.8042475×2=8078N×2=16156N；
最大作業水深時(250米)懸入水中的電纜的重量：2225kg/250m×2=4450kg；
故所需電纜絞車最大拉力為：4450×9.8-16156=27454N；
電纜絞車正常轉動所需最小扭矩，即為底層電纜轉動時電纜絞車所需的扭矩最大，滿足此扭矩即能滿足電纜絞車正常轉動所需扭矩，故第一層電纜上最大扭矩即為電纜絞車正常轉動所需最小扭矩(第一層電纜的所需扭矩即為最大扭矩)：Max=RG=0.832×(4450×9.8-16156)=0.832×27454=22842N.M；
電纜絞車采用液壓馬達內齒圈驅動，小齒輪齒數Z=9，模數m=14；內齒圈齒數Z=100，模數m=14.為了不根切(壓力角=20°和齒頂高系數=1的正常齒制標準漸開線齒輪，當用齒條加工時，最少齒數取17)，采用正變位，其變位系數為：X=(17-9)/17=0.47、傳動比為：100/9=11.11；
根據經濟預算、咨詢等，擬采用寧波廠家1TZM32-1.6SeZ型液壓馬達，其參數為：
額定壓力：20MPa；最高壓力：30MPa；額定轉速：2-250r/min；單位扭矩：244.05N.M/MPa；
額定扭矩：4881N.M；額定排量1616ml/r。
液壓馬達齒圈驅動提供的額定扭矩：M=(Z1/Z2)×4881×η =11.11×4884×0.8=43382N.M＞22842N.M(電纜絞車正常收放電纜所需的最大扭矩)。
經計算，液壓馬達選型及齒圈傳動比設計符合電纜絞車需求。
為使電纜絞車作業時不出現亂纜情況，在電纜絞車收放電纜側加裝雙向導向排纜器，
t=(Z1/Z2)×T =(28/33) ×76=64.48，電纜直徑Φ64，符合電纜直徑要求；
電纜絞車容纜量計算(卷筒直徑Φ1600)：73m(第一層)+79m(第二層)+85m(第三層)+90m(第四層)=327m.滿足容纜300m要求。
根據其結構計算可知絞車強度滿足設計要求，下圖為絞車外形尺寸：
5電纜絞車技術創新及應用
電纜絞車設計為在我公司膠管絞車的基礎上研發設計完成，膠管絞車為液壓馬達和回轉接頭兩部分完成，因靠液壓馬達和回轉接頭本身承受較大重量，所以其缺點承受重量較輕，同等液壓馬達提供絞車扭矩較小、成本較高等。
采用新型結構后，承重重量轉移到了承重軸上，電纜絞車承受的重量較大，采用雙排同軸卷筒保證了電纜同步作業，液壓馬達驅動齒圈所施加的扭矩同等經濟預先下增加了幾倍以上的扭矩。電纜絞車所輸送為6000V電流，采用滑環保證電纜絞車滾筒自由轉動而電纜靜止的安全狀態。
新的電纜絞車設計、安裝成功后，于2011年11月份配套挖溝機在渤海海域進行了海上實現，電纜絞車收放纜自如，未出現故障，達到預期效果。計劃2012年下半年前往南海進行相關海上作業。
海式期間電纜絞車照片截圖
篇3
1 橋吊吊具電氣控制方式選擇
吊具電氣控制方式選擇為橋吊吊具電控系統設計定下基調。根據吊具的特點及需求，有3種不同的電氣控制方式可供選擇，其優缺點比較見表1。
由表1可見，采用執行器一傳感器一接口通信控制方式在施工難度、調試周期、成本控制、維護等方面具有明顯優勢，因此，選擇執行器.傳感器.接口通信系統作為吊具電氣控制方式。
2 橋吊吊具電纜全變頻閉環控制系統控制過程
橋吊吊具電纜控制系統由1臺變頻電機驅動，電機上裝有增量型編碼器，通過處理編碼器反饋信號不斷調整變頻電機的轉速，實現對變頻電機的閉環控制。為避免變頻電機出現過冷或過熱現象，在變頻電機內安裝溫控元件，將反饋信號給可編程邏輯控制器，用來監控變頻電機的溫度；同時，變頻電機上還安裝有風扇和加熱器，用來防止變頻電機結露，并給變頻電機散熱。
吊具電纜控制系統需要在齒輪減速箱上安裝1臺制動器，用于實現整個控制系統的制動。該制動器采用常閉式制動方式，在通電時打開，斷電時抱閘；另外，由可編程邏輯控制器檢測制動器的抱閘松緊限位，以判斷制動器的開閉狀態。
司機室聯動臺是司機控制橋吊動作的操作平臺，吊具系統的各種手動操作按鈕均位于聯動臺。吊具電纜控制系統的手動操作主要有手動選中、手動收纜和手動放纜。
在收放吊具電纜時，要防止卷取裝置在放空電纜和電纜滿盤的情況下繼續回收，同時要防止電纜拉力過大而損壞電纜，因此，需要調制電纜空盤限位、電纜滿盤限位和電纜過緊限位。在吊具電纜全變頻閉環控制系統設計中，當卷盤上電纜剩余圈數為3圈時，吊具處于最低位（即電纜空盤限位處）；當電纜還可以繞1圈時，吊具處于最高位（即電纜滿盤限位處）；當電纜張力過大，超出電纜許用拉力時，電纜過緊限位動作，設備停止。此外，滑環箱內裝有1個加熱器，用來防止滑環箱結露，該加熱器不斷電。
3 橋吊吊具電纜全變頻閉環控制系統總體方案
橋吊吊具電纜全變頻閉環控制系統框架如圖1所示。可編程邏輯控制器接收主控系統可編程邏輯控制器的運行指令及運行狀態，并據此得到主起升的運行速度及狀態，從而控制變頻器輸出電壓頻率，實現對變頻電機的調速，使吊具電纜與主起升保持一致；當電機停止或限位信號指示機構發生故障時，可編程邏輯控制器控制制動器進行減速制動或緊急制動，并發出相應指示燈信號或報警信號。
根據吊具電纜全變頻閉環控制系統的要求和控制系統框架，得出吊具電纜全變頻閉環控制系統控制原理如圖2所示。
3.1 設計說明
根據橋吊已有吊具電纜系統的運行速度，將已有的“磁滯+變頻驅動”方式改造為全變頻閉環驅動，改造后的吊具電纜卷盤控制采用“速度+力矩限制”方式。
3.2 吊具使用場合及環境
吊具卷筒安b在起重機上，隨起重機一起工作在海洋性氣候環境中，環境溫度-10～45℃，濕度100%，工作風速25m/s，非工作風速55m/s。
3.3 吊具基本信息和主參數
（1）數量：每臺起重機1套吊具系統。
（2）最大懸掛長度共計62m，其中，軌上42m，軌下20m，懸掛高度（當吊具處于最高位時上架緩沖器至卷筒中心的高度）0～4m。
（3）當吊具處于最高位時，卷筒上的電纜還可繞1圈。
（4）當吊具處于最低位時，卷筒上電纜的剩余圈數為3圈。
（5）起升速度參數見表2。
（6）驅動方式：改造前為“磁滯+變頻驅動”方式；改造后為全變頻閉環驅動方式。
（7）卷筒方式：單排多層纏繞卷盤。
（8）安裝方式：戶外安裝。
4 橋吊吊具電纜全變頻閉環控制系統機械部分設計
4.1 增加電機安裝座
不同電機的安裝座尺寸有差異，故需要根據選用的電機重新設計其安裝座，以保證電機的正確安裝和使用。
4.2 增加安裝制動器
根據吊具電纜全變頻閉環控制系統機電一體化的需要，在原系統中加裝1個制動器，以確保系統制動能力和斷電時系統的安全性。制動器安裝在原系統中電機的安裝位置，根據選用的制動器尺寸設計的安裝座如圖3所示。
4.3 檢修減速箱
檢修原減速箱，對不能使用或不能滿足使用要求的齒輪、軸承進行更換或重新選型。
4.4 增加過緊限位裝置
根據改進的吊具電纜控制系統的需要，在原有吊具緩沖器上加裝過緊限位裝置，避免電纜因張力過大而產生故障。
5 橋吊吊具可編輯邏輯控制器系統硬件設計
橋吊吊具可編程邏輯控制器系統硬件設計是吊具電纜控制系統至關重要的環節之一，關系著可編程邏輯控制器系統運行的可靠性、安全性和穩定性。可編程邏輯控制器系統供電電源一般是電壓為5～240v的交流電源，適應電源范圍較寬，一般加裝抗干擾的電源濾波器、隔離變壓器等電源凈化元件。根據生產工藝要求，可編程邏輯控制器系統的輸出電路設計一般采用適應于高頻動作、響應時間短的晶體管輸出各種指示燈、變頻器的啟動和停止信號。抗干擾設計是可編程邏輯控制器系統設計時必須考慮的問題，一般采用隔離、屏蔽、布線等抗干擾方式。
5.1 控制系統的輸入和輸出信號
可編程邏輯控制器是吊具電纜控制系統的核心，控制系統輸入和輸出點是可編程邏輯控制器選型的重要參考，即根據被控對象的復雜程度及生產工藝的要求進行輸入和輸出點數的統計，列出清單，以備使用，并對內存容量進行估計，確定留有適當的軟硬件資源余量而又不浪費資源的機型。輸入信號包括主控可編程邏輯控制器的各種通信信號、編碼器和熱繼電器的反饋信號、制動器的狀態信號、各種限位信號等。輸出信號包括反饋給主控可編程邏輯控制器的各種通信信號、吊具屏顯示的各種報警信號、各接觸器的動作信號、變頻器的動作信號等。吊具電纜控制系統輸入和輸出點統計分別見表3和表4。
5.2 可編程邏輯控制器選型
可編程邏輯控制器系統是為了取代老式的繼電器控制系統而專門設計的綜合型控制系統，一般分為軟件系統和硬件系統。可編程邏輯控制器系統構成框架如圖4所示，該系統具有與工業設備相連接的接口和更滿足控制要求的編程語言。該系統的主要功能是：將預先編制的指令存儲起來，然后，根據指令進行邏輯運算、順序控制、定時、計數等，并通過模擬或數字輸入和輸出實現對機械動作或生產過程的控制。
目前，可編程邏輯控制器產品種類繁多，各類型間有一定差異，甚至有的差異十分大，只有選擇合適的可編程邏輯控制器，才能使整個吊具電纜控制系統更加可靠。可編程邏輯控制器選型基本規則為：能滿足使用要求（依據吊具電纜控制系統輸入和輸出點的數量），滿足系統運行的可靠性要求，維護簡單、方便，性價比高。
考慮到客戶使用系統的習慣性以及整個系統的可靠性、兼容性和維護的方便性，對原系統使用的西門子可編程邏輯控制器系統進行改造；同時，根據輸人和輸出信號數量及具體的使用要求，選用型號為西門子CPU315-2DP（見圖5）的中央處理器，整機系統采用PROFIBUS-DP協議控制，信息監控系統采用TP170A人機界面。該可編程邏輯控制器含有PROFIBUS主從接口：主站掌握數據流的控制權，可以在沒有外部請求的情況下主動發送指令或讀取從站信息；從站連接變頻器等簡單設備。西門子驅動控制系統SINAMICS S210集V/F控制、矢量控制及伺服控制于一體，其不僅能控制普通的三相異步電機，還能控制同步電機、扭矩電機及直線電機，集成驅動控制圖表，用編程語言實現邏輯、運算及簡單工藝等功能。人機界面能顯示系統運行中出現的故障及系統運行狀態，檢修人員可通過查看人機界面顯示的故障信息來排除故障。安裝在電氣柜中的可編程邏輯控制器如圖6所示。
5.3 吊具電纜的選擇
橋吊吊具電纜的使用環境比較惡劣，通常安裝在戶外，承受海風、雨水等的侵蝕，因此，其必須具有一定耐高低溫和酸堿、抗老化等特性；作業時要求不斷進行卷盤動作，并且不能造成電纜扭曲或斷芯，因此，其必須具有一定耐磨、耐彎曲、耐扭轉等特性；此外，吊具纜還須承受較大的拉力，有一定的抗電磁干擾能力等。總之，吊具電纜的性能要求高，價格昂貴，一般較多使用國外進口產品。
根據改造的要求，最后選定的吊具電纜規格如下：（1）電纜型號Prysiman Cordaflex，電壓等級0.6～1.0kV，標稱截面積110mm2；（2）電纜最大直徑37.1mm；（3）電纜質量2.28kg/m；（4）電纜最大允許拉力5100N；（5）電纜最小允許彎曲半徑65mm。
5.4 變頻電機的選型
篇4
關鍵字：堆取煤設備；斗輪機堆取料電氣設備安裝；調試
中圖分類號：TN62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（a）-0000-00
一、斗輪機電氣設備安裝及電纜敷設
斗輪機的外型鋼結構安裝完成、扶手爬梯安裝牢固、斗輪機電氣室與斗輪機司機室吊裝到位并固定結實的同時即可進行電氣電纜橋架安裝，電纜橋架的安裝過程中要依照斗輪機廠家的要求對頭車和尾車施工，避免返工現象的發生，特別是司機室往下走的電纜槽盒一定要避開前臂俯仰油管的運行通道；電纜的敷設本著先敷設動力電纜、再放控制電纜、最后敷設信號電纜的原則，施工的過程中要求電纜擺放整齊、綁扎結實；電氣室和司機室內的電纜頭要根據實際情況留有適當的余地，用綁扎帶綁扎結實而美觀，壓線頭一律采用壓線鼻子，PLC 24V控制電纜要壓接可靠，并在模塊和開關上貼上標簽便于檢查維護；10KV斗輪機磙桶電纜電德國進口扁平電纜，在電纜頭的制作時嚴格按照高壓電纜頭制作工藝認真制作，避免傷害電纜絕緣層事件的發生，在纜頭制作完畢壓接之前要對高壓電纜進行直流耐壓試驗，從5KV起到24KV分五個檔次進行，每個電壓等級耐壓持續一分鐘，直到電纜全檔次耐壓合格為止，方可壓接送電，高壓電纜往磙桶上盤繞時注意不要碰傷電纜，在高壓電纜通過滑環進入高壓配電室的位置要用壓板把高壓電纜壓接固牢，控制電纜的施工時與高壓扁平電纜類似；在對斗輪機10KV配電室進行送電前首先要對高壓開關進行綜保設置輸入，具體如下：1、定時限電流3.5A，時間為9S；2、速斷電流20.8A，時間0秒；3、高壓零序電流0.3A，時間0秒。在定值輸入完成后，再用2500V的絕緣搖表搖測數值10兆歐以上方可送電，送電前需對照明檢修變和動力變進行嚴格的檢查，確保電纜線頭壓接牢固、接地良好后方可關鎖上高壓室門，把接地刀拉開方可對變壓器進行沖擊試驗，第一次送電合格后，過5分鐘，停下來再過5分鐘，第二次進行沖擊試驗，連續三次合格后讓變壓器帶電運行即可，對高壓帶電的中轉箱和滑環箱以變壓器室懸掛上“高壓危險”的警示牌預防觸電事故的發生。
二、斗輪機電氣設備調試前的準備工作
1、首先要對斗輪機整機接地系統進行施工，使用300A開口銅鼻子約60個，連接導體使用10mm2的黃綠線，使斗輪機整體接地良好，以保證整機供電正常及防雷擊（本機的照明、插座、檢修電源是單相對地220V電源）；2、通訊建立好（工控機-PLC主站-從站-終端顯示器的數據線、分支器）。3、外部接線全部接好，就地金屬軟管要留垂度并在最低點將管皮剪破以便排水、保證電器設備內不會因進水發生故障。4、電氣室、司機室內絕緣橡膠板鋪好，以保證人身安全。5、整機外部布線整理好。管接頭不要有松動，管接頭有防水防塵的密封作用。6、整機送電，整機照明投入使用。
三、開始設備靜態調試
流程：1、整機系統、外接電纜校線；2、檢查整機電氣絕緣；所有接線螺栓是否已固定擰緊；3、分部送電；4、PLC電源檢查、送電；5、建立PLC系統通訊；6、上傳程序；7、觸摸屏顯示畫面、觸摸手動按鈕設定。
空載分部試運：1、條件必須在機上所有回路都已經校驗完畢后實施：確認6kv已經上機，高壓開關柜各開關已按要求打到相應位置。（接地閘刀、合閘開關、高壓柜門）低壓MT開關上口已經帶電，合上MT開關（動力電源）、控制電源。2、按程序調整各系統回路：1）、聲光報警器、呼叫系統；2）、懸臂變幅控制回路調試，電磁閥吸合正常、限位靈敏度試驗；3）、斗輪驅動控制回路調試，斗輪過力矩限位靈敏地試驗；4）、回轉驅動控制回路調試，變頻器設定，角度、過力矩限位靈敏度試驗；5）、中部擋板、電液推桿控制回路調試、限位設定； 6）、懸臂膠帶機驅動控制回路調試，制動器延時設定，拉繩、跑偏開關、防撕裂開關試驗；7）、尾車膠帶機控制回路調試，制動器延時設定，拉繩、跑偏開關、防撕裂開關試驗；8）、尾車變幅控制回路調試，磁閥吸合正常、限位靈敏度試驗；9）、大車驅動控制回路調試，制動器延時設定，變頻器設定，限位開關靈敏地試驗；10）、夾軌器控制回路調試，電磁閥吸合、限位設定；11）、電纜卷筒控制回路調試，限位開關試驗；12）、灑水系統控制回路調試；13）、堵煤開關動作是否正常。3、帶負荷單動調試：1）、確認懸臂變幅泵站加油完畢，懸臂變幅動力電源回路送電，電機找正反轉，啟動油泵馬達，逐漸加大工作壓力，開始帶負荷調試懸臂變幅機構，油缸排氣，做上、下極端位置試驗，試驗各保護裝置。并設定上、下限位、極限限位和基礎范圍限位，變幅油泵調整氣門時一定要微調，預防懸臂設備的損壞，主要是預防懸臂的折斷和翻車事故的發生。2）、回轉動力回路電源送電，回轉驅動電機找正反轉，帶負荷調試回轉機構（回轉限位在左右110度）。3）、斗輪動力回路電源送電，驅動電機找正反轉，帶負荷調試。4）、懸臂膠帶機動力電源回路送電，電機找正反轉，啟動膠帶機，試驗各保護裝。5）中部料斗擋板動力電源回路送電。6）電纜卷筒動力電源回路送電，電機找正反轉。7）夾軌器動力電源回路送電，啟動試運轉。8）大車動力電源回路送電，六臺電機同時找正反轉，設定大車變頻器的參數，試運行，試驗各限位裝置。9）尾車變幅泵站電源回路送電，電機找正反轉，開始調試尾車變幅機構，試驗各保護裝置。10）整機限位、保護設定。
四、整機帶負荷試運轉：整個調試期間禁止與調試無關的人員上機，以防發生人身安全事故。（因為在調試時，所有參與調試的人員都處在相應位置，調試、指揮人員的注意力也集中在相應的位置不會顧及其他上機人員，無關上機人員也會對調試人員的正常操作有一定的影響）。
參考文獻
篇5
關鍵詞：盾構隧道；大線徑電纜；敷設；卷揚機
中圖分類號：U453.7 文獻標志碼：B
Discussion and Application of Laying Large Diameter Cables in Typical Shield Tunnels
FENG Tao， ZHANG Tao， JIANG Xingfei
（CCCC Mechanical & Electrical Engineering Co. Ltd.， Beijing 100088， China）
Abstract： In order to meet the requirements of standard construction of shield tunnel and form a mature construction method， the cabling with the combination of winch and pulley and manual work in shield tunnel was analyzed based on years of construction experience and typical projects， and both economical and social benefits were discussed. The results show that this method applies to cramped and irregular conditions and significantly improves the working efficiency and guarantees the quality of cabling.
Key words： shield tunnel； large diameter cable； cabling； winch
0 引 言
隨著中國經濟的快速發展和盾構技術的日趨成熟，盾構隧道已逐漸成為現在地鐵、過江隧道等的主流建設方式。與普通隧道不同，盾構隧道一般內部結構比較復雜，電纜通道空間非常狹小，電纜路徑轉彎較多，加上隧道內機電系統涉及電纜種類多、數量大，可謂困難重重。尤其對于大線徑電纜，傳統電纜敷設方法均難以全面應用，施工安全和施工質量得不到保證。本文分析多種常用電纜敷設方法，并在南京市緯三路過江通道工程項目，將卷揚機加滑輪組成的機械方法和人工方法相結合，在典型盾構隧道內成功敷設大線徑電纜。
1 常用電纜敷設方法
電纜敷設是通過人工、機械或人工和機械組合的方法，將電力電纜按設計要求布放到預定位置的施工過程。
人工敷設電纜分為人力肩扛、扛抬和人力拖動幾種類型。其準備工作量很小，敷設速度快，可以充分利用勞動力，方便而經濟。但是，當電纜線徑較大、重量過重時，因人與人的間隔距離小，行走比較困難，利用人力扛抬電纜較難實施；當肩扛電纜時，由于荷重不同、受力不均，易發生人身事故或損傷電纜；用人力拖動電纜對人員高矮沒有特殊要求，所敷設的電纜長度比肩扛電纜敷設要長，因此更適合直埋和管井電纜敷設。
機械牽引敷設電纜分履帶式輸送和卷揚機牽引2種方式。當幾臺履帶式輸送機配以電纜滑車時，可以敷設較長和較重的電纜。卷揚機敷設電纜的牽引有直接牽引電纜線芯、牽引網套（即牽引電纜護套）等幾種方式。卷揚機牽引敷設電纜簡便易行，使用較為普遍，也比較經濟，但如果在堅硬質地上拖行電纜或者控制不好速度，容易對電纜造成損傷。
機械和人工組合敷設電纜的方法，即在較為復雜的路線上敷設電纜時，以機械牽引為主，輔以人力配合牽引的方法。該方法可以解決各種復雜環境下電纜無法敷設的難題[13]。
2 工程概況
南京市緯三路過江通道是雙層公路盾構隧道，采用雙管（N、S線）雙層（上、下層）X型八車道盾構隧道方案，上下層均為兩車道，上層為江北至江南方向，下層為江南至江北方向。隧道斷面如圖1所示。其中，上層左側為排煙通道，上層右側為弱電電纜通道，下層左側為弱電電纜通道，下層右側為強電電纜通道。
緯三路過江通道工程位于長江大橋與緯七路南京長江隧道之間，連接南京主城區與浦口新城，項目起于江北浦口浦珠路與定向河交叉點附近，沿定向河東岸向南布置，與規劃的豐子河路相交后，在明挖段將車流分別引入N線隧道和S線隧道。其中，N線隧道穿過潛洲后從秦淮河口上游上岸，隧道出口位于揚子江大道上，路線全長為7014 km，隧道長為4930 km（盾構段長為3537 km）；S線隧道穿過潛洲、江心洲后在定淮門大街和揚子江大道交叉點附近上岸，隧道出口位于定淮門大街上與龍園西路路口，路線全長為7363 km，隧道長為5331 km（盾構段長為4135 km）。隧道布局如圖2所示。
本項目機電系統配置齊全，按專業劃分為供配電系統、通風系統、照明系統、消防給排水系統和監控系統。其中供配電系統負責為其他系統設備供電，多為特一級、一級負荷。根據工程特點，隧道兩端江北、江南各設置主變電站，2個中心站10 kV電源之間設大線徑電纜聯絡，南北互聯互通，互為備用。為此，N線隧道強電電纜通道內需布設ZRYJV8.7/15 kV3×400型電纜約4 373 m，ZRYJV87/15 kV3×95型電纜約13 188 m，ZRYJV10 kV3×70型電纜約5 737 m，大線徑電纜共計約23 298 m。
大線徑電纜均布于隧道下層右側的強電電纜通道內，電纜通道空間狹窄，形狀不規則，可供電纜敷設活動區域有限（圖3）；且根據工藝安排，行車道與電纜通道結構隔墻完成后方可進行機電系統施工，電力電纜僅可以從每隔30 m左右一處的逃生通道口進入電纜通道內進行敷設。為確保施工安全，保證電纜敷設質量，采用卷揚機加滑輪的機械方法和人工方法相結合的電纜敷設方法進行隧道電纜施工[4]。
3 電纜敷設方法應用分析
3.1 敷設方法
首先，根據電纜線徑、電纜支架層間高度定制滑輪，滑輪帶安裝底座并開孔。將定制的滑輪每隔15 m固定在相應的電纜支架層上，保證滑輪在一條直線上，不得出現急轉彎情況，遇有橫梁的地方加裝倒輪，防止剮蹭電纜。滑輪固定后，將電纜盤拖到電纜通道的起始點，在臨近附近的逃生通道口用液壓支撐架將電纜盤架空固定，使其能夠順利轉動。根據電纜的用途、電纜配盤的大小，在電纜敷設方向的另一側逃生通道口的合適距離固定卷揚機，保證其力矩能夠有效傳遞到牽引鋼絲繩上。電纜始端用專用護套與卷揚機鋼絲繩連接牢固，防止松動。一切準備就緒后，開動卷揚機，定速運轉，牽引電纜向前移動，在電纜移動的過程中，派人員守護查看關鍵點，防止因滑輪松動或者方向改變造成電纜損壞[56]。電纜敷設工藝流程如圖4所示。
3.2 施工設備
3.2.1 技術準備
施工技術人員應認真審核施工圖紙，核對電纜敷設路徑、位置、固定方式和電纜線路與所連接設備相位，確保相位正確。根據電纜的型號、規格選取電纜卷揚機和滑輪。依據電纜線路牽引力計算公式計算電纜牽引力，在滑輪上牽引時摩擦系數取01～02。計算施工設備的功率及損耗，確定臨時施工電源方案，最終編制工程項目管理實施規劃或安全施工技術方案，并在施工前對全體施工人員進行技術交底和安全交底。
3.2.2 人員和施工機具準備
采用卷揚機加滑輪進行電纜敷設，節省施工材料和設備，節約人力。施工所需機具和人員見表1。
3.3 方法要點
（1）電纜支架安裝。電纜支架安裝是電纜敷設的第一步，安裝過程中，必須保證電纜支架線性流暢，安裝標高定位標準一致；固定支架前，應根據膨脹螺絲的長度和直徑選用合適的鉆頭，打孔不宜太深或太淺，膨脹螺絲必須安裝到位、擰緊，避免出現支架松動的現象。按照設計要求，以固定間距安裝支架，在保證功能和安全的情況下，應盡量避開承重梁、盾構管片止水帶或者逃生通道門口。電纜支架安裝如圖5所示。
（2）滑輪固定。根據國家、行業標準及設計圖紙的要求，確定電纜敷設在支架的層別。每套滑輪至少應有2個螺絲與支架相連，確保電纜移動中滑輪不會因受力不均而偏轉方向。應根據線徑選用合適的滑輪槽，不宜過大或過小。滑輪槽過大，電纜移動中容易改變方向，造成電纜左右擺動，增加電纜損壞的可能性；滑輪槽過小，電纜容易從槽中脫落，造成電纜與滑輪側壁金屬摩擦，損壞電纜絕緣層，拉偏滑輪，甚至出現電纜突然卡住、鋼絲繩斷裂等情況。滑輪固定效果如圖6所示。
（3）電纜盤拖曳到位。由于大線徑電纜線徑大、密度大，應使用專業的拖車拖曳電纜盤，行進過程中慢速平穩，遇到道路坑洼地段應緩慢駛過。電纜拖曳到位后應使用液壓頂將其從拖車上緩慢放下，并將電纜盤架空，穩定放置在不影響交通的位置上。
（4）卷揚機固定。卷揚機是主要牽引設備，由電機、卷筒和鋼絲繩構成。工作時，電機啟動，通過皮帶帶動卷筒運行，卷筒牽引鋼絲繩，從而帶動電纜前進。在卷揚機牽引電纜沿著滑輪移動的過程中，在放置大線徑電纜盤的一側安排3個人，負責電纜盤的轉動、電纜盤支架的固定及電纜進入逃生通道過程中走向的調整，避免電纜出現急轉彎、折死扣或者與逃生門摩擦等情況；在電纜行進的一端安排2個人，負責沿途電纜運行路徑的巡查及滑輪的調整，防止滑輪發生偏轉而摩擦電纜絕緣皮，或電纜運行過程中與承重梁、支架發生摩擦等情況[7]。
（5）鋼絲繩與電纜的固定。鋼絲繩與電纜之間用專用護套進行連接，連接部分應受力均勻，防止過大的拉力損壞電纜。
（6）卷揚機敷設電纜。卷揚機啟動要平穩，啟動后根據現場情況調整轉速，轉速不宜過高或過低。過高難以保障電纜的安全，過低影響施工效率。電纜經過滑輪敷設情況如圖7所示。
3.4 質量控制
大線徑電纜敷設遵守國家標準《電氣裝置安裝工程》中有關電纜敷設的規定和驗收標準外，還應注意以下問題。
（1）電纜敷設施工前，項目部組織現場技術人員學習電纜敷設的工藝和質量要求等。通過PPT講解、互動提問等方式使技術人員了解敷設過程中的關鍵工藝要求和注意事項，避免電纜在敷設過程中被生拖硬拉或工具使用不當而被損壞。
（2）遇到電纜接續處，需根據國家標準預留一定的長度，以備檢修之用，預留長度參照見表2。
（3）除必要的預留長度外，電纜敷設完畢后需及時使用專業的封頭帽將電纜的兩端密封，防止濕氣進入電纜內部，造成電纜耐壓試驗不過關，降低電纜
（4）電纜放置在支架上應追求美觀、直順，嚴禁電纜交叉的情況出現，在電纜需要折彎處，彎曲半徑應不低于線徑的20倍，電纜穿越墻壁應該加套管加以保護。
（5）電纜敷設過程中，在容易至其損壞的地點，如逃生通道拐角處、支撐梁處、鋼絲繩和電纜連接處等部位，要增加柔性保護措施，并重點監控，防止電纜因與墻壁、支架摩擦而損壞。
（6）開動卷揚機前，對敷設電纜的沿線支架和滑輪逐一檢查，對支架或滑輪上出現的毛刺和尖角進行打磨處理，防止劃傷電纜；在卷揚機運行中，巡視人員需配備對講機保持實時聯絡，巡視人員一旦發現易造成電纜損壞的情況，要立刻通知卷揚機操作人員停止機器，直至故障排除[8]。
3.5 安全措施
（1）認真貫徹“安全第一、預防為主”的方針，根據國家相關規定、條例，結合筆者所在單位的實際情況和隧道施工特點，確立項目經理為第一責任人，對項目施工安全負有全面管理責任；項目安全總監為直接責任人，對項目日常施工安全全面負責；項目安全員為項目安全的具體執行人員，監督落實工程的安全生產執行情況。同時，項目認真執行安全生產責任制，明確各級安全人員職責。
（2）施工現場配備專職安全員，全程監督管理施工過程，做到防患于未然，保障人員和設備的安全。
（3）施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規范》的有關規定執行。現場應按照防火、防觸電等安全規定及安全施工要求進行布置，并完善布置各種安全標識。
（4）拖拉機、電纜盤等施工機具和材料體積較大，需占用一定的行車道，而隧道內交叉作業，施工機械和車輛較多，為了保障施工人員的安全，在施工區域應布設明顯警示標志，如防撞錐桶、反光貼等，警示過往車輛和行人及時避讓。
（5）電纜盤質量較大，為防止施工過程中溜車、倒車等緊急情況，拖車需要配置良好的剎車系統，并定期檢查；同時拖車和液壓支撐件需實施完善的防脫落措施，如加裝插銷或螺絲等，防止電纜盤拖曳或電纜敷設過程中電纜盤滾落造成人員傷亡或設備損傷[9]。
4 應用效果分析
4.1 施工情況
卷揚機加滑輪組成的機械和人工組合的電纜敷設方法成功應用于南京緯三路過江通道工程N線機電工程施工。電纜施工前精心組織、周密計劃，合理規劃區域放線點，分析確定了卷揚機和滑輪的布置方案和敷設過程中安全、質量控制要點，嚴格控制電纜敷設的過程。施工中使用對講機統一指揮，施工全過程處于安全、快速、高效的可控狀態。
電纜施工現場機具布置合理、簡便；卷揚機占地面積小，對隧道交通影響小；電纜敷設速度穩定，遇到突發問題可及時停止敷設，保證電纜敷設的質量；電纜敷設固定完成后，試驗人員對電纜的外護套進行耐壓試驗，各條電纜均一次性通過試驗，電纜敷設質量達標[10]。
應用本方法敷設隧道內大線徑電纜，外觀質量一次性達標，電纜排布與完工效果如圖8、9所示。施工過程無安全事故發生，工程一次驗收合格，且質量優良率100%，獲得建設單位、設計單位、監理單位、運營單位等各方的好評。
4.2 效益分析
4.2.1 經濟效益
該方法成本低、可實施性強，拖拉機、卷揚機加滑輪都是傳統機械設備，一般工人即可操作或安裝；同時，傳統大線徑電纜敷設方法需要大量人力通過肩扛方式進行，不僅費時費力，而且有些地方施工人員無法到達，電纜敷設難度大。據估算，本項目如采用傳統的電纜敷設方法，至少需要3個月的時間；而采用本方法進行電纜敷設，僅用了1個月，在為項目調試贏得了時間的同時，還節約近三分之一的人工成本。
4.2.2 社會效益
采用本方法進行隧道內大線徑電纜敷設，操作簡便，可實施性強，節能環保，安全可靠，為工程搶回工期，為機電聯調贏得時間，為隧道按時通車提供保障。
同時，該方法的成功應用，為推廣應用典型盾構隧道等狹小空間內大線徑電纜敷設施工積累了成功的經驗，也可供城市綜合管廊等類似結構項目借鑒，具有良好的社會效益。
5 結 語
本文所述的大線徑電纜敷設方法解決了高壓大線徑電纜在典型雙層公路盾構隧道電纜通道內敷設的難題，采用由卷揚機加滑輪組成的機械和人工組合的方法，減小了電纜敷設過程中的摩擦力；通過控制卷揚機速度，防止敷設過程中對電纜的機械損傷，從而有效保證電纜敷設質量，避免由于施工質量問題給電纜線路運行留下安全隱患；同時，使用本方法可降低勞動強度，節約人工成本，提高工作效率，縮短施工工期，創造一定的經濟效益。
本方法特別適合敷設高壓大線徑電纜或在轉彎多、坡度大的長距離隧道內敷設電纜。隨著復雜的盾構隧道工程以及地下綜合管廊工程的逐年增多，保證電纜敷設質量十分重要。理論分析和實踐證明，此方法在工程應用中可有效提高電纜敷設的工作效率和質量，降低施工強度，保證施工安全，應用前景廣泛，具有一定的推廣意義。
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篇6
關鍵詞: 液壓組裝式吊裝；設計；使用;機構;要求
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A
引言：泰州供電公司有12座GIS變電所，其中有大部分變電所主變安裝時沒有考慮到日后檢修工作的需要，大型吊裝機械無法使用，如：110KV城中變、鼓樓變等，主變安裝時留有安裝孔，等安裝結束后，將安裝孔用混凝土封實，在日后的檢修工作中無法進行主變散熱器、碟閥、油枕及其它部件的更換工作，也影響了有載分接開關的周期性和故障性檢修，這樣既浪費人力物力又浪費時間，工作中很不方便。液壓組裝式吊裝裝置的研發可適用于所有需要吊裝檢查的變電設備（小于1噸），對今后在10KV斷路器手車、110KV及以下電流互感器、電壓互感器、避雷器的安裝、檢查都有很大的幫助。
一、液壓組裝式吊裝裝置介紹
液壓組裝式吊裝裝置是專為室內場所制定的用于變壓器檢修的起重設備，可用于室內主變有載分接開關檢修、室內主變散熱片蝶閥更換等工作。
為同時適應我國南北方的溫度、濕度和風力狀況等自然條件，起重機的設計和校核均按我國現行國家標準《起重機設計規范》和《起重機械安全規程》中的要求執行，以保證本起重機在各變電所都可以正常工作。
本機設置在軌距為2米的軌道上運行，門架的基距可調節，調節范圍為4~8米。本機采用電纜卷筒供電裝置電源為三相380V50Hz交流電源。為方便運輸及保養維修，本起重機采用拼接導軌的連接方式，可以通過連接導軌長短多少的選擇來改變起重裝置的高低大小。為提高工作效率，本起重機橫梁上配有兩個電動機，一個主電動機起吊用，一個輔電動機用來進行左右及前后的平行移動。主輔電動機相互配合，可以實現起吊部件在空中的前后、左右、上下八下移動。保證了小空間內起吊設備多角度移動，高效的完成所需要的動作。整個吊裝裝置組裝完成后，底部安裝了滾輪，可以實現整體裝置在室內小范圍的移動，方便的檢修人員對裝置位置的調整。
二、裝置機構
1. 起升機構
主、副電動機構均由變頻電動機、制動器、減速箱、卷筒等組成。卷筒軸端裝有限位開關用來限制起升高度和深度。 高度限位開關調整在行走軌道面以上0.5m，軌道面以下0.2m時作用，當一個方向限位動作時，起升只能向極限的反方向動作。
本機構的起重能力為0.5噸，主要用于室內變壓器主要部件的吊裝使用，當所吊部件低于0.1噸時，使用單根吊繩起吊，起吊部件超過0.1噸低于0.5噸時使用雙股吊繩，已保證安全系數。當相應幅度起重重量接近規定值時發出預警信號，當載荷超出5%時自動切斷起升方向電源，只能作下降動作。超載限制器為安裝在人字架橫梁下的三芯滑輪中的銷軸式傳感器，幅度傳感器安裝在臂架下鉸處。
2. 變幅機構
變幅機構用鋼絲繩變幅驅動直臂架，由電動機、減速箱、制動器和卷筒等組成。為確保安全采用兩套制動器，每套制動器都能支持住臂架。
為了使變幅運動更加平穩，采用變頻調速方式來進行速度控制。本機構在卷筒支座處裝有變幅限位開關，應調整至主鉤幅度0.4m和幅度0.5m時起減速作用，調整至主鉤幅度0.8m和1.5m時起終點限位作用。
3. 移動機構
移動機構驅動部分為橫式布置，移動機構采用變頻驅動方式。橫式行星減速箱立于轉盤左右兩側，橫式電機與減速器之間為常開式液壓遙控制動器，通過遙控裝置的手動操作制動總泵驅動制動器上的分泵，制動力大小由操作人員任意控制以實現平穩制動。制動油路及油泵在清潔保養時切忌沾染礦物油和混進臟物，以免橡皮碗發漲卡死引發制動失靈事故。
4. 行走機構
本裝置在底部裝有四只滑輪，在裝置使用時通過液壓油缸的升高使滑輪離開地面，保證裝置的穩定。裝置使用完畢需要整體移動式，通過油缸調節，使滑輪接觸地面，來進行裝置的整體移動。
三、操作裝置及金屬結構
操作裝置是一個悠閑遙控器，連接著裝置頂部主輔電機，控制兩臺電機的動作。操作裝置簡潔明了，將兩臺電機的功能合二唯一，控制鍵分為上下、左右、前后六個，控制吊裝設備在各方向的移動。
本機金屬結構均由鋼板和無縫鋼管焊接而成，門架為箱型結構，主要由鞍梁，橫梁加圓筒支承結構。拼接導軌之間通過四個螺絲擰緊。裝置在運輸過程中應注意枕木擱置點放在橫隔板部位，以免產生凹陷變形。
四、電氣使用說明
1. 電源
電機電源經電纜卷筒裝置通過電纜送到中心受電器再到總開關，然后再至主接觸器。總斷路器作主電路的短路保護及過載保護。要關斷主電源時，可按停止按鈕，使主接觸器切斷動力電源。裝置在裝置底部裝有總斷路器緊急停止按鈕，發生緊急情況時，可在按下緊急停止按鈕就能立即斷開總電源。
控制電源、照明及輔助電源不受總斷路器控制。各機構控制電源均用380V/220V 3KVA的單相變壓器提供并與主回路隔離。照明用380V-Y/380V-Y0，25KVA的三相變壓器。每一路都設有低壓斷路器作短路及過載保護。
2. 起升機構
該機起升機構設主鉤和副鉤，主鉤為雙股繩，副鉤為單股繩。操作人員操作時，可在遙控器上分別控制。主鉤和副鉤均為變頻調速系統，主鉤電動機的型號YP2 315L2-8、 110KW，變頻器配ABB公司ACS800系列;副鉤電動機的型號為YP2 315S-6 75KW，變頻器配ABB公司ACS800系列
五、 維護保養
1.電纜卷筒集電環，中心受電器的滑環和碳刷導電部分均應保持清潔，滑環與碳刷之間的接觸面積不得少于碳刷面積的85%，碳刷彈簧應保持碳刷與滑環之間有足夠的壓力。
2.應經常檢查各接觸器，繼電器的主、副觸頭，遇燒毛現象應用細砂紙仔細磨平，燒毛嚴重時應調換。接觸器的銜鐵接合面防銹油要擦干凈，以防吸合不牢，發出噪音或嚴重事故。
3.繼電器上的微動開關動作應可靠，否則應予校正。
4.各電器元件應經常檢查其防水性能。
5.注意檢查電阻片的發熱情況，若局部發現高溫發紅，應將該電阻片夾緊，螺釘旋緊，以減少片間接觸電阻
6.所有電器元件的接線螺栓應緊固連接可靠。
7.應保證所有的電氣元件的清潔。
六、操作注意事項
（一）一般要求
1.合上總電源開關前，轉動電壓選擇開關，驗看三相電壓是否正常，如高于420伏或低于340伏時不得作業。
2. 合上控制開關，如一切正常，則可開始作業。
3. 作業前還需觀察本機各機構及結構件有無異常情況，軌道有無異物，然后各機構空載動作一次。
4. 作業完畢，拆分裝置前應將操作裝置回零，并將所有電控開關拉下，旋轉制動手柄上緊。
5.移動位置再次操作前，應對制動器、吊鉤、鋼絲繩和超載限制器進行檢查，發現性能不正常時，應在操作前排除。
6.按指揮信號進行操作，當出現緊急停車信號時應立即停止。
7.工作中突然斷電時，應將遙控器返回零位。
（二）安全技術要求
1. 下述情況不應操作
(1) 超載或物體重量不清，如吊拔起重量或拉力不清的埋置物體，及斜拉、斜吊等。
(2) 結構或零部件有影響安全工作的缺陷或損傷。如制動器、安全裝置失靈，吊鉤螺母防松裝置損壞，鋼絲繩損傷達報廢標準等。
(3) 捆綁、吊掛不牢或不平衡而可能滑動，重物棱角處與鋼絲繩之間未加襯墊等。
(4)工作場地昏暗，無法看清場地與被吊物情況和指揮信號等。
2. 操作人員應遵守下列要求：
(1) 不得利用極限位置限位開關作為作業停止用途。
(2) 不得在有載情況下調整起升、變幅的制動器。
(3) 吊運時，裝置下不得站人。
(4) 起重機工作時不得進行檢修和維修。
(5) 接近額定負荷的重物應先檢查制動器，然后小高度、短行程，試吊后再平穩作業。
篇7
【關鍵詞】矢量變頻器；銅線拉絲機；原理；應用
引言
隨著國民經濟的發展，電纜的需求和生產量呈現出快速增長的趨勢。銅線拉絲機是電線電纜的主要加工設備，其作用是將直徑較粗的銅線加工成各種規格的細線，銅線拉絲機主要由拉絲部分、收線部分和排線部分等組成。拉絲工藝對拉絲機的性能要求比較高，要求拉絲機的啟動平穩并能實現無級變速，由于技術水平的限制，過去拉絲機的電動機都是采用直流拖動，但直流拖動的故障率高、維護困難，不能滿足高質量電線電纜的生產要求。隨著科學的進步和技術的發展，銅線拉絲機的電控機實現了由交流的矢量變頻器控制，矢量變頻器的穩定性好，頻率分辨率較高、在啟停的過程中可以進行自動加減速控制，非常適合用來拖動銅線拉絲機，因此在近些年來矢量變頻器在銅線拉絲機上得到了廣泛的應用，也大大提高了所加工銅線的質量。
1 矢量變頻器的控制原理介紹
1.1 銅線拉絲機的電氣組成
銅線拉絲機的電氣驅動部分主要由拉絲電機、收線電機及排線電機組成。在現代生產過程中，隨著收線卷徑不斷增大，為保證銅線速度的穩定，在控制系統中通常采用張力反饋裝置對收線電機的速度進行控制。拉絲電機和收線電機功率較大，因此為保證所生產的銅線的質量，必須對收線電機和拉絲電機進行精確控制，而變頻技術的發展正好滿足了這一要求，目前矢量變頻器已經用來對收線和拉絲電機的轉速進行調節。由于排線電機的功率較小，不需要對其利用變頻器進行精確控制，直接利用電網電壓對其進行控制即可。
1.2 變頻器的基本控制原理
M1-拉絲電機， M2-收線電機
圖1 銅線拉絲機變頻控制示意圖
銅線拉絲機的變頻控制示意圖如圖1所示，由圖可知，拉絲電機和收線電機各由一臺變頻器控制，其中拉絲電機的轉速由變頻器的外部電位器進行調節。收線變頻器的調節過程較為復雜，首先是拉絲變頻器發出AM模擬信號和張力平衡反饋信號，然后這些信號經PID調節器調節后對收線變頻器進行控制。在銅線拉絲機的工作過程中銅線卷筒的卷徑不斷發生變化，張力平衡桿的反饋信號也隨著卷徑的變化而變化，張力反饋信號經過信號轉換板處理后成為0-10 V的電壓信號，該信號與由拉絲變頻器發出的AM和AM-模擬信號一起成為PID調節器的輸入信號，這兩路輸入信號經過PID調節器對收線變頻器進行控制，使銅絲的收線速度維持在一定值。排線電機的啟動在變頻器啟動以后，其受放線變頻器OC輸出信號的控制。如前面所述，相對于拉絲和收線電機，排線電機的功率較小，因此可以通過兩個接觸器對其正反轉進行控制，以保證拉好的銅線能夠均勻纏繞在拉絲機的收線筒上。
1.3 系統控制要求
在銅線拉絲的過程中由于末級銅線的直徑不到0.1 mm，因此極易被拉斷；并且由于卷筒上的銅線過多，卷筒的轉動慣量過大，因此這都在很大程度上增加了系統控制的難度。在對系統控制的時候，要求卷筒的轉動對系統的響應非常快，既能夠對主驅動的速度變化進行快速跟蹤，又能夠對張力的恒定情況進行保證，以防止銅絲被拉斷。為達到上面的幾點要求，給定速度的設定依靠模擬電壓，加減速度采用S曲線加減速的模式，時間通常控制的55-65秒。張力擺桿要求保持在恒定的位置，不能發生明顯的波動，并且銅線上的張力要維持恒定。
2 系統調節注意事項
由于銅線拉絲機對控制的精確性要求非常高，因此在系統調節的過程中需要注意的問題很多，無論是在啟動階段還是在停車階段有許多問題要注意。綜合來看，需要注意的問題主要集中在以下幾個方面。
2.1 線速度的同步
隨著銅線拉絲機機械化和自動化程度的不斷提高，銅線拉絲機的生產效率也大大提高，目前銅線拉絲機的工作速度非常快，細線拉絲機的工作速度已高達2000m/min。在這么高的速度下，如果拉絲機的拉絲速度和收線速度控制不好而出現線速度不同步的情況，將會給拉絲機的正常運行帶來很大危害，同時還會造成銅絲的生產質量不合格。要做好拉絲機的線速度同步控制工作，需要對拉絲和收線的速度進行精確控制，在拉絲機的工作速度不太高的情況下僅僅依靠PID進行線速度的調節還可以滿足正常生產的要求，如果拉絲機的工作速度較高，這時再僅僅依靠PID調節器進行調節的作用就比較有限，這時可以在調節系統中增加一個張力調節專用變頻器，以閉環調節的模式對張力及線速度進行調節，這樣可大大減少PID調節器的調節量，有利于系統的高速穩定運行。
2.2 張力擺桿的問題
只有在張力擺桿的平衡度比較好時才能使銅線拉絲機拉出的銅絲移動速度比較均勻，因此在對銅線拉絲機的控制系統進行調試時尤其要注意張力擺桿的問題。張力擺桿的調節主要依靠配重，配重不僅可以用來對拉絲機收線的松緊程度進行調節，而且還可以對張力擺桿進行調節。如果加在張力擺桿上面的配重比較輕，擺桿在銅線拉絲機剛啟動的時候處于下限位置，這時張力擺桿在主給定與PID調節器的共同作用下使卷繞電機的轉速加快，擺桿往上移動的速度大大加快，銅絲出現張緊的現象。當張力擺桿移動到平衡位置以后，通過PID調節器的調節作用以后卷繞電機的轉動速度又開始變慢，這時張力擺桿又開始下墜，這樣就造成了啟動過程中張力擺桿不容易平衡的問題。同理，當張力擺桿的配重比較重時，又會出現與之相反的現象，張力擺桿同樣不易平衡。因此，為了保證張力擺桿的平衡，必須選擇好合適的配重，這是系統正常運行的重要保證。同時，為了保證銅絲的張力合適，還必須將配重的位置選擇合理。
2.3 變頻器的加減速
變頻器的加速和減速也對銅線拉絲機的運轉情況有重要影響，因此在系統調試的過程中要控制好變頻器的加減速過程，對變頻器的加速和減速過程進行控制的關鍵在于加減速時間的設定。如果卷筒沒有卷絲時的直徑與卷滿銅絲時的直徑相差較大時，這時應將變頻器的加減速時間設定得小一些，具體設定值根據實際情況確定，同時還應配備剎車電阻；如果卷筒卷滿絲的直徑與空卷時的直徑相差不大（比值小于1.2）時，可以將加減速時間適當延長，這時可以不配備剎車電阻。以上是在變頻系統調試過程中需要注意的幾個主要問題，除此之外在調試時還應注意PID參數的設定，這也是系統穩定運行的重要保證[5]。
3 結語
矢量變頻器是銅線拉絲機電氣控制系統的核心設備，對保證銅線拉絲的質量和系統的穩定運行起著極其重要的作用。矢量變頻器大大提高了所生產銅絲的精度和生產效率，同時也能夠使拉絲機上的電機實現軟啟動，大大減少了電機啟動過程的磨損，延長了電機的使用壽命，減少了電機維修的工作量。本文對矢量變頻器的控制原理進行了詳細的分析，同時也對銅線拉絲機系統調試過程中應注意的問題進行了探討，希望能為從事銅線拉絲機運行維護工作的人員提供一些有益的參考。
參考文獻：
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[2]喬東凱.變頻器在金屬拉絲機上的應用[J].機電工程技術，2007（11）.
[3]張東宇，王志榮.艾默生TD3300張力變頻器在拉絲行業的應用[J].變頻器世界，2008（01）.
篇8
關鍵詞：盾構施工；電纜敷設；安全用電；施工要點
1 引言
近年來，隨著城市基礎建設的迅速發展，國內許多大城市都在建設地鐵運輸系統。地鐵盾構工程電氣設備安裝與施工的好差，直接影響到地鐵的安全運行。本文結合某地鐵五號盾構施工實踐，主要就地鐵盾構施工電纜敷設施工要點進行論述。
2 負荷計算及電纜選擇
電力負荷計算可確定施工現場供電系統中各個環節電力負荷的大小，以便正確地選擇系統中各種元件（包括電纜、電力變壓器、自備發電機、開關、控制設備及導線等）。負荷計算是否正確合理，直接影響到電氣器具和導線、電纜選擇是否經濟合理。如果負荷計算過大 將使電氣器具、導線和電纜選擇得過大，會造成臨時用電設施費用增大；如果負荷計算過小，又將使電氣器具、導線和電纜運行時增加電能的損耗，并產生過熱，引起絕緣過早老化甚至燒毀，發生用電事故。因此施工現場的電力負荷計算應結合實際，力求合理。
本工程主要設備有日本三菱公司生產的泥水平衡式盾構機2臺，每臺盾構機配置2臺1250kVA移動式變壓器，左、右負一層各設1臺功率為75kW的通風機通過風管往洞內送空氣。地面根據施工需要布置用電功率為75kW的25t龍門吊1臺，用電功率為120KW的泥漿處理系統3臺，用電功率為55kW的砂漿攪拌機1臺，用電功率為27kW的電瓶車充電設備2套，抽水設備若干臺等。業主在盾構施工場地內提供10kV的授電點和安裝與電壓等級相應的變壓器（7800kVA）。本工程高壓電纜選用10kV交聯聚乙稀電纜。
3 電纜敷設施工要點
3.1地面電纜敷設
從地面到盾構機的電纜常用的敷設方法有直接埋地、電纜溝敷設和沿墻敷設等，本工地采用電纜溝敷設和沿墻敷設兩種方式。在地面敷設的10kV、0.4kV電纜都是通過電纜溝敷設，而在電纜通過樓板、負一層和底板時采用沿墻敷設。從東南面的高壓控制柜引出的10kV交聯聚乙稀高壓電纜直接與兩臺盾構機電纜卷筒的高壓電纜連接。高壓電纜通過電纜溝底部用小砂鋪底，防止電纜受壓以作保護，電纜通過井口穿PVC管作保護，防止外力損傷。0.4kV電源是從東北面的變壓器（500kVA）引到配電室的五個帶漏電的控制柜，再由這些控制柜引出電纜直接控制各用電器的開關箱。電纜經過地面采用電纜溝或穿管的形式敷設。其中，橫跨施工道路要道采用￠400鋼管埋地敷設，埋地深度為500～800mm，穿過井口時穿管以作保護，經過樓板和負一層時用沿墻敷設的形式敷設。
3.2盾構機電纜敷設
盾構機在地鐵隧道內的空間有限，加上機電設備多，各種管道密集，因而本體的電纜敷設如用常規穿管或線槽敷設方式，在有些地方無法施工。為此應從實際出發，采用電纜橋架和明線綁扎方式。從工藝要求及技術規范考慮，選擇的電纜應耐油、耐溫、過載能力強。具體做法是在每節車架頂上放置電纜橋架，作為電纜連接主干道，從橋架上引下電纜與每節車架及盾構主體上的電氣設備連接。這些電纜可集成一束，用扎帶綁扎在沿路焊接好的U型槽上，U型槽每隔400mm設置一個。電纜直徑較粗或集束條數較多時，U型槽可適當加寬。U型槽所經路線一般選擇在不影響操作和維修，不易受外來碰撞的地方。動力、控制、照明電纜都可采用這種敷設方式。對于盾構機這種工作空間狹窄，操作人員少的設備，這樣的敷線方式既方便，也安全可靠。同樣10kV電纜也可這樣敷設，只是應與低壓電纜分開，放在車架底部邊沿的線槽里。
3.3電纜中間接頭、終端接頭的制作
10kV交聯聚乙稀高壓電纜敷設完畢后，需要制作中間、終端接頭。其中，熱縮型電纜中間接頭制作流程為：準備電纜剝外護套、鎧裝、內護層剝屏蔽層及半導層剝線芯絕緣、削反錐固定應力管套入管材、壓接連管纏半導帶、繞填充膠固定內外絕緣管、半導電管安裝銅網并固定固定襯殼縮護套管。
熱縮型電纜終端接頭制作流程為：剝外護套及鋼鎧剝內墊層、分芯線焊接地線包繞填充膠固定三芯指套剝銅屏蔽層、半導層固定應力管壓接端子固定絕緣管固定密封管及相色管固定傘裙。高壓電纜頭的制作是電纜安全運行的關鍵環節，應注意以下幾點：（1）電纜頭必須由經過專門訓練的施工人員制作；（2）電纜頭制作應嚴格按工藝要求逐步安裝；（3）制作時最好采用丙烷噴燈，調節噴燈至出現柔和的有黃色尖端的藍色火焰，應避免錐狀藍色火焰；（4）剝半導電層時一定要徹底剝落并清理干凈，防止通電時引起導電造成事故。
4 電纜敷設施工中注意事項
4.1 電力線路的選型和安裝
為了防止電氣線路在使用中產生故障，做到安全用電，施工現場供用電電器設備及電力線路的選型和安裝，應符合現行國家標準《爆炸和火災環境電力裝置設計規范》及《電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范》的規定，并采取以下措施：
（1）應當根據潮濕、化學腐蝕、高溫等使用環境正確選用不同絕緣種類導線，而且導線必須符合線路電壓要求；（2）設計導線線芯的截面應滿足允許載流量、允許電壓降、導線機械強度這三項基本條件；（3）電氣線路安裝嚴格遵守電氣安裝規范，防止安裝和使用中遺留隱患；（4）線路安裝完畢后，必須用兆歐表測試導線線間和對地絕緣電阻，驗收合格方能投入使用；（5）電氣設備發生火災時，要立刻切斷電源，以防火災發生蔓延和造成觸電事故，可采用二氧化碳、四氯化碳、干粉滅火劑等滅火。
4.2 設備的接地與防雷應注意的問題
（1）在施工現場專用的中性點直接接地的電力線路中必須采用TN-S接零保護系統；（2）保護零線的統一標志為綠/黃雙色線，在任何情況下不準使用綠/黃雙色線作負荷線，此線嚴禁通過工作電流；（3）保護零線除必須在配電室或總配電箱處作重復接地外，還必須在配電線路的中間處和末端處作重復接地；（4）同一臺電氣設備的重復接地，接地電阻應符合重復接地電阻值的要求。
4.3 施工中注意的安全措施
（1）電纜接頭應牢固可靠，并應做絕緣包扎，保持絕緣強度，不得承受張力。
（2）配電線路采用自動開關作短路保護時，其過電流脫扣器脫扣電流整定值，應小于線路末端單相短路電流，并應能承受短時過負荷電流。
（3）低壓用電設備的保護地線可利用金屬構件、鋼筋混凝土構件的鋼筋等自然接地體，但嚴禁利用輸送可燃液體、可燃氣體或爆炸性氣體的金屬管道作為保護地線。
（4）移動式電動工具和手持式電動工具，應裝設漏電動作電流不大于30mA的漏電保護器。
（5）用電單位必須建立用電安全崗位責任制，明確各級安全負責人。
（6）供電設施的運行及維護，必須配備足夠的常用絕緣工具，并按有關規定，定期進行電氣性能試驗。電氣絕緣工具嚴禁挪作他用。
（4）各種電氣設施應定期進行巡視檢查，每次巡視的檢查情況和發現的問題應記入運行日志內。
5 結語
綜上所述，通過對地鐵盾構工程電纜敷設施工要點分析，本工程主要依據工地的用電設備計算電力負荷，從而選擇相應的電纜，電纜應結合盾構機的特點來進行敷設。此外，在施工中，現場空間狹窄，加之隧道管片縫隙處易滲水，設備、電纜還應做好防水措施。
參考文獻：
篇9
集裝箱門式起重機的小車形式比較
1.1 常規集裝箱門式起重機的小車形式
集裝箱起重機的小車布置形式對整機性能有十分重要的影響。常規集裝箱門式起重機，如通用型輪胎式集裝箱門式起重機、軌道式集裝箱門式起重機等，均采用自行式小車，起升機構和小車運行機構為2套獨立機構，起升機構和小車機構的電機、減速器、制動器、卷筒等均布置在小車上。這樣的布置形式導致小車的承載質量較大，對小車架結構的強度和剛性要求較高。通用型輪胎式集裝箱門式起重機小車及其機構（見圖1）的質量可達，小車結構和整機的質量也相應較大。另外，通用型輪胎式集裝箱門式起重機小車架上布置的機構較多，且其外形尺寸較大，小車機構與起升機構相互獨立，只需同時控制兩者的驅動電機即可實現對小車機構與起升機構的聯合運行控制。
1.2 四卷筒型式集裝箱門式起重機的小車形式
為減輕整機的質量，四卷筒型式集裝箱門式起重機的起升機構和小車運行機構采用四卷筒運行控制方式，起升機構與小車運行機構共用驅動裝置，驅動機構安裝在兩側底梁上。如圖2所示，在主梁軌道運行的小車上裝有起升滑輪組、小車車輪和水平輪，不設驅動裝置，大大減輕小車及其機構的質量（僅），進而減輕整機的質量，增加整機的穩定性。小車車輪為鋼制、雙輪緣車輪，踏面經加硬處理，軌道外側布置水平輪，水平輪導向不僅能防止產生啃軌現象，同時起到防止小車脫軌墜落的作用，大大提高起重機工作的可靠性。
四卷筒型式集裝箱門式起重機的起升機構與小車運行機構共用2套驅動裝置，相對門框對稱布置在結構架下面的底梁上。這2套驅動裝置均由電動機、聯軸器、減速器、制動器、低速軸聯軸器、卷筒等組成，采用變頻控制，分別驅動，通過兩側卷筒的不同轉向對鋼絲繩進行收放，配合特別設計的鋼絲繩纏繞系統實現貨物的升降和平移。起升機構與小車運行機構的一體化控制技術是一項創新性技術設計，能夠實現整機結構的輕型化。
2 基于四卷筒組合技術的集裝箱門式起重機聯合運行控制
2.1 聯合運行工作原理
如圖3所示，四卷筒型式集裝箱門式起重機起升機構和小車機構的驅動系統分別由左側的卷筒1、卷筒2和右側的卷筒3、卷筒4及相應的驅動機構構成。由圖3可知四卷筒型式集裝箱門式起重機吊具升降運動與卷筒運動之間的關系，由此得出方程組
（1）
式中：vy為吊具垂直方向的速度；vx為吊具水平方向的速度；v1為卷筒1所牽引的鋼絲繩卷取速度；v2為卷筒2所牽引的鋼絲繩卷取速度。
由式（1）可知：當兩側電機分別驅動2個卷筒以同一速度卷起，兩側轉向相反，此時僅吊具作升降運動，小車不動作，即vx＝0，vy＝v1＝v2；當一側電機驅動2個卷筒卷起，另一側電機驅動2個卷筒以同一速度下放，此時僅小車作前后運動，無起升運動，即vy＝0，vx＝v2＝ v1；當需要同時進行吊具起升/下降、小車前進/后退操作時，可通過控制兩側卷筒驅動速度實現起升機構與小車機構的聯合運行。
2.2 聯合運行硬件系統
四卷筒型式集裝箱門式起重機起升機構與小車機構聯合運行控制系統可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的選擇依據實時性、可靠性、經濟性原則，選用西門子公司的S7-300系列中型PLC。S7-300系列PLC基于STEP-7編程軟件的編程指令十分豐富，能夠實現結構復雜的程序編寫，并具有功能強大的通信網絡。PLC為模塊化結構，其中央處理器帶有過程現場總線接口，設在司機室內PLC控制柜中。PLC控制柜中另有4塊數字量輸入模塊和2塊數字量輸出模塊，主要處理聯動臺的主令控制器、按鈕、指示燈、超負荷限制器、風速儀等控制信號以及吊具上的吊具電磁閥、限位等控制信號。電氣室電控屏內的模塊為遠程站，使用ET200M接口模塊，另有4塊數字量輸入模塊和2塊數字量輸出模塊，主要處理斷路器、接觸器和限位等的控制信號。起重機機上、機下各機構的操作指令信號和檢測指令信號均由PLC統一處理。PLC與個人電腦之間的通信通過中央處理器模塊上的通信口，采用MPI電纜與個人電腦的串口通信連接。
驅動系統采用2臺日本安川公司生產的高性能通用VS系列變頻器，均配有制動單元及制動電阻，分別驅動兩側的起升機構電機和小車機構電機；采用PG矢量控制方式，以達到較高的速度控制精度；調速比可達1∶50，調整精度為1%，調整平穩，長時期低速運行時具有穩定的調速性能和精度。四卷筒型式集裝箱門式起重機起升機構與小車機構聯合運行控制及驅動系統硬件構成如圖4所示。
小車機構聯合運行控制及驅動系統硬件構成
四卷筒型式集裝箱門式起重機起升機構和小車機構分別由2臺交流變頻器驅動，采用帶PG閉環矢量控制方式，實現全變頻范圍內的全轉矩控制，避免起升機構的溜鉤現象。在變頻器內部設置2套驅動參數分別適用于起升/小車機構電機和大車電機，工作時通過切換可以實現用1臺變頻器驅動2套工作機構，從而節約1套變頻器裝置。每臺變頻器都配有能耗制動組件，用來實現對位置勢能和制動能量的消耗。
為提高起升機構的效率，起升機構采用恒功率調速方式，驅動機構采用交流變頻驅動方式，由于頻率是連續變化的，各機構在啟、制動時相當平穩；同時，由于在制動時加入電制動，使制動器的損耗減小，制動時產生的沖擊減小。變頻器各擋速度的設置十分方便，可以根據不同需要修正起重機的速度，以適應不同工況的需要。在起升和下降過程中，變頻調速起重機的耗能量與速度和負載幾乎成正比，具有較高的功率因素。
與其他電控系統相比，變頻調速電控系統使用電控器件的數量較少，不僅性價比較高，而且結構簡單。變頻調速起重機可以通過變頻器設置輸入、輸出電源的欠壓、過壓、缺相保護和過電流保護，變頻器、制動單元和電動機的過熱保護，以及變頻器故障保護和抗干擾保護等。由于起升機構中的變頻器設置為閉環矢量控制，因而還可以設置轉速偏差過大、超速及過力矩保護信號。
2.3 聯合運行控制系統
四卷筒型式集裝箱門式起重機的起升機構與小車機構聯合運行控制系統軟件采用西門子公司的STEP-7編程軟件編制，其基本控制流程如圖5所示。
小車機構聯合運行控制流程
由起重機司機室內聯動臺面板上的主令手柄發出吊具起升/下降、小車前進/后退運行指令，其速度一般用電機額定頻率來表示。根據式（1）可以得出吊具起升/下降以及小車前進/后退時2臺電機各自的速度方向及大小。吊具起升/下降和小車前進/后退指令通過輸入/輸出模塊輸入中央處理器，由中央處理器對運行方向及速度大小作出判斷和處理。運算后的復合速度通過過程現場總線協議傳輸到變頻器，變頻器將其作為各臺電機的速度給定。變頻器利用速度給定和編碼器的反饋值構成速度外環，并采用矢量變頻控制方式運行。
3 結束語
篇10
關鍵詞：建筑工程；施工；安全；監理；措施
中圖分類號：TU761文獻標識碼： A 文章編號：
建筑施工的安全概念，從嚴格意義上來說，應分兩個方面，其一是建筑工程完成后建筑物本身的使用安全，也就是我們常說的完成的建筑物是否存在安全隱患和影響使用的問題，這樣的安全問題是由質量來決定的，因此，我們常說安全和質量不可分離也就源于此。安全的第二個概念，是指施工過程中的安全，這個安全概念與建筑物本身的質量無直接聯系，而是指在施工過程中的建筑意外傷害事故。由于建筑行業是事故多發性行業，出現意外傷害事故的可能性較大，從而給國家和社會帶來損失，給家庭帶來不幸。因此，在施工過程中加強安全監督管理，控制意外傷害事故的發生，是我們必須特別重視的問題。
一、 建設工程事故頻發的原因
1．工程建設的產品是固定的，體積大，生產周期長。在有的施工場地集中了大量的工人，同時，還有大量的建筑材料、機械設備、起重設備、自升式架設設施、施工機具及配件等。
2．工程建設活動大部分是在露天空曠的場地上完成的，工作環境相當艱苦，高空作業多，受氣候的影響非常大。
3．從施工隊伍的情況看，流動性大。一方面是施工隊伍隨著工程建設會在不同的施工場地間流動，另一方面施工隊伍中的人員流動也相當大。正是由于工程建設中的危險性本身較大，加上工作崗位流動性大，職工沒有經過安全教育和培訓就匆匆安排上崗，因而造成安全事故頻發的現狀。
4．建筑產品的多樣性決定了施工過程變化大，管理難度加大。由于受施工要求、施工時間、施工場地等多種因素的影響，在施工現場會采取很多臨時措施，給施工安全帶來不少隱患。
5．隨著施工場地機械化程度的提高，起重機械增多，吊裝工作量增加，機電設備得到廣泛運用等等，都給安全施工加大了難度。
二、建筑工程施工中安全監理的措施
1．加強施工現場安全監督與檢查。根據工程進展情況，監理人員應對工序安全情況進行跟蹤監督、現場檢查、驗證是否按照安全技術防范措施和規程進行操作。對影響安全生產的關鍵部位，除進行日常檢查外，必要時應進行抽檢和檢測工作。要求承包單位在下道工序施工前對該工序的施工安全準備情況和安全措施進行檢查，作好記錄并經安全監理人員確認后,承包單位方可進行下道工序施工。
2．建筑機械的安全監理
（1）塔吊方面在檢查塔吊時主要涉及到的構件包括：限位器、保險裝置、力矩限制器、附墻裝置路基與軌道、夾軌鉗等多個結構的內容。檢查時需要保證起重機的力矩限制器、起重量限制器等用到的不同行程限位開關裝置的完整性，其結構設置是否處于正常狀態，且保持這些組件的完整性，不得出現隨意拆裝操作。當使用塔吊時，需要求監理人員對各項環境指揮操作，加強不同環節的檢查，保證塔吊能夠達到操作規定需要。
（2）物料提升機方面檢查物料提升機主要有：架體制作、架體穩定、鋼絲繩、安裝驗收、架體等多個方面。提升鋼絲繩禁止連接使用，端頭與卷筒需牢固配合，對卷筒應參照順序排列；吊籃達到工作最低位置時，保持卷筒上的鋼絲繩達3 圈以上；提升機需要增加安全停靠裝置、樓層口停靠欄桿等相關設備；對附墻架與架體等結構中，需要結合用剛性件連接，且保持結構的穩定性，禁止將其連接在腳手架上；嚴格核算提升機的纜風繩長度，其材料必須要用鋼絲；當提升機高度低于20m 時，纜風繩需超過1 組；提升機高度處于21m～30m 時，需超過2 組；在提升機運用過程中，應該保證物料在吊籃內均衡分布，長料立放過程要運用防滾落方式，避免超載。
3．腳手架工程
腳手架搭設之前， 監理工程師應根據工程的特點和施工工藝對腳手架搭設方案進行審批， 方案必須由施工單位專業技術人員編制， 企業的專業技術人員審核簽認， 企業技術負責人批準。主要審查內容包括: 計算書中荷載的取用及穩定承載力計算、材料質量證明文件、構造要求及技術措施、搭設及拆除施工工藝、文明施工要求、腳手架搭設人員的資格證書、施工詳圖及大樣圖。同時應注意，施工方案必須有針對性，能有效指導施工，并應注意方案與現場的一致性。在腳手架的搭設過程中，應對其所用材料及搭設構造進行檢查，檢查腳手架搭設交底與驗收記錄，腳手架的使用荷載。鋼管、扣件必須進行檢測，如不合格，應更換鋼管和扣件。
4．模板工程
監理的重點: 施工方案的審批、支模架所用鋼管、扣件的進場檢查及現場搭設質量等方面進行。施工方案審查主要應對支模架系統計算書中荷載的取用、承載力計算及穩定性驗算、材料質量證明文件、構造能否滿足系統剛度及穩定性要求、安裝和拆除的施工程序、作業條件以及運輸、堆放的要求等進行審查。搭設模板承重架所用的鋼管、扣件進場后應按要求進行抽樣復試，如測試結果不合格，必須更換鋼管或扣件。現場搭設質量控制首先應對搭設操作人員的資質進行審查，其次應檢查搭設是否按批準的方案內容進行，最后應檢查立桿、掃地桿、水平桿、剪刀撐的搭設、各部位扣件的數量是否符合構造要求。
5．施工臨時用電
施工臨時用電方面的監理工作，首先應由電氣專業監理工程師及總監理工程師對施工單位的《臨時用電專項安全方案》進行審批，方案必須由施工單位電氣工程技術人員編制，企業的專業技術人員審核，企業技術負責人批準。施工用電現場檢查的項目包括：外電防護、接地與接零保護系統、配電箱、開關箱、現場照明、配電線路、電器裝置、變配電裝置和用電檔案九項內容。
當施工現場的外腳手架，臨設和塔吊等等與外電線路達不到最小安全操作距離時應采取增設屏障、遮欄、圍欄或保護網等外電防護措施。
電纜干線應采用埋地或架空敷設，嚴禁沿地面明設，以避免機械損傷和介質腐蝕。架空線必須采用絕緣銅線或絕緣鋁線。電纜穿越建筑物、構筑物、道路、易受機械損傷的場所及引出地面從2m高度至地下0.2m處，必須加設防護套管。橡皮電纜架空敷設時，應沿墻壁或電桿設置，并用絕緣子固定，嚴禁使用金屬裸線做綁線。橡皮電纜的最大弧度垂距地不得小于2.5m。
配電箱與開關箱應三證齊全，箱體必須采用鐵板制作，進出線路應在箱底進出。箱體內工作零線和保護零線的連接必須通過接線端子板，配電箱、開關箱的連接線必須采用絕緣導線，接頭不得松動，不得有外露帶電部分，配電箱和開關箱的金屬箱體，金屬電器安裝板以及箱內電器不應帶電的金屬底座，外殼等必須做保護接零。配電系統應按三級配電三級保護，總—分—開進行設置，開關箱內必須裝設漏電保護器。每臺用電設備應有各自專用的開關箱，必須實行“一機一閘”制，嚴禁用同一個開關電器直接控制二臺及二臺以上用電設備
綜上所述，施工安全是一項技術性很強的工作，監理工程師必須了解和掌握施工安全的專業知識，學習相關法規和技術規范，使自己真正成為一名有經驗的專業人才。在監理工作中充分發揮在施工安全方面的預控作用，能夠在事前控制發揮積極作用，有效消除施工現場人的不安全行為、物的不安全狀態、作業環境的不安全因素和管理缺陷，進行有針對性的控制，消除各種事故隱患，實現安全監理目標。
參考文獻：
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[2] 崔若飛，王麗春.淺談建設工程監理中的安全控制[J]. 科技資訊. 2010(04)
