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    電纜卷筒的選型

    發(fā)布時(shí)間:2017-03-17 16:40:05    點(diǎn)擊: 電纜卷筒的選型
      喬 敏     
    電纜卷筒又稱電纜卷盤或電纜卷線器,以其安裝空間小、維護(hù)方便、使用可靠及成本低等特點(diǎn)取代滑觸線而成為移動(dòng)傳輸領(lǐng)域(動(dòng)力、數(shù)據(jù)及流體介質(zhì))的主流解決方案。
    一、卷筒的分類
      電纜卷筒根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式分為非電動(dòng)式和電動(dòng)式兩大類;按電纜排列方式分為軸向單排和軸向多排兩種;按集電滑環(huán)位置分為滑環(huán)內(nèi)裝式和滑環(huán)外裝式兩種形式;按卷繞材料分為電纜卷筒和軟管卷筒。其中非電動(dòng)式包括:彈力(TA)式、重錘(ZC)式、磁耦合式(JQC);電動(dòng)式包括:磁耦合式(JQD)、力矩電機(jī)式(KDO)、磁滯式(CZ)和變頻控制式(BP)。
    二、卷筒設(shè)計(jì)參數(shù)
      電纜卷筒的技術(shù)難點(diǎn)是要保證卷繞速度與設(shè)備移動(dòng)速度的同步,同時(shí)還要保證卷繞過程中電纜所受拉力適中。因此,電纜卷筒設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下因素:
    1、 電纜規(guī)格及種類:
      電纜截面積從1.0~240mm2,電纜外徑直接影響卷盤的軸向尺寸及動(dòng)力需求。電纜截面超過35 mm2時(shí)不應(yīng)選擇非電動(dòng)式卷筒(配重式可放寬至50 
    mm2),扁電纜只能選用軸向單排的卷盤。電纜應(yīng)選擇YCW型(動(dòng)力電纜)和CEFR型(控制信號電纜)等,較柔軟且有一定的抗拉強(qiáng)度。電纜的外徑和單重力求準(zhǔn)確。
    2、 卷繞長度:
      影響卷盤的徑向尺寸及動(dòng)力需求,長度越長,對動(dòng)力要求越高。非電動(dòng)式電纜卷筒難以完成大行程的卷繞。地面電源錨位也直接影響電纜卷筒的選型,常見的電源錨位有端部供電和中點(diǎn)供電兩種。中點(diǎn)供電不能選擇非電動(dòng)磁耦合式(JQC系列)。
    3、設(shè)備移動(dòng)速度
      影響電動(dòng)式電纜卷筒的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)比。當(dāng)設(shè)備移動(dòng)速度超過60米/分時(shí),應(yīng)選擇變頻控制式(BP系列)。
    4、 裝機(jī)高度
      影響電動(dòng)式電纜卷筒的電動(dòng)機(jī)功率,安裝高度越高,對動(dòng)力需求越大。安裝時(shí)不能超過設(shè)計(jì)要求。
      以上4個(gè)參數(shù)是電纜卷筒設(shè)計(jì)選型的依據(jù),應(yīng)綜合考慮,還應(yīng)電纜卷筒的結(jié)構(gòu)與布置方式,以滿足實(shí)際工況需求。
    三、卷筒原理、性能及應(yīng)用范圍
    1、彈力式(TA系列)
    a. 工作原理:
      彈力式電纜卷筒的工作原理與鋼卷尺相似,利用蝸卷彈簧為動(dòng)力來收卷電纜。當(dāng)電纜被拉出時(shí),收緊蝸卷彈簧而儲(chǔ)能,當(dāng)外力撤消時(shí),彈簧釋能,卷筒將自動(dòng)收卷電纜。
    b. 性能及特點(diǎn):
      安裝簡單,同步性能好,電纜張力小,但彈簧易疲勞,使用壽命短。
    c. 適用范圍:
      適用電纜:截面積35mm2以下的動(dòng)力電纜和24芯以下的信號電纜;
      卷繞長度:不超過30m;
      適用設(shè)備:如電磁吸盤、抓斗、電動(dòng)臺(tái)車等。
    2、重錘式(ZC系列)
    a. 工作原理:
      重錘式電纜卷線筒是利用重錘被提升而儲(chǔ)能的原理,自動(dòng)卷取電纜的機(jī)械裝置。當(dāng)拉出電纜時(shí),帶動(dòng)電纜卷盤旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)與電纜卷筒同軸相聯(lián)的鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動(dòng),提升重錘而儲(chǔ)存勢能。當(dāng)卷筒需卷取電纜時(shí),重錘下降釋放勢能,在鋼絲繩張力作用下,帶動(dòng)與鋼絲繩卷筒同軸相聯(lián)的電纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng),同步卷取電纜。
    b. 性能及特點(diǎn):
      結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定可靠,安裝維護(hù)方便。
    c. 適用范圍:
      適用電纜:截面積25~50 mm2電纜;
      卷繞長度:小于50m;
      適用設(shè)備:特別適用于惡劣工況,如各種鋼包車、鐵水車、渣盤車等冶金車輛和礦山車輛。
    3、磁耦合式(JQC、JQD系列)
    a. 工作原理:
      永磁耦合器為差速調(diào)整機(jī)構(gòu),向電纜卷盤輸出恒定轉(zhuǎn)矩。超出額定轉(zhuǎn)矩時(shí),耦合器打滑。當(dāng)設(shè)備駛向地面電纜錨位時(shí),動(dòng)力經(jīng)永磁耦合器驅(qū)動(dòng)卷盤收卷電纜,耦合器向卷盤輸出的轉(zhuǎn)矩大小可調(diào),從而保證收纜的線速度與大車運(yùn)行速度同步。 
    當(dāng)設(shè)備駛離地面電纜錨位時(shí),由于卷筒上的單向離合鏈輪,動(dòng)力不能傳給電纜卷筒,大車運(yùn)行時(shí)拖拽電纜,使卷盤產(chǎn)生大于系統(tǒng)阻力(放纜磁滯器)的轉(zhuǎn)矩,同步釋放出電纜。
      根據(jù)實(shí)際工況,可選擇選擇移動(dòng)設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中的行走輪軸(JQC系列)或電動(dòng)機(jī)(JQD系列)為動(dòng)力輸出, 
    b. 性能及特點(diǎn):
      永磁技術(shù)用于卷筒傳動(dòng)系統(tǒng)的末級,轉(zhuǎn)速低,無發(fā)熱現(xiàn)象;電纜張力大小可調(diào),保護(hù)電纜,但不宜采用軸向單排,以免出現(xiàn)燥音過大的現(xiàn)象。
    c.適用范圍
    JQC-I:
      適用電纜:截面積25 mm2及以下動(dòng)力電纜及多芯信號電纜;
      卷繞長度:當(dāng)行程超過100m時(shí),為了保證電纜排列效果,應(yīng)加裝同步排纜器。
      適用設(shè)備:各種電動(dòng)平車,臺(tái)車、過跨車等各種電動(dòng)車輛,
    JQC-II:
      適用電纜:截面積10~35 mm2動(dòng)力電纜;
      卷繞長度:小于300米;
      適用設(shè)備:小噸位的各種門式起重機(jī)、水電站壩頂門機(jī)等。
    JQD:
      適用電纜:多芯控制信號電纜(需配有鋼芯);
      卷繞長度:垂直方向小于100米;
      適用設(shè)備:特別適用于水電站壩頂門機(jī)的主副起升、液壓抓梁和清污機(jī)抓斗等。
      電氣要求:收纜時(shí)電機(jī)工作,放纜時(shí)電機(jī)停電。
    4、力矩電機(jī)式(KDO系列)
    a. 工作原理
      從力矩電機(jī)的機(jī)械特性曲線可以看出,力矩電機(jī)為變轉(zhuǎn)矩輸出。在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出大轉(zhuǎn)矩;高轉(zhuǎn)速時(shí)輸出小轉(zhuǎn)矩,此特性非常合電纜卷筒的機(jī)械性能要求。
      設(shè)備駛向地面電纜錨位時(shí),力矩電機(jī)通電工作,經(jīng)減速機(jī)放大轉(zhuǎn)矩后帶動(dòng)卷盤旋轉(zhuǎn)收卷電纜。隨著卷繞直徑的增大, 
      力矩電機(jī)自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速,并增大輸出轉(zhuǎn)矩,從而保證收纜的線速度與大車運(yùn)行速度同步,并保持收纜張力恒定。
      設(shè)備駛離地面電纜錨位時(shí),力矩電機(jī)的電動(dòng)勢方向不變,大車運(yùn)行時(shí)拖拽電纜,使產(chǎn)生大于電機(jī)正向轉(zhuǎn)矩的反向轉(zhuǎn)矩,同步釋放出電纜。
    b.控制方式及特點(diǎn)
      力轉(zhuǎn)電機(jī)具有長期堵轉(zhuǎn)的特性,與大車控制系統(tǒng)相對獨(dú)立,只需從設(shè)備總電源開關(guān)(或總接觸器)引出電源即可。電氣控制簡單、可靠。
      大車上電后,卷筒電機(jī)通電,卷盤工作,無論大車正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)還是停車,力矩電機(jī)始終通電且相序不變;大車斷電后,電機(jī)斷電,卷盤制動(dòng)。
    c、適用范圍
    適用電纜:截面積從10~185mm2電纜;
    卷繞長度:800米以下;
    適用設(shè)備:門式、橋式、門座式起重機(jī)、堵取料機(jī)、壩頂門機(jī)、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機(jī)、冶金機(jī)械、水工機(jī)械和礦山機(jī)械等大型軌行設(shè)備。
    5、磁滯式(CZ系列)
    a.工作原理

    由三相異步電動(dòng)機(jī)和磁滯聯(lián)軸器組成電纜卷筒的動(dòng)力調(diào)速系統(tǒng)。設(shè)備駛向電纜錨位時(shí),電動(dòng)機(jī)通電工作,通過減速機(jī)放大力矩后驅(qū)動(dòng)卷盤旋轉(zhuǎn)收卷電纜。此過程中由磁滯驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行差速調(diào)整,保證收纜過程與大車運(yùn)行同步;設(shè)備駛離電纜錨位時(shí),電動(dòng)機(jī)通電且相序不變,大車運(yùn)行時(shí)拖拽電纜,使卷盤產(chǎn)生大于磁滯驅(qū)動(dòng)器的磁扭矩,同步釋放出電纜。
    b.控制方式及特點(diǎn)
    磁滯式電纜卷筒為恒轉(zhuǎn)矩輸出,電機(jī)必須與主機(jī)行走機(jī)構(gòu)同步起動(dòng),而主機(jī)停止時(shí)可根據(jù)大車滑行情況,選擇對卷筒電機(jī)延時(shí)斷電。如果使用多臺(tái)磁滯驅(qū)動(dòng)器時(shí)必須保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向一致,并符合訂貨要求。即:大車行走,卷筒電機(jī)通電,無論正車還是反車,卷筒電機(jī)相序不變;大車停,卷筒電機(jī)延時(shí)斷電。
    c、適用范圍
    適用電纜:截面積從10~240mm2電纜;
    卷繞長度:1000米以下;
    適用設(shè)備:門式、橋式、門座式起重機(jī)、堵取料機(jī)、壩頂門機(jī)、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機(jī)、冶金機(jī)械、水工機(jī)械和礦山機(jī)械等大型軌行設(shè)備。
    6、 變頻控制式(BP系列)
    a.工作原理
    BP系列變頻控制電機(jī)式電纜卷筒是目前國際上最先進(jìn)的移動(dòng)傳輸?shù)慕鉀Q方案,可滿足任何復(fù)雜工況的需求。根據(jù)公式F=T/R可看出(其中F為電纜張力,T為卷筒收卷轉(zhuǎn)矩,R為卷筒的收卷 
    半徑),如果能根據(jù)卷徑變化調(diào)整卷筒收卷轉(zhuǎn)矩,即可實(shí)現(xiàn)電纜張力恒定。

      BP系列電纜卷筒的變頻器在閉環(huán)矢量(有速度傳感器矢量控制)下,選擇開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式,并通過厚度積分計(jì)算電纜卷盤的實(shí)際卷徑,準(zhǔn)確控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,從而保證電纜在卷盤上卷繞時(shí),根據(jù)卷繞半徑變化而自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)整(線性變化),保證電纜張力恒定,最大程度上保護(hù)電纜。
    b. 性能特點(diǎn)
    1、高集成、高智能化,響應(yīng)速度快,與設(shè)備同步性能精確、靈敏。
    2、無論在收纜、放纜,無論設(shè)備運(yùn)行在軌道的任何位置,作用在電纜上的張力始終恒定,并且可通過變頻器參數(shù)輸入及控制柜面版旋鈕操作,任意進(jìn)行調(diào)整,最大限度地保護(hù)電纜,有效降低用戶的使用維護(hù)成本。
    3、突破了磁滯式、力矩電機(jī)式等傳統(tǒng)電纜卷筒設(shè)計(jì)上的瓶頸,不受電纜規(guī)格、卷繞長度、設(shè)備速度及安裝高度等超常規(guī)格的限制,任何復(fù)雜工況的電纜卷筒均由一臺(tái)功率不同的變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
    4、適應(yīng)性強(qiáng),可在高負(fù)載下全日制下連續(xù)工作,性能穩(wěn)定;
    5、卷筒與設(shè)備為運(yùn)行連動(dòng)保護(hù),有效防止電纜被拉斷等意外發(fā)生。
    c.控制方式
      BP系列電纜卷筒與設(shè)備的控制系統(tǒng)相對獨(dú)立,控制柜可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際安裝在任何位置(室內(nèi)或室外),只需從設(shè)備總電源開關(guān)或總交流接觸器輸出端引出電源接于控制箱空開即可。
    d.適用范圍
    可滿足任何復(fù)雜的移動(dòng)供電要求,適用于門式、橋式、門座式起重機(jī)、堆取料機(jī)、壩頂門機(jī)、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機(jī)、冶金機(jī)械、水工機(jī)械和礦山機(jī)械等大型軌行設(shè)備的移動(dòng)供電和數(shù)據(jù)傳輸。
    7、 手動(dòng)卷筒(SD系列)
    常用于移動(dòng)設(shè)備檢修時(shí),臨時(shí)供電。
    8、 軟管卷筒 (RG系列)
      卷取金屬軟管、高壓膠管等,可實(shí)現(xiàn)水、汽、油等介質(zhì)的傳輸,只是由旋轉(zhuǎn)接頭替代集電滑環(huán),常用于煉鋼車間的的鋼包底吹氬氣、堆取料機(jī)的噴水降塵等?!     ?br /> 作者:喬敏  
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