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電纜卷筒的選型

發布時間:2017-03-17 16:40:05    點擊: 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、維護方便、使用可靠及成本低等特點取代滑觸線而成為移動傳輸領域(動力、數據及流體介質)的主流解決方案。
一、卷筒的分類
  電纜卷筒根據驅動形式分為非電動式和電動式兩大類;按電纜排列方式分為軸向單排和軸向多排兩種;按集電滑環位置分為滑環內裝式和滑環外裝式兩種形式;按卷繞材料分為電纜卷筒和軟管卷筒。其中非電動式包括:彈力(TA)式、重錘(ZC)式、磁耦合式(JQC);電動式包括:磁耦合式(JQD)、力矩電機式(KDO)、磁滯式(CZ)和變頻控制式(BP)。
二、卷筒設計參數
  電纜卷筒的技術難點是要保證卷繞速度與設備移動速度的同步,同時還要保證卷繞過程中電纜所受拉力適中。因此,電纜卷筒設計時應綜合考慮以下因素:
1、 電纜規格及種類:
  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力需求。電纜截面超過35 mm2時不應選擇非電動式卷筒(配重式可放寬至50 
mm2),扁電纜只能選用軸向單排的卷盤。電纜應選擇YCW型(動力電纜)和CEFR型(控制信號電纜)等,較柔軟且有一定的抗拉強度。電纜的外徑和單重力求準確。
2、 卷繞長度:
  影響卷盤的徑向尺寸及動力需求,長度越長,對動力要求越高。非電動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供電兩種。中點供電不能選擇非電動磁耦合式(JQC系列)。
3、設備移動速度
  影響電動式電纜卷筒的電動機功率和傳動比。當設備移動速度超過60米/分時,應選擇變頻控制式(BP系列)。
4、 裝機高度
  影響電動式電纜卷筒的電動機功率,安裝高度越高,對動力需求越大。安裝時不能超過設計要求。
  以上4個參數是電纜卷筒設計選型的依據,應綜合考慮,還應電纜卷筒的結構與布置方式,以滿足實際工況需求。
三、卷筒原理、性能及應用范圍
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,利用蝸卷彈簧為動力來收卷電纜。當電纜被拉出時,收緊蝸卷彈簧而儲能,當外力撤消時,彈簧釋能,卷筒將自動收卷電纜。
b. 性能及特點:
  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以下的動力電纜和24芯以下的信號電纜;
  卷繞長度:不超過30m;
  適用設備:如電磁吸盤、抓斗、電動臺車等。
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能的原理,自動卷取電纜的機械裝置。當拉出電纜時,帶動電纜卷盤旋轉,從而帶動與電纜卷筒同軸相聯的鋼絲繩卷筒轉動,提升重錘而儲存勢能。當卷筒需卷取電纜時,重錘下降釋放勢能,在鋼絲繩張力作用下,帶動與鋼絲繩卷筒同軸相聯的電纜卷盤轉動,同步卷取電纜。
b. 性能及特點:
  結構簡單,性能穩定可靠,安裝維護方便。
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整機構,向電纜卷盤輸出恒定轉矩。超出額定轉矩時,耦合器打滑。當設備駛向地面電纜錨位時,動力經永磁耦合器驅動卷盤收卷電纜,耦合器向卷盤輸出的轉矩大小可調,從而保證收纜的線速度與大車運行速度同步。 
當設備駛離地面電纜錨位時,由于卷筒上的單向離合鏈輪,動力不能傳給電纜卷筒,大車運行時拖拽電纜,使卷盤產生大于系統阻力(放纜磁滯器)的轉矩,同步釋放出電纜。
  根據實際工況,可選擇選擇移動設備傳動系統中的行走輪軸(JQC系列)或電動機(JQD系列)為動力輸出, 
b. 性能及特點:
  永磁技術用于卷筒傳動系統的末級,轉速低,無發熱現象;電纜張力大小可調,保護電纜,但不宜采用軸向單排,以免出現燥音過大的現象。
c.適用范圍
JQC-I:
  適用電纜:截面積25 mm2及以下動力電纜及多芯信號電纜;
  卷繞長度:當行程超過100m時,為了保證電纜排列效果,應加裝同步排纜器。
  適用設備:各種電動平車,臺車、過跨車等各種電動車輛,
JQC-II:
  適用電纜:截面積10~35 mm2動力電纜;
  卷繞長度:小于300米;
  適用設備:小噸位的各種門式起重機、水電站壩頂門機等。
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;
  適用設備:特別適用于水電站壩頂門機的主副起升、液壓抓梁和清污機抓斗等。
  電氣要求:收纜時電機工作,放纜時電機停電。
4、力矩電機式(KDO系列)
a. 工作原理
  從力矩電機的機械特性曲線可以看出,力矩電機為變轉矩輸出。在低轉速時輸出大轉矩;高轉速時輸出小轉矩,此特性非常合電纜卷筒的機械性能要求。
  設備駛向地面電纜錨位時,力矩電機通電工作,經減速機放大轉矩后帶動卷盤旋轉收卷電纜。隨著卷繞直徑的增大, 
  力矩電機自動降低轉速,并增大輸出轉矩,從而保證收纜的線速度與大車運行速度同步,并保持收纜張力恒定。
  設備駛離地面電纜錨位時,力矩電機的電動勢方向不變,大車運行時拖拽電纜,使產生大于電機正向轉矩的反向轉矩,同步釋放出電纜。
b.控制方式及特點
  力轉電機具有長期堵轉的特性,與大車控制系統相對獨立,只需從設備總電源開關(或總接觸器)引出電源即可。電氣控制簡單、可靠。
  大車上電后,卷筒電機通電,卷盤工作,無論大車正轉、反轉還是停車,力矩電機始終通電且相序不變;大車斷電后,電機斷電,卷盤制動。
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;
適用設備:門式、橋式、門座式起重機、堵取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設備。
5、磁滯式(CZ系列)
a.工作原理

由三相異步電動機和磁滯聯軸器組成電纜卷筒的動力調速系統。設備駛向電纜錨位時,電動機通電工作,通過減速機放大力矩后驅動卷盤旋轉收卷電纜。此過程中由磁滯驅動器進行差速調整,保證收纜過程與大車運行同步;設備駛離電纜錨位時,電動機通電且相序不變,大車運行時拖拽電纜,使卷盤產生大于磁滯驅動器的磁扭矩,同步釋放出電纜。
b.控制方式及特點
磁滯式電纜卷筒為恒轉矩輸出,電機必須與主機行走機構同步起動,而主機停止時可根據大車滑行情況,選擇對卷筒電機延時斷電。如果使用多臺磁滯驅動器時必須保證電動機轉向一致,并符合訂貨要求。即:大車行走,卷筒電機通電,無論正車還是反車,卷筒電機相序不變;大車停,卷筒電機延時斷電。
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;
適用設備:門式、橋式、門座式起重機、堵取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設備。
6、 變頻控制式(BP系列)
a.工作原理
BP系列變頻控制電機式電纜卷筒是目前國際上最先進的移動傳輸的解決方案,可滿足任何復雜工況的需求。根據公式F=T/R可看出(其中F為電纜張力,T為卷筒收卷轉矩,R為卷筒的收卷 
半徑),如果能根據卷徑變化調整卷筒收卷轉矩,即可實現電纜張力恒定。

  BP系列電纜卷筒的變頻器在閉環矢量(有速度傳感器矢量控制)下,選擇開環轉矩控制模式,并通過厚度積分計算電纜卷盤的實際卷徑,準確控制電機的輸出轉矩,從而保證電纜在卷盤上卷繞時,根據卷繞半徑變化而自動進行轉矩調整(線性變化),保證電纜張力恒定,最大程度上保護電纜。
b. 性能特點
1、高集成、高智能化,響應速度快,與設備同步性能精確、靈敏。
2、無論在收纜、放纜,無論設備運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輸入及控制柜面版旋鈕操作,任意進行調整,最大限度地保護電纜,有效降低用戶的使用維護成本。
3、突破了磁滯式、力矩電機式等傳統電纜卷筒設計上的瓶頸,不受電纜規格、卷繞長度、設備速度及安裝高度等超常規格的限制,任何復雜工況的電纜卷筒均由一臺功率不同的變頻電動機驅動。
4、適應性強,可在高負載下全日制下連續工作,性能穩定;
5、卷筒與設備為運行連動保護,有效防止電纜被拉斷等意外發生。
c.控制方式
  BP系列電纜卷筒與設備的控制系統相對獨立,控制柜可根據現場實際安裝在任何位置(室內或室外),只需從設備總電源開關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
可滿足任何復雜的移動供電要求,適用于門式、橋式、門座式起重機、堆取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設備的移動供電和數據傳輸。
7、 手動卷筒(SD系列)
常用于移動設備檢修時,臨時供電。
8、 軟管卷筒 (RG系列)
  卷取金屬軟管、高壓膠管等,可實現水、汽、油等介質的傳輸,只是由旋轉接頭替代集電滑環,常用于煉鋼車間的的鋼包底吹氬氣、堆取料機的噴水降塵等?!     ?br /> 作者:喬敏  
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