电缆卷筒范文
时间：2023-03-29 01:13:29
导语：如何才能写好一篇电缆卷筒，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：卷绕力矩；安装高度；有效长度；电动机扭矩
中图分类号：TH213 文献标识码：A
长期堵转力矩电动机式电缆卷筒是供电各种轨道移动设备的电缆收放装置，分为动力电缆卷筒和信号控制电缆卷筒两大类型，都是由电缆卷盘、专用减速机、集电环输电箱、长期堵转力矩电动机及底座组成。长期堵转力矩电动机为Y系列B5安装结构，它直接与专用减速机相联，专用减速机输出轴一端联接电缆卷盘，而另一端用对盘型式的联轴器与集电环输电箱相联，安装基座的上方固定着专用减速机与集电环输电箱。收缆工作是在长期堵转力矩电动机通电后，电动机转子产生电磁转矩，通过专用减速机传递使电缆卷盘卷绕电缆。放缆时，由于大车沿轨道运行牵动电缆使电缆对卷盘产生大于电动机转子正向转矩的反向转矩，此时电动机转子的旋转方向为负，电动机定子的旋转磁场与转子的方向相反，电动机转子处于电磁制动状态，也就是说电缆卷筒放缆属于被动放缆是由于大车运行的动力迫使卷盘向收缆方向相反的方向转动而放缆（而不是由电动机的动力放缆）。长期堵转力矩电动机机械特性曲线见图1，从图1可以看出长期堵转力矩电动机具有软的机械特性，当负载增大时，能自动降低转速，并增加输出转矩，从而保持一定的线速度和张力，从曲线图还可以看出长期堵转力矩电动机可以从接近同步转速开始直至堵转为止，都能稳定运行，其运行时只要负载稍有变化，长期堵转力矩电动机的转速就随着改变。
图1
二、电缆卷筒卷绕力矩的确定
1 电缆卷筒的卷绕力矩由电缆重力、电缆弯曲阻力、集电环输电箱滑环与碳刷之间的摩擦阻力等组成。将电缆卷绕到卷盘上去，要十分精准的算出卷绕力矩是比较困难的，目前采用比较粗略的近似计算方法。
设电缆中心高度为H（m），电缆卷满卷筒的外径为D满（米）见图（2）
图2
则卷绕力矩M=9.8D满/2X（qH+S）（N.m）
公式中q——代表电缆每米重量（kg/m）；S——8～10（kgf）考虑克服其他阻力，当电缆外径大时选大值，外径小的选小值。
实际上在卷绕过程中，由于卷绕力矩的作用，能使电缆悬垂一段距离（如图2），悬垂线的水平投影的长度L的长短与卷绕力矩M的大小有关。M大则电缆拉的紧，L就长。同样在卷绕力矩下，电缆卷筒的安装高度H，直接影响电缆悬垂长度。因此从（1）公式来看，为了减少卷绕力矩需要降低电缆卷筒的安装高度H外，从减少电缆悬垂长度考虑，也得降低电缆卷筒的安装高度H。当电缆卷筒的安装高度H因设备位置为降低不了了，可采用另外设置导向轮的方法来达到减少电缆悬垂长度的目的。
当已知电缆卷筒的安装高度H和悬垂线水平投影L时，也可安力多边形原理，求得由电缆自重作用在电缆上的拉力S：
S=q
式子中 a=
则M缆=
当设置导向滑轮时
则M缆=
式子中H1为导向滑轮与电缆卷筒之间的垂直距离（米）。
悬垂线水平投影L，可根据在移动设备行驶过程中使悬垂段不与其他设备干涉为基准，由设计人员自行决定。
2 力矩电机驱动式的电缆卷筒
这种电缆卷筒工作时的卷绕力矩是由力矩电动机供给的。力矩电机允许长期堵转和反向旋转，其最大转矩发生在堵转或反转时。与其他的电缆卷筒一样，电缆卷筒坐在主机上，随主机移动，卷盘卷起电缆的速度与主机移动速度同步。
选择适当的传动比，使所需力矩电机转矩较小，而又能保证在卷缆时力矩电机又能低速运转，并在此转速下的转矩又小于堵转时的力矩。若传动比太大，可能使力矩电机在较高的速度运转，在此转速下的转矩可能比堵转力矩小的多。而不能满足电缆卷筒所需的卷绕力矩的要求。这样势必要选择力矩较大的堵转电机。而且由于堵转时，堵转力矩大大超过所需的卷绕力矩，会使电缆始终处在绷紧的状态，使电缆的悬垂长度增加，电缆的拉力太大，影响电缆的使用寿命。
在一定电压下，电机所发出的力矩是转速的函数，在转速为n1时转矩M1可以由下式求其近似值：
M1=
式中，MK—力矩电机的堵转力矩
S—转差率，S=（nt-ni）/nt nt—是同步转速
Sk—临界转差率，对应于最大转矩时的转差率，其值与电动机转子的电阻大小有关。
则M1=
为利用公式计算M1/MK与n1/nt的关系，得出如下结论：将收电缆时的力矩电动机的转速n1与同步转速nt之比值n1/nt，控制在n1/nt≤35%，可使堵转时力矩电机的增加值为所需转矩M1需的10%以下，即MK/M1需≤1.1，当n1/nt≤42%，可使MK/M1需≤1.15。
可根据n1和n缆来确定最大传动比imax=n1/n缆，再根据各种机械传动的传动比大致范围选择适当的传动比i，从而得出力矩电机卷缆时的实际工作转速。
根据有关资料介绍：对单极皮带传，其传动效率η传=0.96。
电缆卷盘内圈直径为D缆，堆取料机行走速度为V行，则电缆卷筒卷绕电缆时的转速随电缆卷筒卷绕电缆的直径而变化，最大值为n缆：
n缆=
则所需电动机转矩为：
M需=1.2
式中系数1.2为电缆压降损失，此时电动机转速为ni
ni=in缆
选择电动机：在力矩电动机的参数中，选择其堵转力矩Mk=（1～1.5）M需
力矩电动机，然后按公式（5）校核与ni所对应的Mi 值，要求Mi>M需。
例题：堆取料机调试的行走速度为V行=0～20m/s，电缆长度为200m，电缆外径φ46，电缆重量为3.4kg/m，电缆卷筒安装高度为3m，请选出电动机扭矩。
设定内圈直径为1200mm则：D满经计算：D满=3.65m
卷缆用的转矩为：M=9.8D满/2X（qH+S）=9.8X3.65/2X（3.4X3+6）=275N.M
减速机速比初选为43，则所需电动机转矩为：
M需=1.2=1.2×275/43/0.7≈11N.M
电机型号为Y132-8E，扭矩为13N.M。
总之长期堵转力矩电动机式电缆卷筒是属独立系统与主机上的工作机械、主机正反车控制系统不发生联系，用户可根据主机运行的需要自行选择安装位置。该产品在供电情况下电动机可依据主机运行速度在0 ～ ±n（n为异步转速）中的任意转速下正常工作，从而使卷筒的卷盘在收放电缆时的速度与主机始终保持最佳同步状态。
长期堵转力矩电动机式电缆卷筒目前在冶金、电力、港口码头、煤炭、建材等工业部门应用的散状物料堆料场中，使用长形料场堆取料机输送散状物料，长形料场堆取料机在工作中，应用广泛，非常方便实用。
篇2
关键词：电缆绞车；挖沟机；电滑环
中图分类号：{G354.46}文献标识码：A
1概述
我国已探明的海洋石油资源量约246亿吨，占石油资源总量的22.9%；海洋天然气资源量为15.79万亿立方米，占天然气资源总量的29.0%，海洋石油在国内石油产量的增量中，已占有越来越重要的地位。以上开采的油、气大多通过海底铺设管道输送到岸终端。目前，我国海域已铺设的海底管道超过3000km，海底油气管道是投资高风险大的海洋工程设施，它对海上油气田的开发、生产与产品外输起着至关重要的作用。管道一旦出现损伤和泄漏，将导致油田停产，污染海洋环境，甚至引起爆炸，给企业和国家造成巨大经济损失。故海底海管铺设后需要对海管加以保护(一般是设备通过挖沟埋深)，特别是浅水海域(甚至水深超过100米或200米海域)。
我所在公司为专业从事海管铺设、海底海缆铺设、海上结构物安装及海管挖沟(预挖沟及后挖沟)业务，我公司成立10年来已经在渤海、黄海、北海、南海及泰国湾完成海底挖沟近700公里，我公司所有海上施工设备基本为公司自主研发设计制造，并申请了国家专利。
海上挖沟设备主要为潜水射流喷冲式挖沟机(T型挖沟机和H型挖沟机)，为挖沟机配套的设备包过胶管绞车、液压站、中压水站、声纳设备等，但根据国内开发油田向深海发展的目标，其挖沟设备和配套设备已不能满足作业水深作业需要，例如荔湾项目。荔湾3-1气田位于南中国海东部，北偏西距离香港约300km，东北方向距离东沙群岛约170km，项目工程开发按照区域开发思路，新建一座中心平台，带动荔湾及周边气田开发。根据此开发原则，工程开发方案中需新建一座中心平台至高栏岛终端管道，管道采用单层管结构形式。根据现有资料，中心平台水深为205m，管道长度为261km。
为此，2011年，我公司组织研发设计人员升级改造了挖沟机，以适应250米水深以内挖沟作业，并根据挖沟机作业水深替换、升级、增加了相应的配套设备，电缆绞车即为其增加的新型挖沟配套设备。电缆绞车设计从2011年3月份开始，经过8个月的的研究、设计、试验，于2011年11月份在我国渤海湾海上试验获得成功，成为国内唯一一家挖沟作业水深超过150米的施工单位。其创新技术成果包括内齿圈驱动、双联卷筒同步作业、600KV电缆安装及使用、节省船舶使用空间等。
电缆绞车的设计成功，有效降低了挖沟机采用原始射流泵而造成的较大喷冲沿程阻力损失，及因喷冲阻力降低挖沟机挖沟效率的难题，保证了深挖沟管线埋深及提高了深水挖沟机的作业效率，进一步的保证管线埋深，从而使管线安全系数进一步提高。
2电缆绞车的系统组成及工作原理
2.1 系统组成
电缆绞车为我公司配合完成深水挖沟机的中的一项难题，是针对我国南海海域水深环境条件，研制开发的250米水深以内深水作业设备配套设备。因电缆绞车在船舶甲板上作业，因此要求电缆绞车占用空间体积尽量小，且每卷电缆容缆量在300米；每股电缆供电一个电潜泵(共2个电潜泵)，所以需要双联卷筒且需同步作业。电缆绞车由底座、支架、滚筒、排缆器、滑环、液压马达及马达装置、电缆固定座、液压系统等组成。其中卷筒为电缆绞车的重要装备系统之一，包括：双联卷筒、内齿圈、支撑长轴、电滑环安装固定、排缆器安装固定、马达安装固定等。
2.2 工作原理
通过液压马达驱动内齿圈转动，内齿圈带动卷筒转动，实现通过排缆器导轨放出和回收电缆，内齿圈转动时，排缆器导杆同步移动，实现电缆不会出现乱缆情况。系统工作原理如下图所示：
3电缆绞车设计目的及应用
3.1 电缆绞车设计目的
电缆绞车是为配套海底射流喷冲式挖沟机作业的一部分。挖沟机的一般喷水/射水系统采用的为大流量低扬程的轴流泵(涡流泵)，即就地取水(海水)，然后通过中压(高压)系统后通过胶管达到挖沟机进行水下射流切割、液化土壤，而南海项目因水深较深(最深200米)，如果还采用原来方法，则至少会出现三种严重问题：
1)因橡胶水管较粗，直径约为Φ220mm，故沉入水中长度较长后，因走船、海流冲击等原因对胶管强度影响较大，又相对受冲击面积较大，管线移动会发生影响挖沟机作业的稳定性；
2)因软管长距离悬如水中，其重量加重，且因海浪等原因忽上忽下，受力不均匀，故软管接头很难承受这么大的拉力；
3)软管悬入海水长度较长后，其从甲板中压系统进入软管的水流因沿程阻力损失的原因，到达挖沟机后起喷冲力已大为降低，故对挖沟效果影响较大。
原射水示意图
新挖沟机为在挖沟机上安装两台大功率电潜泵(630kw、6000V/台)， 电潜泵本身与挖沟机坐落在海床上，所以不会出现沿程阻力损失，但因电潜泵随挖沟机坐落在海床，电潜泵动力由甲板发电站(880kw/台，共2台发电机)提供，又甲板发电机的电源需通过电缆输送到海底电潜泵，故需要一个收放设备随水深的变化收放电缆及保证高压情况不会发生漏电情况，这就需要电缆绞车解决此问题了。
3.2 电缆绞车应用
电缆绞车主要配套挖沟机应用于深水挖沟作业(水深一般超过100米)，电缆绞车保证甲板电源通过其电缆安全输送到海底电潜泵，同时电缆绞车保证高压作业期间不会发生漏电问题产生安全事故。
4电缆绞车设计及相关计算
4.1 电缆绞车设计依据及要求
电缆绞车设计前，首先所需电缆已选型完成(电缆选型由电器工程师完成)，其规格为Φ64，2670kg/300m，所以电缆总重为：5.34吨，电缆本身悬空250米时承受自重在安全范围内(包括受海流等外力冲击影响)。
要求电缆绞车必须为双联卷筒结构，且每联卷筒满足容缆300米，每联卷筒电缆悬入海水中250米(最深作业水深)时能够承受电缆等的拉力。考虑考电缆绞车岸上运输一般采用集装箱运输问题，所以电缆绞车尺寸必须满足正常规格集装箱尺寸。查相关集装箱尺寸，20尺开顶柜:内容积为5.89×2.32×2.31米,配货毛重20吨,体积31.5立方米；因电缆绞车在船舶甲板作业，其所占用面积和空间越小越好，根据电缆绞车外购件的选型及结构设计，最终电缆绞车外形尺寸为：2.66×2.2×2.26米。电缆绞车本身自重约为：9吨(包括液压站、电缆、浇注接头等重量约为18吨)。
4.2 电缆绞车设计相关计算
电缆直径：Φ64(电器工程师选型已定)；电缆容量：2×300m(硬性要求)；
电缆重量：2670kg/300m×2=5340kg(已知)； 电缆绞车工作压力：18MPa(已知)；
海水密度：1025kg/m3；卷筒直径Φ1600mm(根据所选电缆弯曲半径确定)；
最深作业水深(250米)时电缆悬入水中体积：0.8042475m3×2=1.608495m3；
故最大作业水深时(250米)悬入水中电缆的浮力：F=PGV=1025×9.8×0.8042475×2=8078N×2=16156N；
最大作业水深时(250米)悬入水中的电缆的重量：2225kg/250m×2=4450kg；
故所需电缆绞车最大拉力为：4450×9.8-16156=27454N；
电缆绞车正常转动所需最小扭矩，即为底层电缆转动时电缆绞车所需的扭矩最大，满足此扭矩即能满足电缆绞车正常转动所需扭矩，故第一层电缆上最大扭矩即为电缆绞车正常转动所需最小扭矩(第一层电缆的所需扭矩即为最大扭矩)：Max=RG=0.832×(4450×9.8-16156)=0.832×27454=22842N.M；
电缆绞车采用液压马达内齿圈驱动，小齿轮齿数Z=9，模数m=14；内齿圈齿数Z=100，模数m=14.为了不根切(压力角=20°和齿顶高系数=1的正常齿制标准渐开线齿轮，当用齿条加工时，最少齿数取17)，采用正变位，其变位系数为：X=(17-9)/17=0.47、传动比为：100/9=11.11；
根据经济预算、咨询等，拟采用宁波厂家1TZM32-1.6SeZ型液压马达，其参数为：
额定压力：20MPa；最高压力：30MPa；额定转速：2-250r/min；单位扭矩：244.05N.M/MPa；
额定扭矩：4881N.M；额定排量1616ml/r。
液压马达齿圈驱动提供的额定扭矩：M=(Z1/Z2)×4881×η =11.11×4884×0.8=43382N.M＞22842N.M(电缆绞车正常收放电缆所需的最大扭矩)。
经计算，液压马达选型及齿圈传动比设计符合电缆绞车需求。
为使电缆绞车作业时不出现乱缆情况，在电缆绞车收放电缆侧加装双向导向排缆器，
t=(Z1/Z2)×T =(28/33) ×76=64.48，电缆直径Φ64，符合电缆直径要求；
电缆绞车容缆量计算(卷筒直径Φ1600)：73m(第一层)+79m(第二层)+85m(第三层)+90m(第四层)=327m.满足容缆300m要求。
根据其结构计算可知绞车强度满足设计要求，下图为绞车外形尺寸：
5电缆绞车技术创新及应用
电缆绞车设计为在我公司胶管绞车的基础上研发设计完成，胶管绞车为液压马达和回转接头两部分完成，因靠液压马达和回转接头本身承受较大重量，所以其缺点承受重量较轻，同等液压马达提供绞车扭矩较小、成本较高等。
采用新型结构后，承重重量转移到了承重轴上，电缆绞车承受的重量较大，采用双排同轴卷筒保证了电缆同步作业，液压马达驱动齿圈所施加的扭矩同等经济预先下增加了几倍以上的扭矩。电缆绞车所输送为6000V电流，采用滑环保证电缆绞车滚筒自由转动而电缆静止的安全状态。
新的电缆绞车设计、安装成功后，于2011年11月份配套挖沟机在渤海海域进行了海上实现，电缆绞车收放缆自如，未出现故障，达到预期效果。计划2012年下半年前往南海进行相关海上作业。
海式期间电缆绞车照片截图
篇3
1 桥吊吊具电气控制方式选择
吊具电气控制方式选择为桥吊吊具电控系统设计定下基调。根据吊具的特点及需求，有3种不同的电气控制方式可供选择，其优缺点比较见表1。
由表1可见，采用执行器一传感器一接口通信控制方式在施工难度、调试周期、成本控制、维护等方面具有明显优势，因此，选择执行器.传感器.接口通信系统作为吊具电气控制方式。
2 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统控制过程
桥吊吊具电缆控制系统由1台变频电机驱动，电机上装有增量型编码器，通过处理编码器反馈信号不断调整变频电机的转速，实现对变频电机的闭环控制。为避免变频电机出现过冷或过热现象，在变频电机内安装温控元件，将反馈信号给可编程逻辑控制器，用来监控变频电机的温度；同时，变频电机上还安装有风扇和加热器，用来防止变频电机结露，并给变频电机散热。
吊具电缆控制系统需要在齿轮减速箱上安装1台制动器，用于实现整个控制系统的制动。该制动器采用常闭式制动方式，在通电时打开，断电时抱闸；另外，由可编程逻辑控制器检测制动器的抱闸松紧限位，以判断制动器的开闭状态。
司机室联动台是司机控制桥吊动作的操作平台，吊具系统的各种手动操作按钮均位于联动台。吊具电缆控制系统的手动操作主要有手动选中、手动收缆和手动放缆。
在收放吊具电缆时，要防止卷取装置在放空电缆和电缆满盘的情况下继续回收，同时要防止电缆拉力过大而损坏电缆，因此，需要调制电缆空盘限位、电缆满盘限位和电缆过紧限位。在吊具电缆全变频闭环控制系统设计中，当卷盘上电缆剩余圈数为3圈时，吊具处于最低位（即电缆空盘限位处）；当电缆还可以绕1圈时，吊具处于最高位（即电缆满盘限位处）；当电缆张力过大，超出电缆许用拉力时，电缆过紧限位动作，设备停止。此外，滑环箱内装有1个加热器，用来防止滑环箱结露，该加热器不断电。
3 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统总体方案
桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统框架如图1所示。可编程逻辑控制器接收主控系统可编程逻辑控制器的运行指令及运行状态，并据此得到主起升的运行速度及状态，从而控制变频器输出电压频率，实现对变频电机的调速，使吊具电缆与主起升保持一致；当电机停止或限位信号指示机构发生故障时，可编程逻辑控制器控制制动器进行减速制动或紧急制动，并发出相应指示灯信号或报警信号。
根据吊具电缆全变频闭环控制系统的要求和控制系统框架，得出吊具电缆全变频闭环控制系统控制原理如图2所示。
3.1 设计说明
根据桥吊已有吊具电缆系统的运行速度，将已有的“磁滞+变频驱动”方式改造为全变频闭环驱动，改造后的吊具电缆卷盘控制采用“速度+力矩限制”方式。
3.2 吊具使用场合及环境
吊具卷筒安b在起重机上，随起重机一起工作在海洋性气候环境中，环境温度-10～45℃，湿度100%，工作风速25m/s，非工作风速55m/s。
3.3 吊具基本信息和主参数
（1）数量：每台起重机1套吊具系统。
（2）最大悬挂长度共计62m，其中，轨上42m，轨下20m，悬挂高度（当吊具处于最高位时上架缓冲器至卷筒中心的高度）0～4m。
（3）当吊具处于最高位时，卷筒上的电缆还可绕1圈。
（4）当吊具处于最低位时，卷筒上电缆的剩余圈数为3圈。
（5）起升速度参数见表2。
（6）驱动方式：改造前为“磁滞+变频驱动”方式；改造后为全变频闭环驱动方式。
（7）卷筒方式：单排多层缠绕卷盘。
（8）安装方式：户外安装。
4 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统机械部分设计
4.1 增加电机安装座
不同电机的安装座尺寸有差异，故需要根据选用的电机重新设计其安装座，以保证电机的正确安装和使用。
4.2 增加安装制动器
根据吊具电缆全变频闭环控制系统机电一体化的需要，在原系统中加装1个制动器，以确保系统制动能力和断电时系统的安全性。制动器安装在原系统中电机的安装位置，根据选用的制动器尺寸设计的安装座如图3所示。
4.3 检修减速箱
检修原减速箱，对不能使用或不能满足使用要求的齿轮、轴承进行更换或重新选型。
4.4 增加过紧限位装置
根据改进的吊具电缆控制系统的需要，在原有吊具缓冲器上加装过紧限位装置，避免电缆因张力过大而产生故障。
5 桥吊吊具可编辑逻辑控制器系统硬件设计
桥吊吊具可编程逻辑控制器系统硬件设计是吊具电缆控制系统至关重要的环节之一，关系着可编程逻辑控制器系统运行的可靠性、安全性和稳定性。可编程逻辑控制器系统供电电源一般是电压为5～240v的交流电源，适应电源范围较宽，一般加装抗干扰的电源滤波器、隔离变压器等电源净化元件。根据生产工艺要求，可编程逻辑控制器系统的输出电路设计一般采用适应于高频动作、响应时间短的晶体管输出各种指示灯、变频器的启动和停止信号。抗干扰设计是可编程逻辑控制器系统设计时必须考虑的问题，一般采用隔离、屏蔽、布线等抗干扰方式。
5.1 控制系统的输入和输出信号
可编程逻辑控制器是吊具电缆控制系统的核心，控制系统输入和输出点是可编程逻辑控制器选型的重要参考，即根据被控对象的复杂程度及生产工艺的要求进行输入和输出点数的统计，列出清单，以备使用，并对内存容量进行估计，确定留有适当的软硬件资源余量而又不浪费资源的机型。输入信号包括主控可编程逻辑控制器的各种通信信号、编码器和热继电器的反馈信号、制动器的状态信号、各种限位信号等。输出信号包括反馈给主控可编程逻辑控制器的各种通信信号、吊具屏显示的各种报警信号、各接触器的动作信号、变频器的动作信号等。吊具电缆控制系统输入和输出点统计分别见表3和表4。
5.2 可编程逻辑控制器选型
可编程逻辑控制器系统是为了取代老式的继电器控制系统而专门设计的综合型控制系统，一般分为软件系统和硬件系统。可编程逻辑控制器系统构成框架如图4所示，该系统具有与工业设备相连接的接口和更满足控制要求的编程语言。该系统的主要功能是：将预先编制的指令存储起来，然后，根据指令进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数等，并通过模拟或数字输入和输出实现对机械动作或生产过程的控制。
目前，可编程逻辑控制器产品种类繁多，各类型间有一定差异，甚至有的差异十分大，只有选择合适的可编程逻辑控制器，才能使整个吊具电缆控制系统更加可靠。可编程逻辑控制器选型基本规则为：能满足使用要求（依据吊具电缆控制系统输入和输出点的数量），满足系统运行的可靠性要求，维护简单、方便，性价比高。
考虑到客户使用系统的习惯性以及整个系统的可靠性、兼容性和维护的方便性，对原系统使用的西门子可编程逻辑控制器系统进行改造；同时，根据输人和输出信号数量及具体的使用要求，选用型号为西门子CPU315-2DP（见图5）的中央处理器，整机系统采用PROFIBUS-DP协议控制，信息监控系统采用TP170A人机界面。该可编程逻辑控制器含有PROFIBUS主从接口：主站掌握数据流的控制权，可以在没有外部请求的情况下主动发送指令或读取从站信息；从站连接变频器等简单设备。西门子驱动控制系统SINAMICS S210集V/F控制、矢量控制及伺服控制于一体，其不仅能控制普通的三相异步电机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机，集成驱动控制图表，用编程语言实现逻辑、运算及简单工艺等功能。人机界面能显示系统运行中出现的故障及系统运行状态，检修人员可通过查看人机界面显示的故障信息来排除故障。安装在电气柜中的可编程逻辑控制器如图6所示。
5.3 吊具电缆的选择
桥吊吊具电缆的使用环境比较恶劣，通常安装在户外，承受海风、雨水等的侵蚀，因此，其必须具有一定耐高低温和酸碱、抗老化等特性；作业时要求不断进行卷盘动作，并且不能造成电缆扭曲或断芯，因此，其必须具有一定耐磨、耐弯曲、耐扭转等特性；此外，吊具缆还须承受较大的拉力，有一定的抗电磁干扰能力等。总之，吊具电缆的性能要求高，价格昂贵，一般较多使用国外进口产品。
根据改造的要求，最后选定的吊具电缆规格如下：（1）电缆型号Prysiman Cordaflex，电压等级0.6～1.0kV，标称截面积110mm2；（2）电缆最大直径37.1mm；（3）电缆质量2.28kg/m；（4）电缆最大允许拉力5100N；（5）电缆最小允许弯曲半径65mm。
5.4 变频电机的选型
篇4
关键字：堆取煤设备；斗轮机堆取料电气设备安装；调试
中图分类号：TN62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（a）-0000-00
一、斗轮机电气设备安装及电缆敷设
斗轮机的外型钢结构安装完成、扶手爬梯安装牢固、斗轮机电气室与斗轮机司机室吊装到位并固定结实的同时即可进行电气电缆桥架安装，电缆桥架的安装过程中要依照斗轮机厂家的要求对头车和尾车施工，避免返工现象的发生，特别是司机室往下走的电缆槽盒一定要避开前臂俯仰油管的运行通道；电缆的敷设本着先敷设动力电缆、再放控制电缆、最后敷设信号电缆的原则，施工的过程中要求电缆摆放整齐、绑扎结实；电气室和司机室内的电缆头要根据实际情况留有适当的余地，用绑扎带绑扎结实而美观，压线头一律采用压线鼻子，PLC 24V控制电缆要压接可靠，并在模块和开关上贴上标签便于检查维护；10KV斗轮机磙桶电缆电德国进口扁平电缆，在电缆头的制作时严格按照高压电缆头制作工艺认真制作，避免伤害电缆绝缘层事件的发生，在缆头制作完毕压接之前要对高压电缆进行直流耐压试验，从5KV起到24KV分五个档次进行，每个电压等级耐压持续一分钟，直到电缆全档次耐压合格为止，方可压接送电，高压电缆往磙桶上盘绕时注意不要碰伤电缆，在高压电缆通过滑环进入高压配电室的位置要用压板把高压电缆压接固牢，控制电缆的施工时与高压扁平电缆类似；在对斗轮机10KV配电室进行送电前首先要对高压开关进行综保设置输入，具体如下：1、定时限电流3.5A，时间为9S；2、速断电流20.8A，时间0秒；3、高压零序电流0.3A，时间0秒。在定值输入完成后，再用2500V的绝缘摇表摇测数值10兆欧以上方可送电，送电前需对照明检修变和动力变进行严格的检查，确保电缆线头压接牢固、接地良好后方可关锁上高压室门，把接地刀拉开方可对变压器进行冲击试验，第一次送电合格后，过5分钟，停下来再过5分钟，第二次进行冲击试验，连续三次合格后让变压器带电运行即可，对高压带电的中转箱和滑环箱以变压器室悬挂上“高压危险”的警示牌预防触电事故的发生。
二、斗轮机电气设备调试前的准备工作
1、首先要对斗轮机整机接地系统进行施工，使用300A开口铜鼻子约60个，连接导体使用10mm2的黄绿线，使斗轮机整体接地良好，以保证整机供电正常及防雷击（本机的照明、插座、检修电源是单相对地220V电源）；2、通讯建立好（工控机-PLC主站-从站-终端显示器的数据线、分支器）。3、外部接线全部接好，就地金属软管要留垂度并在最低点将管皮剪破以便排水、保证电器设备内不会因进水发生故障。4、电气室、司机室内绝缘橡胶板铺好，以保证人身安全。5、整机外部布线整理好。管接头不要有松动，管接头有防水防尘的密封作用。6、整机送电，整机照明投入使用。
三、开始设备静态调试
流程：1、整机系统、外接电缆校线；2、检查整机电气绝缘；所有接线螺栓是否已固定拧紧；3、分部送电；4、PLC电源检查、送电；5、建立PLC系统通讯；6、上传程序；7、触摸屏显示画面、触摸手动按钮设定。
空载分部试运：1、条件必须在机上所有回路都已经校验完毕后实施：确认6kv已经上机，高压开关柜各开关已按要求打到相应位置。（接地闸刀、合闸开关、高压柜门）低压MT开关上口已经带电，合上MT开关（动力电源）、控制电源。2、按程序调整各系统回路：1）、声光报警器、呼叫系统；2）、悬臂变幅控制回路调试，电磁阀吸合正常、限位灵敏度试验；3）、斗轮驱动控制回路调试，斗轮过力矩限位灵敏地试验；4）、回转驱动控制回路调试，变频器设定，角度、过力矩限位灵敏度试验；5）、中部挡板、电液推杆控制回路调试、限位设定； 6）、悬臂胶带机驱动控制回路调试，制动器延时设定，拉绳、跑偏开关、防撕裂开关试验；7）、尾车胶带机控制回路调试，制动器延时设定，拉绳、跑偏开关、防撕裂开关试验；8）、尾车变幅控制回路调试，磁阀吸合正常、限位灵敏度试验；9）、大车驱动控制回路调试，制动器延时设定，变频器设定，限位开关灵敏地试验；10）、夹轨器控制回路调试，电磁阀吸合、限位设定；11）、电缆卷筒控制回路调试，限位开关试验；12）、洒水系统控制回路调试；13）、堵煤开关动作是否正常。3、带负荷单动调试：1）、确认悬臂变幅泵站加油完毕，悬臂变幅动力电源回路送电，电机找正反转，启动油泵马达，逐渐加大工作压力，开始带负荷调试悬臂变幅机构，油缸排气，做上、下极端位置试验，试验各保护装置。并设定上、下限位、极限限位和基础范围限位，变幅油泵调整气门时一定要微调，预防悬臂设备的损坏，主要是预防悬臂的折断和翻车事故的发生。2）、回转动力回路电源送电，回转驱动电机找正反转，带负荷调试回转机构（回转限位在左右110度）。3）、斗轮动力回路电源送电，驱动电机找正反转，带负荷调试。4）、悬臂胶带机动力电源回路送电，电机找正反转，启动胶带机，试验各保护装。5）中部料斗挡板动力电源回路送电。6）电缆卷筒动力电源回路送电，电机找正反转。7）夹轨器动力电源回路送电，启动试运转。8）大车动力电源回路送电，六台电机同时找正反转，设定大车变频器的参数，试运行，试验各限位装置。9）尾车变幅泵站电源回路送电，电机找正反转，开始调试尾车变幅机构，试验各保护装置。10）整机限位、保护设定。
四、整机带负荷试运转：整个调试期间禁止与调试无关的人员上机，以防发生人身安全事故。（因为在调试时，所有参与调试的人员都处在相应位置，调试、指挥人员的注意力也集中在相应的位置不会顾及其他上机人员，无关上机人员也会对调试人员的正常操作有一定的影响）。
参考文献
篇5
关键词：盾构隧道；大线径电缆；敷设；卷扬机
中图分类号：U453.7 文献标志码：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
随着中国经济的快速发展和盾构技术的日趋成熟，盾构隧道已逐渐成为现在地铁、过江隧道等的主流建设方式。与普通隧道不同，盾构隧道一般内部结构比较复杂，电缆通道空间非常狭小，电缆路径转弯较多，加上隧道内机电系统涉及电缆种类多、数量大，可谓困难重重。尤其对于大线径电缆，传统电缆敷设方法均难以全面应用，施工安全和施工质量得不到保证。本文分析多种常用电缆敷设方法，并在南京市纬三路过江通道工程项目，将卷扬机加滑轮组成的机械方法和人工方法相结合，在典型盾构隧道内成功敷设大线径电缆。
1 常用电缆敷设方法
电缆敷设是通过人工、机械或人工和机械组合的方法，将电力电缆按设计要求布放到预定位置的施工过程。
人工敷设电缆分为人力肩扛、扛抬和人力拖动几种类型。其准备工作量很小，敷设速度快，可以充分利用劳动力，方便而经济。但是，当电缆线径较大、重量过重时，因人与人的间隔距离小，行走比较困难，利用人力扛抬电缆较难实施；当肩扛电缆时，由于荷重不同、受力不均，易发生人身事故或损伤电缆；用人力拖动电缆对人员高矮没有特殊要求，所敷设的电缆长度比肩扛电缆敷设要长，因此更适合直埋和管井电缆敷设。
机械牵引敷设电缆分履带式输送和卷扬机牵引2种方式。当几台履带式输送机配以电缆滑车时，可以敷设较长和较重的电缆。卷扬机敷设电缆的牵引有直接牵引电缆线芯、牵引网套（即牵引电缆护套）等几种方式。卷扬机牵引敷设电缆简便易行，使用较为普遍，也比较经济，但如果在坚硬质地上拖行电缆或者控制不好速度，容易对电缆造成损伤。
机械和人工组合敷设电缆的方法，即在较为复杂的路线上敷设电缆时，以机械牵引为主，辅以人力配合牵引的方法。该方法可以解决各种复杂环境下电缆无法敷设的难题[13]。
2 工程概况
南京市纬三路过江通道是双层公路盾构隧道，采用双管（N、S线）双层（上、下层）X型八车道盾构隧道方案，上下层均为两车道，上层为江北至江南方向，下层为江南至江北方向。隧道断面如图1所示。其中，上层左侧为排烟通道，上层右侧为弱电电缆通道，下层左侧为弱电电缆通道，下层右侧为强电电缆通道。
纬三路过江通道工程位于长江大桥与纬七路南京长江隧道之间，连接南京主城区与浦口新城，项目起于江北浦口浦珠路与定向河交叉点附近，沿定向河东岸向南布置，与规划的丰子河路相交后，在明挖段将车流分别引入N线隧道和S线隧道。其中，N线隧道穿过潜洲后从秦淮河口上游上岸，隧道出口位于扬子江大道上，路线全长为7014 km，隧道长为4930 km（盾构段长为3537 km）；S线隧道穿过潜洲、江心洲后在定淮门大街和扬子江大道交叉点附近上岸，隧道出口位于定淮门大街上与龙园西路路口，路线全长为7363 km，隧道长为5331 km（盾构段长为4135 km）。隧道布局如图2所示。
本项目机电系统配置齐全，按专业划分为供配电系统、通风系统、照明系统、消防给排水系统和监控系统。其中供配电系统负责为其他系统设备供电，多为特一级、一级负荷。根据工程特点，隧道两端江北、江南各设置主变电站，2个中心站10 kV电源之间设大线径电缆联络，南北互联互通，互为备用。为此，N线隧道强电电缆通道内需布设ZRYJV8.7/15 kV3×400型电缆约4 373 m，ZRYJV87/15 kV3×95型电缆约13 188 m，ZRYJV10 kV3×70型电缆约5 737 m，大线径电缆共计约23 298 m。
大线径电缆均布于隧道下层右侧的强电电缆通道内，电缆通道空间狭窄，形状不规则，可供电缆敷设活动区域有限（图3）；且根据工艺安排，行车道与电缆通道结构隔墙完成后方可进行机电系统施工，电力电缆仅可以从每隔30 m左右一处的逃生通道口进入电缆通道内进行敷设。为确保施工安全，保证电缆敷设质量，采用卷扬机加滑轮的机械方法和人工方法相结合的电缆敷设方法进行隧道电缆施工[4]。
3 电缆敷设方法应用分析
3.1 敷设方法
首先，根据电缆线径、电缆支架层间高度定制滑轮，滑轮带安装底座并开孔。将定制的滑轮每隔15 m固定在相应的电缆支架层上，保证滑轮在一条直线上，不得出现急转弯情况，遇有横梁的地方加装倒轮，防止剐蹭电缆。滑轮固定后，将电缆盘拖到电缆通道的起始点，在临近附近的逃生通道口用液压支撑架将电缆盘架空固定，使其能够顺利转动。根据电缆的用途、电缆配盘的大小，在电缆敷设方向的另一侧逃生通道口的合适距离固定卷扬机，保证其力矩能够有效传递到牵引钢丝绳上。电缆始端用专用护套与卷扬机钢丝绳连接牢固，防止松动。一切准备就绪后，开动卷扬机，定速运转，牵引电缆向前移动，在电缆移动的过程中，派人员守护查看关键点，防止因滑轮松动或者方向改变造成电缆损坏[56]。电缆敷设工艺流程如图4所示。
3.2 施工设备
3.2.1 技术准备
施工技术人员应认真审核施工图纸，核对电缆敷设路径、位置、固定方式和电缆线路与所连接设备相位，确保相位正确。根据电缆的型号、规格选取电缆卷扬机和滑轮。依据电缆线路牵引力计算公式计算电缆牵引力，在滑轮上牵引时摩擦系数取01～02。计算施工设备的功率及损耗，确定临时施工电源方案，最终编制工程项目管理实施规划或安全施工技术方案，并在施工前对全体施工人员进行技术交底和安全交底。
3.2.2 人员和施工机具准备
采用卷扬机加滑轮进行电缆敷设，节省施工材料和设备，节约人力。施工所需机具和人员见表1。
3.3 方法要点
（1）电缆支架安装。电缆支架安装是电缆敷设的第一步，安装过程中，必须保证电缆支架线性流畅，安装标高定位标准一致；固定支架前，应根据膨胀螺丝的长度和直径选用合适的钻头，打孔不宜太深或太浅，膨胀螺丝必须安装到位、拧紧，避免出现支架松动的现象。按照设计要求，以固定间距安装支架，在保证功能和安全的情况下，应尽量避开承重梁、盾构管片止水带或者逃生通道门口。电缆支架安装如图5所示。
（2）滑轮固定。根据国家、行业标准及设计图纸的要求，确定电缆敷设在支架的层别。每套滑轮至少应有2个螺丝与支架相连，确保电缆移动中滑轮不会因受力不均而偏转方向。应根据线径选用合适的滑轮槽，不宜过大或过小。滑轮槽过大，电缆移动中容易改变方向，造成电缆左右摆动，增加电缆损坏的可能性；滑轮槽过小，电缆容易从槽中脱落，造成电缆与滑轮侧壁金属摩擦，损坏电缆绝缘层，拉偏滑轮，甚至出现电缆突然卡住、钢丝绳断裂等情况。滑轮固定效果如图6所示。
（3）电缆盘拖曳到位。由于大线径电缆线径大、密度大，应使用专业的拖车拖曳电缆盘，行进过程中慢速平稳，遇到道路坑洼地段应缓慢驶过。电缆拖曳到位后应使用液压顶将其从拖车上缓慢放下，并将电缆盘架空，稳定放置在不影响交通的位置上。
（4）卷扬机固定。卷扬机是主要牵引设备，由电机、卷筒和钢丝绳构成。工作时，电机启动，通过皮带带动卷筒运行，卷筒牵引钢丝绳，从而带动电缆前进。在卷扬机牵引电缆沿着滑轮移动的过程中，在放置大线径电缆盘的一侧安排3个人，负责电缆盘的转动、电缆盘支架的固定及电缆进入逃生通道过程中走向的调整，避免电缆出现急转弯、折死扣或者与逃生门摩擦等情况；在电缆行进的一端安排2个人，负责沿途电缆运行路径的巡查及滑轮的调整，防止滑轮发生偏转而摩擦电缆绝缘皮，或电缆运行过程中与承重梁、支架发生摩擦等情况[7]。
（5）钢丝绳与电缆的固定。钢丝绳与电缆之间用专用护套进行连接，连接部分应受力均匀，防止过大的拉力损坏电缆。
（6）卷扬机敷设电缆。卷扬机启动要平稳，启动后根据现场情况调整转速，转速不宜过高或过低。过高难以保障电缆的安全，过低影响施工效率。电缆经过滑轮敷设情况如图7所示。
3.4 质量控制
大线径电缆敷设遵守国家标准《电气装置安装工程》中有关电缆敷设的规定和验收标准外，还应注意以下问题。
（1）电缆敷设施工前，项目部组织现场技术人员学习电缆敷设的工艺和质量要求等。通过PPT讲解、互动提问等方式使技术人员了解敷设过程中的关键工艺要求和注意事项，避免电缆在敷设过程中被生拖硬拉或工具使用不当而被损坏。
（2）遇到电缆接续处，需根据国家标准预留一定的长度，以备检修之用，预留长度参照见表2。
（3）除必要的预留长度外，电缆敷设完毕后需及时使用专业的封头帽将电缆的两端密封，防止湿气进入电缆内部，造成电缆耐压试验不过关，降低电缆
（4）电缆放置在支架上应追求美观、直顺，严禁电缆交叉的情况出现，在电缆需要折弯处，弯曲半径应不低于线径的20倍，电缆穿越墙壁应该加套管加以保护。
（5）电缆敷设过程中，在容易至其损坏的地点，如逃生通道拐角处、支撑梁处、钢丝绳和电缆连接处等部位，要增加柔性保护措施，并重点监控，防止电缆因与墙壁、支架摩擦而损坏。
（6）开动卷扬机前，对敷设电缆的沿线支架和滑轮逐一检查，对支架或滑轮上出现的毛刺和尖角进行打磨处理，防止划伤电缆；在卷扬机运行中，巡视人员需配备对讲机保持实时联络，巡视人员一旦发现易造成电缆损坏的情况，要立刻通知卷扬机操作人员停止机器，直至故障排除[8]。
3.5 安全措施
（1）认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，根据国家相关规定、条例，结合笔者所在单位的实际情况和隧道施工特点，确立项目经理为第一责任人，对项目施工安全负有全面管理责任；项目安全总监为直接责任人，对项目日常施工安全全面负责；项目安全员为项目安全的具体执行人员，监督落实工程的安全生产执行情况。同时，项目认真执行安全生产责任制，明确各级安全人员职责。
（2）施工现场配备专职安全员，全程监督管理施工过程，做到防患于未然，保障人员和设备的安全。
（3）施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定执行。现场应按照防火、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
（4）拖拉机、电缆盘等施工机具和材料体积较大，需占用一定的行车道，而隧道内交叉作业，施工机械和车辆较多，为了保障施工人员的安全，在施工区域应布设明显警示标志，如防撞锥桶、反光贴等，警示过往车辆和行人及时避让。
（5）电缆盘质量较大，为防止施工过程中溜车、倒车等紧急情况，拖车需要配置良好的刹车系统，并定期检查；同时拖车和液压支撑件需实施完善的防脱落措施，如加装插销或螺丝等，防止电缆盘拖曳或电缆敷设过程中电缆盘滚落造成人员伤亡或设备损伤[9]。
4 应用效果分析
4.1 施工情况
卷扬机加滑轮组成的机械和人工组合的电缆敷设方法成功应用于南京纬三路过江通道工程N线机电工程施工。电缆施工前精心组织、周密计划，合理规划区域放线点，分析确定了卷扬机和滑轮的布置方案和敷设过程中安全、质量控制要点，严格控制电缆敷设的过程。施工中使用对讲机统一指挥，施工全过程处于安全、快速、高效的可控状态。
电缆施工现场机具布置合理、简便；卷扬机占地面积小，对隧道交通影响小；电缆敷设速度稳定，遇到突发问题可及时停止敷设，保证电缆敷设的质量；电缆敷设固定完成后，试验人员对电缆的外护套进行耐压试验，各条电缆均一次性通过试验，电缆敷设质量达标[10]。
应用本方法敷设隧道内大线径电缆，外观质量一次性达标，电缆排布与完工效果如图8、9所示。施工过程无安全事故发生，工程一次验收合格，且质量优良率100%，获得建设单位、设计单位、监理单位、运营单位等各方的好评。
4.2 效益分析
4.2.1 经济效益
该方法成本低、可实施性强，拖拉机、卷扬机加滑轮都是传统机械设备，一般工人即可操作或安装；同时，传统大线径电缆敷设方法需要大量人力通过肩扛方式进行，不仅费时费力，而且有些地方施工人员无法到达，电缆敷设难度大。据估算，本项目如采用传统的电缆敷设方法，至少需要3个月的时间；而采用本方法进行电缆敷设，仅用了1个月，在为项目调试赢得了时间的同时，还节约近三分之一的人工成本。
4.2.2 社会效益
采用本方法进行隧道内大线径电缆敷设，操作简便，可实施性强，节能环保，安全可靠，为工程抢回工期，为机电联调赢得时间，为隧道按时通车提供保障。
同时，该方法的成功应用，为推广应用典型盾构隧道等狭小空间内大线径电缆敷设施工积累了成功的经验，也可供城市综合管廊等类似结构项目借鉴，具有良好的社会效益。
5 结 语
本文所述的大线径电缆敷设方法解决了高压大线径电缆在典型双层公路盾构隧道电缆通道内敷设的难题，采用由卷扬机加滑轮组成的机械和人工组合的方法，减小了电缆敷设过程中的摩擦力；通过控制卷扬机速度，防止敷设过程中对电缆的机械损伤，从而有效保证电缆敷设质量，避免由于施工质量问题给电缆线路运行留下安全隐患；同时，使用本方法可降低劳动强度，节约人工成本，提高工作效率，缩短施工工期，创造一定的经济效益。
本方法特别适合敷设高压大线径电缆或在转弯多、坡度大的长距离隧道内敷设电缆。随着复杂的盾构隧道工程以及地下综合管廊工程的逐年增多，保证电缆敷设质量十分重要。理论分析和实践证明，此方法在工程应用中可有效提高电缆敷设的工作效率和质量，降低施工强度，保证施工安全，应用前景广泛，具有一定的推广意义。
参考文献：
[1] 黄运丽.谈电缆桥架安装和桥架内电缆敷设[J].安防科技，2006（6）：710.
[2] 黄光灿，周 鹏.电力电缆敷设方式的优劣比较[J].宁夏电力，2010（4）：4345.
[3] 曹晓珑，刘 英.我国电力电缆及其敷设技术现状[J].电力设备，2007，8（4）：110112.
[4] 杜志航，李 艳.500 kV地下变电站电缆层电缆通道规划和敷设方式研究[J].中国科技论文，2015，10（23）：27642768.
[5] 陈仁刚.电力电缆载流量影响因素分析及敷设方式优化方法的研究[D].重庆：重庆大学，2010.
[6] 刘红利.高压电力电缆敷设施工的控制要点及典型问题分析[J].河北电力技术，2013（6）：3133.
[7] 甄志霖，王萍萍，邓 浩，等.地铁供电系统环网电缆敷设的特点及工程实践[J].高压电器，2013，49（9）：128133.
[8] 李学文，张 华.隧道内电力电缆敷设方法分析和探讨[C].全国电力电缆安装与运行经验交流会，2011.
篇6
关键词: 液压组装式吊装；设计；使用;机构;要求
中图分类号： S611 文献标识码： A
引言：泰州供电公司有12座GIS变电所，其中有大部分变电所主变安装时没有考虑到日后检修工作的需要，大型吊装机械无法使用，如：110KV城中变、鼓楼变等，主变安装时留有安装孔，等安装结束后，将安装孔用混凝土封实，在日后的检修工作中无法进行主变散热器、碟阀、油枕及其它部件的更换工作，也影响了有载分接开关的周期性和故障性检修，这样既浪费人力物力又浪费时间，工作中很不方便。液压组装式吊装装置的研发可适用于所有需要吊装检查的变电设备（小于1吨），对今后在10KV断路器手车、110KV及以下电流互感器、电压互感器、避雷器的安装、检查都有很大的帮助。
一、液压组装式吊装装置介绍
液压组装式吊装装置是专为室内场所制定的用于变压器检修的起重设备，可用于室内主变有载分接开关检修、室内主变散热片蝶阀更换等工作。
为同时适应我国南北方的温度、湿度和风力状况等自然条件，起重机的设计和校核均按我国现行国家标准《起重机设计规范》和《起重机械安全规程》中的要求执行，以保证本起重机在各变电所都可以正常工作。
本机设置在轨距为2米的轨道上运行，门架的基距可调节，调节范围为4~8米。本机采用电缆卷筒供电装置电源为三相380V50Hz交流电源。为方便运输及保养维修，本起重机采用拼接导轨的连接方式，可以通过连接导轨长短多少的选择来改变起重装置的高低大小。为提高工作效率，本起重机横梁上配有两个电动机，一个主电动机起吊用，一个辅电动机用来进行左右及前后的平行移动。主辅电动机相互配合，可以实现起吊部件在空中的前后、左右、上下八下移动。保证了小空间内起吊设备多角度移动，高效的完成所需要的动作。整个吊装装置组装完成后，底部安装了滚轮，可以实现整体装置在室内小范围的移动，方便的检修人员对装置位置的调整。
二、装置机构
1. 起升机构
主、副电动机构均由变频电动机、制动器、减速箱、卷筒等组成。卷筒轴端装有限位开关用来限制起升高度和深度。 高度限位开关调整在行走轨道面以上0.5m，轨道面以下0.2m时作用，当一个方向限位动作时，起升只能向极限的反方向动作。
本机构的起重能力为0.5吨，主要用于室内变压器主要部件的吊装使用，当所吊部件低于0.1吨时，使用单根吊绳起吊，起吊部件超过0.1吨低于0.5吨时使用双股吊绳，已保证安全系数。当相应幅度起重重量接近规定值时发出预警信号，当载荷超出5%时自动切断起升方向电源，只能作下降动作。超载限制器为安装在人字架横梁下的三芯滑轮中的销轴式传感器，幅度传感器安装在臂架下铰处。
2. 变幅机构
变幅机构用钢丝绳变幅驱动直臂架，由电动机、减速箱、制动器和卷筒等组成。为确保安全采用两套制动器，每套制动器都能支持住臂架。
为了使变幅运动更加平稳，采用变频调速方式来进行速度控制。本机构在卷筒支座处装有变幅限位开关，应调整至主钩幅度0.4m和幅度0.5m时起减速作用，调整至主钩幅度0.8m和1.5m时起终点限位作用。
3. 移动机构
移动机构驱动部分为横式布置，移动机构采用变频驱动方式。横式行星减速箱立于转盘左右两侧，横式电机与减速器之间为常开式液压遥控制动器，通过遥控装置的手动操作制动总泵驱动制动器上的分泵，制动力大小由操作人员任意控制以实现平稳制动。制动油路及油泵在清洁保养时切忌沾染矿物油和混进脏物，以免橡皮碗发涨卡死引发制动失灵事故。
4. 行走机构
本装置在底部装有四只滑轮，在装置使用时通过液压油缸的升高使滑轮离开地面，保证装置的稳定。装置使用完毕需要整体移动式，通过油缸调节，使滑轮接触地面，来进行装置的整体移动。
三、操作装置及金属结构
操作装置是一个悠闲遥控器，连接着装置顶部主辅电机，控制两台电机的动作。操作装置简洁明了，将两台电机的功能合二唯一，控制键分为上下、左右、前后六个，控制吊装设备在各方向的移动。
本机金属结构均由钢板和无缝钢管焊接而成，门架为箱型结构，主要由鞍梁，横梁加圆筒支承结构。拼接导轨之间通过四个螺丝拧紧。装置在运输过程中应注意枕木搁置点放在横隔板部位，以免产生凹陷变形。
四、电气使用说明
1. 电源
电机电源经电缆卷筒装置通过电缆送到中心受电器再到总开关，然后再至主接触器。总断路器作主电路的短路保护及过载保护。要关断主电源时，可按停止按钮，使主接触器切断动力电源。装置在装置底部装有总断路器紧急停止按钮，发生紧急情况时，可在按下紧急停止按钮就能立即断开总电源。
控制电源、照明及辅助电源不受总断路器控制。各机构控制电源均用380V/220V 3KVA的单相变压器提供并与主回路隔离。照明用380V-Y/380V-Y0，25KVA的三相变压器。每一路都设有低压断路器作短路及过载保护。
2. 起升机构
该机起升机构设主钩和副钩，主钩为双股绳，副钩为单股绳。操作人员操作时，可在遥控器上分别控制。主钩和副钩均为变频调速系统，主钩电动机的型号YP2 315L2-8、 110KW，变频器配ABB公司ACS800系列;副钩电动机的型号为YP2 315S-6 75KW，变频器配ABB公司ACS800系列
五、 维护保养
1.电缆卷筒集电环，中心受电器的滑环和碳刷导电部分均应保持清洁，滑环与碳刷之间的接触面积不得少于碳刷面积的85%，碳刷弹簧应保持碳刷与滑环之间有足够的压力。
2.应经常检查各接触器，继电器的主、副触头，遇烧毛现象应用细砂纸仔细磨平，烧毛严重时应调换。接触器的衔铁接合面防锈油要擦干净，以防吸合不牢，发出噪音或严重事故。
3.继电器上的微动开关动作应可靠，否则应予校正。
4.各电器元件应经常检查其防水性能。
5.注意检查电阻片的发热情况，若局部发现高温发红，应将该电阻片夹紧，螺钉旋紧，以减少片间接触电阻
6.所有电器元件的接线螺栓应紧固连接可靠。
7.应保证所有的电气元件的清洁。
六、操作注意事项
（一）一般要求
1.合上总电源开关前，转动电压选择开关，验看三相电压是否正常，如高于420伏或低于340伏时不得作业。
2. 合上控制开关，如一切正常，则可开始作业。
3. 作业前还需观察本机各机构及结构件有无异常情况，轨道有无异物，然后各机构空载动作一次。
4. 作业完毕，拆分装置前应将操作装置回零，并将所有电控开关拉下，旋转制动手柄上紧。
5.移动位置再次操作前，应对制动器、吊钩、钢丝绳和超载限制器进行检查，发现性能不正常时，应在操作前排除。
6.按指挥信号进行操作，当出现紧急停车信号时应立即停止。
7.工作中突然断电时，应将遥控器返回零位。
（二）安全技术要求
1. 下述情况不应操作
(1) 超载或物体重量不清，如吊拔起重量或拉力不清的埋置物体，及斜拉、斜吊等。
(2) 结构或零部件有影响安全工作的缺陷或损伤。如制动器、安全装置失灵，吊钩螺母防松装置损坏，钢丝绳损伤达报废标准等。
(3) 捆绑、吊挂不牢或不平衡而可能滑动，重物棱角处与钢丝绳之间未加衬垫等。
(4)工作场地昏暗，无法看清场地与被吊物情况和指挥信号等。
2. 操作人员应遵守下列要求：
(1) 不得利用极限位置限位开关作为作业停止用途。
(2) 不得在有载情况下调整起升、变幅的制动器。
(3) 吊运时，装置下不得站人。
(4) 起重机工作时不得进行检修和维修。
(5) 接近额定负荷的重物应先检查制动器，然后小高度、短行程，试吊后再平稳作业。
篇7
【关键词】矢量变频器；铜线拉丝机；原理；应用
引言
随着国民经济的发展，电缆的需求和生产量呈现出快速增长的趋势。铜线拉丝机是电线电缆的主要加工设备，其作用是将直径较粗的铜线加工成各种规格的细线，铜线拉丝机主要由拉丝部分、收线部分和排线部分等组成。拉丝工艺对拉丝机的性能要求比较高，要求拉丝机的启动平稳并能实现无级变速，由于技术水平的限制，过去拉丝机的电动机都是采用直流拖动，但直流拖动的故障率高、维护困难，不能满足高质量电线电缆的生产要求。随着科学的进步和技术的发展，铜线拉丝机的电控机实现了由交流的矢量变频器控制，矢量变频器的稳定性好，频率分辨率较高、在启停的过程中可以进行自动加减速控制，非常适合用来拖动铜线拉丝机，因此在近些年来矢量变频器在铜线拉丝机上得到了广泛的应用，也大大提高了所加工铜线的质量。
1 矢量变频器的控制原理介绍
1.1 铜线拉丝机的电气组成
铜线拉丝机的电气驱动部分主要由拉丝电机、收线电机及排线电机组成。在现代生产过程中，随着收线卷径不断增大，为保证铜线速度的稳定，在控制系统中通常采用张力反馈装置对收线电机的速度进行控制。拉丝电机和收线电机功率较大，因此为保证所生产的铜线的质量，必须对收线电机和拉丝电机进行精确控制，而变频技术的发展正好满足了这一要求，目前矢量变频器已经用来对收线和拉丝电机的转速进行调节。由于排线电机的功率较小，不需要对其利用变频器进行精确控制，直接利用电网电压对其进行控制即可。
1.2 变频器的基本控制原理
M1-拉丝电机， M2-收线电机
图1 铜线拉丝机变频控制示意图
铜线拉丝机的变频控制示意图如图1所示，由图可知，拉丝电机和收线电机各由一台变频器控制，其中拉丝电机的转速由变频器的外部电位器进行调节。收线变频器的调节过程较为复杂，首先是拉丝变频器发出AM模拟信号和张力平衡反馈信号，然后这些信号经PID调节器调节后对收线变频器进行控制。在铜线拉丝机的工作过程中铜线卷筒的卷径不断发生变化，张力平衡杆的反馈信号也随着卷径的变化而变化，张力反馈信号经过信号转换板处理后成为0-10 V的电压信号，该信号与由拉丝变频器发出的AM和AM-模拟信号一起成为PID调节器的输入信号，这两路输入信号经过PID调节器对收线变频器进行控制，使铜丝的收线速度维持在一定值。排线电机的启动在变频器启动以后，其受放线变频器OC输出信号的控制。如前面所述，相对于拉丝和收线电机，排线电机的功率较小，因此可以通过两个接触器对其正反转进行控制，以保证拉好的铜线能够均匀缠绕在拉丝机的收线筒上。
1.3 系统控制要求
在铜线拉丝的过程中由于末级铜线的直径不到0.1 mm，因此极易被拉断；并且由于卷筒上的铜线过多，卷筒的转动惯量过大，因此这都在很大程度上增加了系统控制的难度。在对系统控制的时候，要求卷筒的转动对系统的响应非常快，既能够对主驱动的速度变化进行快速跟踪，又能够对张力的恒定情况进行保证，以防止铜丝被拉断。为达到上面的几点要求，给定速度的设定依靠模拟电压，加减速度采用S曲线加减速的模式，时间通常控制的55-65秒。张力摆杆要求保持在恒定的位置，不能发生明显的波动，并且铜线上的张力要维持恒定。
2 系统调节注意事项
由于铜线拉丝机对控制的精确性要求非常高，因此在系统调节的过程中需要注意的问题很多，无论是在启动阶段还是在停车阶段有许多问题要注意。综合来看，需要注意的问题主要集中在以下几个方面。
2.1 线速度的同步
随着铜线拉丝机机械化和自动化程度的不断提高，铜线拉丝机的生产效率也大大提高，目前铜线拉丝机的工作速度非常快，细线拉丝机的工作速度已高达2000m/min。在这么高的速度下，如果拉丝机的拉丝速度和收线速度控制不好而出现线速度不同步的情况，将会给拉丝机的正常运行带来很大危害，同时还会造成铜丝的生产质量不合格。要做好拉丝机的线速度同步控制工作，需要对拉丝和收线的速度进行精确控制，在拉丝机的工作速度不太高的情况下仅仅依靠PID进行线速度的调节还可以满足正常生产的要求，如果拉丝机的工作速度较高，这时再仅仅依靠PID调节器进行调节的作用就比较有限，这时可以在调节系统中增加一个张力调节专用变频器，以闭环调节的模式对张力及线速度进行调节，这样可大大减少PID调节器的调节量，有利于系统的高速稳定运行。
2.2 张力摆杆的问题
只有在张力摆杆的平衡度比较好时才能使铜线拉丝机拉出的铜丝移动速度比较均匀，因此在对铜线拉丝机的控制系统进行调试时尤其要注意张力摆杆的问题。张力摆杆的调节主要依靠配重，配重不仅可以用来对拉丝机收线的松紧程度进行调节，而且还可以对张力摆杆进行调节。如果加在张力摆杆上面的配重比较轻，摆杆在铜线拉丝机刚启动的时候处于下限位置，这时张力摆杆在主给定与PID调节器的共同作用下使卷绕电机的转速加快，摆杆往上移动的速度大大加快，铜丝出现张紧的现象。当张力摆杆移动到平衡位置以后，通过PID调节器的调节作用以后卷绕电机的转动速度又开始变慢，这时张力摆杆又开始下坠，这样就造成了启动过程中张力摆杆不容易平衡的问题。同理，当张力摆杆的配重比较重时，又会出现与之相反的现象，张力摆杆同样不易平衡。因此，为了保证张力摆杆的平衡，必须选择好合适的配重，这是系统正常运行的重要保证。同时，为了保证铜丝的张力合适，还必须将配重的位置选择合理。
2.3 变频器的加减速
变频器的加速和减速也对铜线拉丝机的运转情况有重要影响，因此在系统调试的过程中要控制好变频器的加减速过程，对变频器的加速和减速过程进行控制的关键在于加减速时间的设定。如果卷筒没有卷丝时的直径与卷满铜丝时的直径相差较大时，这时应将变频器的加减速时间设定得小一些，具体设定值根据实际情况确定，同时还应配备刹车电阻；如果卷筒卷满丝的直径与空卷时的直径相差不大（比值小于1.2）时，可以将加减速时间适当延长，这时可以不配备刹车电阻。以上是在变频系统调试过程中需要注意的几个主要问题，除此之外在调试时还应注意PID参数的设定，这也是系统稳定运行的重要保证[5]。
3 结语
矢量变频器是铜线拉丝机电气控制系统的核心设备，对保证铜线拉丝的质量和系统的稳定运行起着极其重要的作用。矢量变频器大大提高了所生产铜丝的精度和生产效率，同时也能够使拉丝机上的电机实现软启动，大大减少了电机启动过程的磨损，延长了电机的使用寿命，减少了电机维修的工作量。本文对矢量变频器的控制原理进行了详细的分析，同时也对铜线拉丝机系统调试过程中应注意的问题进行了探讨，希望能为从事铜线拉丝机运行维护工作的人员提供一些有益的参考。
参考文献：
[1]魏世化.变频器在拉丝机中的应用[J].变频器世界，2005（01）.
[2]乔东凯.变频器在金属拉丝机上的应用[J].机电工程技术，2007（11）.
[3]张东宇，王志荣.艾默生TD3300张力变频器在拉丝行业的应用[J].变频器世界，2008（01）.
篇8
关键词：盾构施工；电缆敷设；安全用电；施工要点
1 引言
近年来，随着城市基础建设的迅速发展，国内许多大城市都在建设地铁运输系统。地铁盾构工程电气设备安装与施工的好差，直接影响到地铁的安全运行。本文结合某地铁五号盾构施工实践，主要就地铁盾构施工电缆敷设施工要点进行论述。
2 负荷计算及电缆选择
电力负荷计算可确定施工现场供电系统中各个环节电力负荷的大小，以便正确地选择系统中各种元件（包括电缆、电力变压器、自备发电机、开关、控制设备及导线等）。负荷计算是否正确合理，直接影响到电气器具和导线、电缆选择是否经济合理。如果负荷计算过大 将使电气器具、导线和电缆选择得过大，会造成临时用电设施费用增大；如果负荷计算过小，又将使电气器具、导线和电缆运行时增加电能的损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化甚至烧毁，发生用电事故。因此施工现场的电力负荷计算应结合实际，力求合理。
本工程主要设备有日本三菱公司生产的泥水平衡式盾构机2台，每台盾构机配置2台1250kVA移动式变压器，左、右负一层各设1台功率为75kW的通风机通过风管往洞内送空气。地面根据施工需要布置用电功率为75kW的25t龙门吊1台，用电功率为120KW的泥浆处理系统3台，用电功率为55kW的砂浆搅拌机1台，用电功率为27kW的电瓶车充电设备2套，抽水设备若干台等。业主在盾构施工场地内提供10kV的授电点和安装与电压等级相应的变压器（7800kVA）。本工程高压电缆选用10kV交联聚乙稀电缆。
3 电缆敷设施工要点
3.1地面电缆敷设
从地面到盾构机的电缆常用的敷设方法有直接埋地、电缆沟敷设和沿墙敷设等，本工地采用电缆沟敷设和沿墙敷设两种方式。在地面敷设的10kV、0.4kV电缆都是通过电缆沟敷设，而在电缆通过楼板、负一层和底板时采用沿墙敷设。从东南面的高压控制柜引出的10kV交联聚乙稀高压电缆直接与两台盾构机电缆卷筒的高压电缆连接。高压电缆通过电缆沟底部用小砂铺底，防止电缆受压以作保护，电缆通过井口穿PVC管作保护，防止外力损伤。0.4kV电源是从东北面的变压器（500kVA）引到配电室的五个带漏电的控制柜，再由这些控制柜引出电缆直接控制各用电器的开关箱。电缆经过地面采用电缆沟或穿管的形式敷设。其中，横跨施工道路要道采用￠400钢管埋地敷设，埋地深度为500～800mm，穿过井口时穿管以作保护，经过楼板和负一层时用沿墙敷设的形式敷设。
3.2盾构机电缆敷设
盾构机在地铁隧道内的空间有限，加上机电设备多，各种管道密集，因而本体的电缆敷设如用常规穿管或线槽敷设方式，在有些地方无法施工。为此应从实际出发，采用电缆桥架和明线绑扎方式。从工艺要求及技术规范考虑，选择的电缆应耐油、耐温、过载能力强。具体做法是在每节车架顶上放置电缆桥架，作为电缆连接主干道，从桥架上引下电缆与每节车架及盾构主体上的电气设备连接。这些电缆可集成一束，用扎带绑扎在沿路焊接好的U型槽上，U型槽每隔400mm设置一个。电缆直径较粗或集束条数较多时，U型槽可适当加宽。U型槽所经路线一般选择在不影响操作和维修，不易受外来碰撞的地方。动力、控制、照明电缆都可采用这种敷设方式。对于盾构机这种工作空间狭窄，操作人员少的设备，这样的敷线方式既方便，也安全可靠。同样10kV电缆也可这样敷设，只是应与低压电缆分开，放在车架底部边沿的线槽里。
3.3电缆中间接头、终端接头的制作
10kV交联聚乙稀高压电缆敷设完毕后，需要制作中间、终端接头。其中，热缩型电缆中间接头制作流程为：准备电缆剥外护套、铠装、内护层剥屏蔽层及半导层剥线芯绝缘、削反锥固定应力管套入管材、压接连管缠半导带、绕填充胶固定内外绝缘管、半导电管安装铜网并固定固定衬壳缩护套管。
热缩型电缆终端接头制作流程为：剥外护套及钢铠剥内垫层、分芯线焊接地线包绕填充胶固定三芯指套剥铜屏蔽层、半导层固定应力管压接端子固定绝缘管固定密封管及相色管固定伞裙。高压电缆头的制作是电缆安全运行的关键环节，应注意以下几点：（1）电缆头必须由经过专门训练的施工人员制作；（2）电缆头制作应严格按工艺要求逐步安装；（3）制作时最好采用丙烷喷灯，调节喷灯至出现柔和的有黄色尖端的蓝色火焰，应避免锥状蓝色火焰；（4）剥半导电层时一定要彻底剥落并清理干净，防止通电时引起导电造成事故。
4 电缆敷设施工中注意事项
4.1 电力线路的选型和安装
为了防止电气线路在使用中产生故障，做到安全用电，施工现场供用电电器设备及电力线路的选型和安装，应符合现行国家标准《爆炸和火灾环境电力装置设计规范》及《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》的规定，并采取以下措施：
（1）应当根据潮湿、化学腐蚀、高温等使用环境正确选用不同绝缘种类导线，而且导线必须符合线路电压要求；（2）设计导线线芯的截面应满足允许载流量、允许电压降、导线机械强度这三项基本条件；（3）电气线路安装严格遵守电气安装规范，防止安装和使用中遗留隐患；（4）线路安装完毕后，必须用兆欧表测试导线线间和对地绝缘电阻，验收合格方能投入使用；（5）电气设备发生火灾时，要立刻切断电源，以防火灾发生蔓延和造成触电事故，可采用二氧化碳、四氯化碳、干粉灭火剂等灭火。
4.2 设备的接地与防雷应注意的问题
（1）在施工现场专用的中性点直接接地的电力线路中必须采用TN-S接零保护系统；（2）保护零线的统一标志为绿/黄双色线，在任何情况下不准使用绿/黄双色线作负荷线，此线严禁通过工作电流；（3）保护零线除必须在配电室或总配电箱处作重复接地外，还必须在配电线路的中间处和末端处作重复接地；（4）同一台电气设备的重复接地，接地电阻应符合重复接地电阻值的要求。
4.3 施工中注意的安全措施
（1）电缆接头应牢固可靠，并应做绝缘包扎，保持绝缘强度，不得承受张力。
（2）配电线路采用自动开关作短路保护时，其过电流脱扣器脱扣电流整定值，应小于线路末端单相短路电流，并应能承受短时过负荷电流。
（3）低压用电设备的保护地线可利用金属构件、钢筋混凝土构件的钢筋等自然接地体，但严禁利用输送可燃液体、可燃气体或爆炸性气体的金属管道作为保护地线。
（4）移动式电动工具和手持式电动工具，应装设漏电动作电流不大于30mA的漏电保护器。
（5）用电单位必须建立用电安全岗位责任制，明确各级安全负责人。
（6）供电设施的运行及维护，必须配备足够的常用绝缘工具，并按有关规定，定期进行电气性能试验。电气绝缘工具严禁挪作他用。
（4）各种电气设施应定期进行巡视检查，每次巡视的检查情况和发现的问题应记入运行日志内。
5 结语
综上所述，通过对地铁盾构工程电缆敷设施工要点分析，本工程主要依据工地的用电设备计算电力负荷，从而选择相应的电缆，电缆应结合盾构机的特点来进行敷设。此外，在施工中，现场空间狭窄，加之隧道管片缝隙处易渗水，设备、电缆还应做好防水措施。
参考文献：
篇9
集装箱门式起重机的小车形式比较
1.1 常规集装箱门式起重机的小车形式
集装箱起重机的小车布置形式对整机性能有十分重要的影响。常规集装箱门式起重机，如通用型轮胎式集装箱门式起重机、轨道式集装箱门式起重机等，均采用自行式小车，起升机构和小车运行机构为2套独立机构，起升机构和小车机构的电机、减速器、制动器、卷筒等均布置在小车上。这样的布置形式导致小车的承载质量较大，对小车架结构的强度和刚性要求较高。通用型轮胎式集装箱门式起重机小车及其机构（见图1）的质量可达，小车结构和整机的质量也相应较大。另外，通用型轮胎式集装箱门式起重机小车架上布置的机构较多，且其外形尺寸较大，小车机构与起升机构相互独立，只需同时控制两者的驱动电机即可实现对小车机构与起升机构的联合运行控制。
1.2 四卷筒型式集装箱门式起重机的小车形式
为减轻整机的质量，四卷筒型式集装箱门式起重机的起升机构和小车运行机构采用四卷筒运行控制方式，起升机构与小车运行机构共用驱动装置，驱动机构安装在两侧底梁上。如图2所示，在主梁轨道运行的小车上装有起升滑轮组、小车车轮和水平轮，不设驱动装置，大大减轻小车及其机构的质量（仅），进而减轻整机的质量，增加整机的稳定性。小车车轮为钢制、双轮缘车轮，踏面经加硬处理，轨道外侧布置水平轮，水平轮导向不仅能防止产生啃轨现象，同时起到防止小车脱轨坠落的作用，大大提高起重机工作的可靠性。
四卷筒型式集装箱门式起重机的起升机构与小车运行机构共用2套驱动装置，相对门框对称布置在结构架下面的底梁上。这2套驱动装置均由电动机、联轴器、减速器、制动器、低速轴联轴器、卷筒等组成，采用变频控制，分别驱动，通过两侧卷筒的不同转向对钢丝绳进行收放，配合特别设计的钢丝绳缠绕系统实现货物的升降和平移。起升机构与小车运行机构的一体化控制技术是一项创新性技术设计，能够实现整机结构的轻型化。
2 基于四卷筒组合技术的集装箱门式起重机联合运行控制
2.1 联合运行工作原理
如图3所示，四卷筒型式集装箱门式起重机起升机构和小车机构的驱动系统分别由左侧的卷筒1、卷筒2和右侧的卷筒3、卷筒4及相应的驱动机构构成。由图3可知四卷筒型式集装箱门式起重机吊具升降运动与卷筒运动之间的关系，由此得出方程组
（1）
式中：vy为吊具垂直方向的速度；vx为吊具水平方向的速度；v1为卷筒1所牵引的钢丝绳卷取速度；v2为卷筒2所牵引的钢丝绳卷取速度。
由式（1）可知：当两侧电机分别驱动2个卷筒以同一速度卷起，两侧转向相反，此时仅吊具作升降运动，小车不动作，即vx＝0，vy＝v1＝v2；当一侧电机驱动2个卷筒卷起，另一侧电机驱动2个卷筒以同一速度下放，此时仅小车作前后运动，无起升运动，即vy＝0，vx＝v2＝ v1；当需要同时进行吊具起升/下降、小车前进/后退操作时，可通过控制两侧卷筒驱动速度实现起升机构与小车机构的联合运行。
2.2 联合运行硬件系统
四卷筒型式集装箱门式起重机起升机构与小车机构联合运行控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的选择依据实时性、可靠性、经济性原则，选用西门子公司的S7-300系列中型PLC。S7-300系列PLC基于STEP-7编程软件的编程指令十分丰富，能够实现结构复杂的程序编写，并具有功能强大的通信网络。PLC为模块化结构，其中央处理器带有过程现场总线接口，设在司机室内PLC控制柜中。PLC控制柜中另有4块数字量输入模块和2块数字量输出模块，主要处理联动台的主令控制器、按钮、指示灯、超负荷限制器、风速仪等控制信号以及吊具上的吊具电磁阀、限位等控制信号。电气室电控屏内的模块为远程站，使用ET200M接口模块，另有4块数字量输入模块和2块数字量输出模块，主要处理断路器、接触器和限位等的控制信号。起重机机上、机下各机构的操作指令信号和检测指令信号均由PLC统一处理。PLC与个人电脑之间的通信通过中央处理器模块上的通信口，采用MPI电缆与个人电脑的串口通信连接。
驱动系统采用2台日本安川公司生产的高性能通用VS系列变频器，均配有制动单元及制动电阻，分别驱动两侧的起升机构电机和小车机构电机；采用PG矢量控制方式，以达到较高的速度控制精度；调速比可达1∶50，调整精度为1%，调整平稳，长时期低速运行时具有稳定的调速性能和精度。四卷筒型式集装箱门式起重机起升机构与小车机构联合运行控制及驱动系统硬件构成如图4所示。
小车机构联合运行控制及驱动系统硬件构成
四卷筒型式集装箱门式起重机起升机构和小车机构分别由2台交流变频器驱动，采用带PG闭环矢量控制方式，实现全变频范围内的全转矩控制，避免起升机构的溜钩现象。在变频器内部设置2套驱动参数分别适用于起升/小车机构电机和大车电机，工作时通过切换可以实现用1台变频器驱动2套工作机构，从而节约1套变频器装置。每台变频器都配有能耗制动组件，用来实现对位置势能和制动能量的消耗。
为提高起升机构的效率，起升机构采用恒功率调速方式，驱动机构采用交流变频驱动方式，由于频率是连续变化的，各机构在启、制动时相当平稳；同时，由于在制动时加入电制动，使制动器的损耗减小，制动时产生的冲击减小。变频器各挡速度的设置十分方便，可以根据不同需要修正起重机的速度，以适应不同工况的需要。在起升和下降过程中，变频调速起重机的耗能量与速度和负载几乎成正比，具有较高的功率因素。
与其他电控系统相比，变频调速电控系统使用电控器件的数量较少，不仅性价比较高，而且结构简单。变频调速起重机可以通过变频器设置输入、输出电源的欠压、过压、缺相保护和过电流保护，变频器、制动单元和电动机的过热保护，以及变频器故障保护和抗干扰保护等。由于起升机构中的变频器设置为闭环矢量控制，因而还可以设置转速偏差过大、超速及过力矩保护信号。
2.3 联合运行控制系统
四卷筒型式集装箱门式起重机的起升机构与小车机构联合运行控制系统软件采用西门子公司的STEP-7编程软件编制，其基本控制流程如图5所示。
小车机构联合运行控制流程
由起重机司机室内联动台面板上的主令手柄发出吊具起升/下降、小车前进/后退运行指令，其速度一般用电机额定频率来表示。根据式（1）可以得出吊具起升/下降以及小车前进/后退时2台电机各自的速度方向及大小。吊具起升/下降和小车前进/后退指令通过输入/输出模块输入中央处理器，由中央处理器对运行方向及速度大小作出判断和处理。运算后的复合速度通过过程现场总线协议传输到变频器，变频器将其作为各台电机的速度给定。变频器利用速度给定和编码器的反馈值构成速度外环，并采用矢量变频控制方式运行。
3 结束语
篇10
关键词：建筑工程；施工；安全；监理；措施
中图分类号：TU761文献标识码： A 文章编号：
建筑施工的安全概念，从严格意义上来说，应分两个方面，其一是建筑工程完成后建筑物本身的使用安全，也就是我们常说的完成的建筑物是否存在安全隐患和影响使用的问题，这样的安全问题是由质量来决定的，因此，我们常说安全和质量不可分离也就源于此。安全的第二个概念，是指施工过程中的安全，这个安全概念与建筑物本身的质量无直接联系，而是指在施工过程中的建筑意外伤害事故。由于建筑行业是事故多发性行业，出现意外伤害事故的可能性较大，从而给国家和社会带来损失，给家庭带来不幸。因此，在施工过程中加强安全监督管理，控制意外伤害事故的发生，是我们必须特别重视的问题。
一、 建设工程事故频发的原因
1．工程建设的产品是固定的，体积大，生产周期长。在有的施工场地集中了大量的工人，同时，还有大量的建筑材料、机械设备、起重设备、自升式架设设施、施工机具及配件等。
2．工程建设活动大部分是在露天空旷的场地上完成的，工作环境相当艰苦，高空作业多，受气候的影响非常大。
3．从施工队伍的情况看，流动性大。一方面是施工队伍随着工程建设会在不同的施工场地间流动，另一方面施工队伍中的人员流动也相当大。正是由于工程建设中的危险性本身较大，加上工作岗位流动性大，职工没有经过安全教育和培训就匆匆安排上岗，因而造成安全事故频发的现状。
4．建筑产品的多样性决定了施工过程变化大，管理难度加大。由于受施工要求、施工时间、施工场地等多种因素的影响，在施工现场会采取很多临时措施，给施工安全带来不少隐患。
5．随着施工场地机械化程度的提高，起重机械增多，吊装工作量增加，机电设备得到广泛运用等等，都给安全施工加大了难度。
二、建筑工程施工中安全监理的措施
1．加强施工现场安全监督与检查。根据工程进展情况，监理人员应对工序安全情况进行跟踪监督、现场检查、验证是否按照安全技术防范措施和规程进行操作。对影响安全生产的关键部位，除进行日常检查外，必要时应进行抽检和检测工作。要求承包单位在下道工序施工前对该工序的施工安全准备情况和安全措施进行检查，作好记录并经安全监理人员确认后,承包单位方可进行下道工序施工。
2．建筑机械的安全监理
（1）塔吊方面在检查塔吊时主要涉及到的构件包括：限位器、保险装置、力矩限制器、附墙装置路基与轨道、夹轨钳等多个结构的内容。检查时需要保证起重机的力矩限制器、起重量限制器等用到的不同行程限位开关装置的完整性，其结构设置是否处于正常状态，且保持这些组件的完整性，不得出现随意拆装操作。当使用塔吊时，需要求监理人员对各项环境指挥操作，加强不同环节的检查，保证塔吊能够达到操作规定需要。
（2）物料提升机方面检查物料提升机主要有：架体制作、架体稳定、钢丝绳、安装验收、架体等多个方面。提升钢丝绳禁止连接使用，端头与卷筒需牢固配合，对卷筒应参照顺序排列；吊篮达到工作最低位置时，保持卷筒上的钢丝绳达3 圈以上；提升机需要增加安全停靠装置、楼层口停靠栏杆等相关设备；对附墙架与架体等结构中，需要结合用刚性件连接，且保持结构的稳定性，禁止将其连接在脚手架上；严格核算提升机的缆风绳长度，其材料必须要用钢丝；当提升机高度低于20m 时，缆风绳需超过1 组；提升机高度处于21m～30m 时，需超过2 组；在提升机运用过程中，应该保证物料在吊篮内均衡分布，长料立放过程要运用防滚落方式，避免超载。
3．脚手架工程
脚手架搭设之前， 监理工程师应根据工程的特点和施工工艺对脚手架搭设方案进行审批， 方案必须由施工单位专业技术人员编制， 企业的专业技术人员审核签认， 企业技术负责人批准。主要审查内容包括: 计算书中荷载的取用及稳定承载力计算、材料质量证明文件、构造要求及技术措施、搭设及拆除施工工艺、文明施工要求、脚手架搭设人员的资格证书、施工详图及大样图。同时应注意，施工方案必须有针对性，能有效指导施工，并应注意方案与现场的一致性。在脚手架的搭设过程中，应对其所用材料及搭设构造进行检查，检查脚手架搭设交底与验收记录，脚手架的使用荷载。钢管、扣件必须进行检测，如不合格，应更换钢管和扣件。
4．模板工程
监理的重点: 施工方案的审批、支模架所用钢管、扣件的进场检查及现场搭设质量等方面进行。施工方案审查主要应对支模架系统计算书中荷载的取用、承载力计算及稳定性验算、材料质量证明文件、构造能否满足系统刚度及稳定性要求、安装和拆除的施工程序、作业条件以及运输、堆放的要求等进行审查。搭设模板承重架所用的钢管、扣件进场后应按要求进行抽样复试，如测试结果不合格，必须更换钢管或扣件。现场搭设质量控制首先应对搭设操作人员的资质进行审查，其次应检查搭设是否按批准的方案内容进行，最后应检查立杆、扫地杆、水平杆、剪刀撑的搭设、各部位扣件的数量是否符合构造要求。
5．施工临时用电
施工临时用电方面的监理工作，首先应由电气专业监理工程师及总监理工程师对施工单位的《临时用电专项安全方案》进行审批，方案必须由施工单位电气工程技术人员编制，企业的专业技术人员审核，企业技术负责人批准。施工用电现场检查的项目包括：外电防护、接地与接零保护系统、配电箱、开关箱、现场照明、配电线路、电器装置、变配电装置和用电档案九项内容。
当施工现场的外脚手架，临设和塔吊等等与外电线路达不到最小安全操作距离时应采取增设屏障、遮栏、围栏或保护网等外电防护措施。
电缆干线应采用埋地或架空敷设，严禁沿地面明设，以避免机械损伤和介质腐蚀。架空线必须采用绝缘铜线或绝缘铝线。电缆穿越建筑物、构筑物、道路、易受机械损伤的场所及引出地面从2m高度至地下0.2m处，必须加设防护套管。橡皮电缆架空敷设时，应沿墙壁或电杆设置，并用绝缘子固定，严禁使用金属裸线做绑线。橡皮电缆的最大弧度垂距地不得小于2.5m。
配电箱与开关箱应三证齐全，箱体必须采用铁板制作，进出线路应在箱底进出。箱体内工作零线和保护零线的连接必须通过接线端子板，配电箱、开关箱的连接线必须采用绝缘导线，接头不得松动，不得有外露带电部分，配电箱和开关箱的金属箱体，金属电器安装板以及箱内电器不应带电的金属底座，外壳等必须做保护接零。配电系统应按三级配电三级保护，总—分—开进行设置，开关箱内必须装设漏电保护器。每台用电设备应有各自专用的开关箱，必须实行“一机一闸”制，严禁用同一个开关电器直接控制二台及二台以上用电设备
综上所述，施工安全是一项技术性很强的工作，监理工程师必须了解和掌握施工安全的专业知识，学习相关法规和技术规范，使自己真正成为一名有经验的专业人才。在监理工作中充分发挥在施工安全方面的预控作用，能够在事前控制发挥积极作用，有效消除施工现场人的不安全行为、物的不安全状态、作业环境的不安全因素和管理缺陷，进行有针对性的控制，消除各种事故隐患，实现安全监理目标。
参考文献：
[1] 练度，张长山.浅谈建设工程中的安全生产监理[J]. 山西建筑. 2010(27)
[2] 崔若飞，王丽春.浅谈建设工程监理中的安全控制[J]. 科技资讯. 2010(04)
