線纜復繞分切加工中心在10kV線纜、導線類物資分切加工作業的設計與應用

周旸 韓飛 梁峻

摘 要：針對目前線纜復繞、長度計量、分切作業以及加裝保護套的人工作業效率低下、安全性不可控等問題，通過設計研制線纜復繞分切加工中心，不僅能有效提高作業精度，而且大幅提升作業效率和安全性。

關鍵詞：線纜加工；復繞分切；自動化；標準化

1 10kV線纜、導線類物資分切加工現狀分析

現階段，10kV電纜、導線類物資作為電力行業的常用物資，其物資特性主要為重量大、出庫頻率高，經常需要進行復繞、剪切、加工等操作，直接影響了線纜加工作業效率。通過調研，國內外10kV線纜、導線類物資分切加工方面應用現狀如下：

1.1 電力行業對線纜的復繞、長度計量、分切加工以及加裝保護套的操作基本上采用人工作業方式，不利于推動電力物資的高效性管理。

1.2 國內工業裝備自動化系統自主創新能力低下，自主知識產權匱乏。目前，在國內造船、電信行業就1噸左右輕型線纜盤的復繞、分切設備已有過應用，但是能夠適用于電力企業線纜類物資的專用裝備尚未有研究。

1.3 國外現有線纜分切加工設備在線纜復繞、自動分切和回收線纜等功能上均有所運用，但尚未存在各項功能全面組套的加工設備，且尚未見到在設備系統中預留軟件接口，與倉儲管理軟件實現數據無縫對接的先例。

根據線纜分切加工現狀，線纜作業普遍存在加工效率低、人工作業強度大、安全性低等問題，因此有必要設計研制出線纜復繞分切加工中心，大幅度提高線纜類物資加工作業效率，減少人員作業強度，提高作業安全。

2 技術分析

2.1 結構

線纜復繞分切加工中心的結構如圖1所示，該加工中心由放線機、導線裝置、加工平臺、收排線機、觸摸屏及電控柜組成。

圖1 線纜復繞分切加工中心結構三維圖

（1）放線機為軌道式放線架，智能控制調節放線張力，配備剎車，收排線停機后，放線機同步剎車，保證不松線、亂線。（2）導線裝置設計方式為鋼絲繩牽引線纜。（3）加工平臺集線纜分切、電纜頭保護套管自動存儲揀選、計米及線纜整平裝置等功能于一體。（4）計米裝置采用數字編碼計米器，設定任意復繞長度，達到預定復繞長度后蜂鳴報警自動停機，提示操作人員是否進入切割程序。（5）收排線機為地軌行走式收排線架。采用龍門下置式。運用變頻器調速控制，實現軟啟動。

2.2 技術特點

2.2.1 自動裝載式重型電纜繞線機。

該加工中心通過在繞線機前端加裝重型電纜盤自動裝載裝置，解決電纜盤吊裝、定位復雜，裝卸效率低的問題，可適用叉車、行吊裝載等不同方式，大幅提升裝載作業效率，如圖2所示。

自動裝載式重型電纜繞線機適用于指定盤徑范圍內（1600-2500mm）的電纜盤，經過③移載貨叉，電纜盤自動移載裝置輸送電纜盤至繞線機合模位置，PLC給出電纜盤就位信號，啟動①重型電纜繞線機自動裝載程序。裝載完畢后，電纜經收、放線機復繞至收線盤上。

移載底盤②為電纜盤的承重平臺及移載貨叉③的承載平臺，由平行的兩個方箱及⑧分合模適盤調節裝置組成，方箱內部結構：安裝兩組驅動油缸⑩及兩組分合模適盤調節的行走輪。整個移載平臺由兩組行走輪搭載在底盤軌道⑨上，底盤軌道埋置于地下，斷面與地面齊平，實現移載平臺自由合模、分模，以適應不同寬度的電纜盤。

通過移載，電纜盤由初始裝載位置移載至合模位置，裝置發出到位信號，繞線機開始工作。系統根據盤徑算出頂針需要提升的高度。高度合適，合模機構⑤開始工作，繞線機將電纜盤夾緊，并通過提升裝置④將電纜盤提升至放卷高度。此時，移載平臺收回移載貨叉，自動裝載式重型繞線機發出就緒信號，等待繞線命令，由主驅動電機驅動收卷放卷機構⑥完成繞線。

2.2.2 電纜頭保護套管自動存儲揀選裝置

在工作臺集成電纜頭保護套管自動存儲揀選裝置，實現電纜頭加裝冷縮護套過程中的自動揀選功能，避免了手工作業質量參差不齊的現象，提高加工作業過程中的標準化水平，其結構如圖3所示。

圖3 線纜復繞分切加工中心工作平臺

分切電纜動作完成后，由油缸帶動移動式導線板回調電纜，直到電纜斷口距離鋸臺有足夠的加裝護套距離，此距離由安裝在工作臺上的霍爾開關檢測到到位信號決定。

PLC根據輸入的電纜直徑選擇合適的冷縮護套管，并將指令傳至自動加裝冷縮保護套裝置的電磁閥。接通電磁閥電源后，電磁閥解鎖，在彈簧裝置的作用力下，自動彈出相應的冷縮護套存儲柜。冷縮護套管隨存儲柜彈出，人工揀取其中一對護套，套入電纜頭，拔掉冷縮管的封帽，冷縮管收縮并保護電纜頭。

上完保護套后，推動存儲柜的前面板，使存儲柜退回裝置內部，電磁鎖自動將存儲柜鎖定，并自動向系統反饋操作完成信號，自動存儲揀選裝置進入待揀狀態。

3 線纜復繞分切加工中心應用效益分析

線纜復繞分切加工中心的應用效益主要體現在以下三方面：

3.1 提升電力物資裝備的標準化和專業化

線纜復繞分切加工中心作為一項電力行業創新型研究成果，有效提升了電力物資專用裝備的標準化和專用化程度。

3.2 提高線纜類物資分切加工的作業效率

一是采用自動裝載式重型電纜繞線機，解決電纜盤吊裝、定位復雜，裝卸效率低的問題；二是采用電纜頭保護套管自動存儲揀選裝置，與電纜剪切、加工平臺組合應用，可在完成電纜剪切后，自動彈出與電纜規格相應的護套管，提高作業效率。

3.3 提升線纜類物資分切加工的作業安全

一是通過冷縮護套管解決方案，解決了倉儲作業過程中電纜頭加裝的操作難題，規避了作業過程中使用熱源的安全風險；二是重型線纜類物資的復繞、分切、保護套選取等工作流的自動化，可有效規避人工作業帶來的諸多不必要風險。

4 結束語

本文首先分析10kV線纜、導線類物資分切加工現狀，并研究了“自動裝載式重型電纜繞線機”和“電纜頭保護管自動存儲揀選裝置”兩個發明專利，充分運用到設計研制線纜復繞分切加工中心中。線纜復繞分切加工中心的實現不但提高線纜類物資分切加工的作業效率，作業安全等，而且推進了智能電網的建設，提高電力公司標準化和現代化水平。