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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(chēng)電纜卷盤(pán)或電纜卷線(xiàn)器,以其安裝空間小、維護方便、使用可靠及成本低等特點(diǎn)取代滑觸線(xiàn)而成為移動(dòng)傳輸領(lǐng)域(動(dòng)力、數據及流體介質(zhì))的主流解決方案。
一、卷筒的分類(lèi)
  電纜卷筒根據驅動(dòng)形式分為非電動(dòng)式和電動(dòng)式兩大類(lèi);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(shù)難點(diǎn)是要保證卷繞速度與設備移動(dòng)速度的同步,同時(shí)還要保證卷繞過(guò)程中電纜所受拉力適中。因此,電纜卷筒設計時(shí)應綜合考慮以下因素:
1、 電纜規格及種類(lèi):
  電纜截面積從1.0~240mm2,電纜外徑直接影響卷盤(pán)的軸向尺寸及動(dòng)力需求。電纜截面超過(guò)35 mm2時(shí)不應選擇非電動(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(pán)。電纜應選擇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度。電纜的外徑和單重力求準確。
2、 卷繞長(cháng)度:
  影響卷盤(pán)的徑向尺寸及動(dòng)力需求,長(cháng)度越長(cháng),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(jiàn)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、設備移動(dòng)速度
  影響電動(dòng)式電纜卷筒的電動(dòng)機功率和傳動(dòng)比。當設備移動(dòng)速度超過(guò)60米/分時(shí),應選擇變頻控制式(BP系列)。
4、 裝機高度
  影響電動(dòng)式電纜卷筒的電動(dòng)機功率,安裝高度越高,對動(dòng)力需求越大。安裝時(shí)不能超過(guò)設計要求。
  以上4個(gè)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(mǎn)足實(shí)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(dòng)力來(lái)收卷電纜。當電纜被拉出時(shí),收緊蝸卷彈簧而儲能,當外力撤消時(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(jiǎn)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(cháng)度:不超過(guò)30m;
  適用設備:如電磁吸盤(pán)、抓斗、電動(dòng)臺車(chē)等。
2、重錘式(ZC系列)
a. 工作原理:
  重錘式電纜卷線(xiàn)筒是利用重錘被提升而儲能的原理,自動(dòng)卷取電纜的機械裝置。當拉出電纜時(shí),帶動(dòng)電纜卷盤(pán)旋轉,從而帶動(dòng)與電纜卷筒同軸相聯(lián)的鋼絲繩卷筒轉動(dòng),提升重錘而儲存勢能。當卷筒需卷取電纜時(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(pán)轉動(dòng),同步卷取電纜。
b. 性能及特點(diǎn):
  結構簡(jiǎn)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(cháng)度:小于50m;
  適用設備:特別適用于惡劣工況,如各種鋼包車(chē)、鐵水車(chē)、渣盤(pán)車(chē)等冶金車(chē)輛和礦山車(chē)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(pán)輸出恒定轉矩。超出額定轉矩時(shí),耦合器打滑。當設備駛向地面電纜錨位時(shí),動(dòng)力經(jīng)永磁耦合器驅動(dòng)卷盤(pán)收卷電纜,耦合器向卷盤(pán)輸出的轉矩大小可調,從而保證收纜的線(xiàn)速度與大車(chē)運行速度同步。 
當設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(chē)運行時(shí)拖拽電纜,使卷盤(pán)產(chǎn)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(shí)際工況,可選擇選擇移動(dòng)設備傳動(dòng)系統中的行走輪軸(JQC系列)或電動(dòng)機(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)系統的末級,轉速低,無(wú)發(fā)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(guò)大的現象。
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(cháng)度:當行程超過(guò)100m時(shí),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(dòng)平車(chē),臺車(chē)、過(guò)跨車(chē)等各種電動(dòng)車(chē)輛,
JQC-II:
  適用電纜:截面積10~35 mm2動(dòng)力電纜;
  卷繞長(cháng)度:小于300米;
  適用設備:小噸位的各種門(mén)式起重機、水電站壩頂門(mén)機等。
JQD:
  適用電纜:多芯控制信號電纜(需配有鋼芯);
  卷繞長(cháng)度:垂直方向小于100米;
  適用設備:特別適用于水電站壩頂門(mén)機的主副起升、液壓抓梁和清污機抓斗等。
  電氣要求:收纜時(shí)電機工作,放纜時(shí)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(xiàn)可以看出,力矩電機為變轉矩輸出。在低轉速時(shí)輸出大轉矩;高轉速時(shí)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(shí),力矩電機通電工作,經(jīng)減速機放大轉矩后帶動(dòng)卷盤(pán)旋轉收卷電纜。隨著(zhù)卷繞直徑的增大, 
  力矩電機自動(dòng)降低轉速,并增大輸出轉矩,從而保證收纜的線(xiàn)速度與大車(chē)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(shí),力矩電機的電動(dòng)勢方向不變,大車(chē)運行時(shí)拖拽電纜,使產(chǎn)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(diǎn)
  力轉電機具有長(cháng)期堵轉的特性,與大車(chē)控制系統相對獨立,只需從設備總電源開(kāi)關(guān)(或總接觸器)引出電源即可。電氣控制簡(jiǎn)單、可靠。
  大車(chē)上電后,卷筒電機通電,卷盤(pán)工作,無(wú)論大車(chē)正轉、反轉還是停車(chē),力矩電機始終通電且相序不變;大車(chē)斷電后,電機斷電,卷盤(pán)制動(dòng)。
c、適用范圍
適用電纜:截面積從10~185mm2電纜;
卷繞長(cháng)度:800米以下;
適用設備:門(mén)式、橋式、門(mén)座式起重機、堵取料機、壩頂門(mén)機、集裝箱岸橋、場(chǎng)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(dòng)機和磁滯聯(lián)軸器組成電纜卷筒的動(dòng)力調速系統。設備駛向電纜錨位時(shí),電動(dòng)機通電工作,通過(guò)減速機放大力矩后驅動(dòng)卷盤(pán)旋轉收卷電纜。此過(guò)程中由磁滯驅動(dòng)器進(jìn)行差速調整,保證收纜過(guò)程與大車(chē)運行同步;設備駛離電纜錨位時(shí),電動(dòng)機通電且相序不變,大車(chē)運行時(shí)拖拽電纜,使卷盤(pán)產(chǎn)生大于磁滯驅動(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矩輸出,電機必須與主機行走機構同步起動(dòng),而主機停止時(shí)可根據大車(chē)滑行情況,選擇對卷筒電機延時(shí)斷電。如果使用多臺磁滯驅動(dòng)器時(shí)必須保證電動(dòng)機轉向一致,并符合訂貨要求。即:大車(chē)行走,卷筒電機通電,無(wú)論正車(chē)還是反車(chē),卷筒電機相序不變;大車(chē)停,卷筒電機延時(shí)斷電。
c、適用范圍
適用電纜:截面積從10~240mm2電纜;
卷繞長(cháng)度:1000米以下;
適用設備:門(mén)式、橋式、門(mén)座式起重機、堵取料機、壩頂門(mén)機、集裝箱岸橋、場(chǎng)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(jìn)的移動(dòng)傳輸的解決方案,可滿(mǎn)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(shí)現電纜張力恒定。

  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(kāi)環(huán)轉矩控制模式,并通過(guò)厚度積分計算電纜卷盤(pán)的實(shí)際卷徑,準確控制電機的輸出轉矩,從而保證電纜在卷盤(pán)上卷繞時(shí),根據卷繞半徑變化而自動(dòng)進(jìn)行轉矩調整(線(xiàn)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(diǎn)
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(wú)論在收纜、放纜,無(wú)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(guò)變頻器參數輸入及控制柜面版旋鈕操作,任意進(jìn)行調整,最大限度地保護電纜,有效降低用戶(hù)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(cháng)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(dòng)機驅動(dòng)。
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(dòng)保護,有效防止電纜被拉斷等意外發(fā)生。
c.控制方式
  BP系列電纜卷筒與設備的控制系統相對獨立,控制柜可根據現場(chǎng)實(shí)際安裝在任何位置(室內或室外),只需從設備總電源開(kāi)關(guān)或總交流接觸器輸出端引出電源接于控制箱空開(kāi)即可。
d.適用范圍
可滿(mǎn)足任何復雜的移動(dòng)供電要求,適用于門(mén)式、橋式、門(mén)座式起重機、堆取料機、壩頂門(mén)機、集裝箱岸橋、場(chǎng)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(dòng)供電和數據傳輸。
7、 手動(dòng)卷筒(SD系列)
常用于移動(dòng)設備檢修時(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)現水、汽、油等介質(zhì)的傳輸,只是由旋轉接頭替代集電滑環(huán),常用于煉鋼車(chē)間的的鋼包底吹氬氣、堆取料機的噴水降塵等?!     ?br /> 作者:?jiǎn)堂?nbsp; 
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