电缆卷筒十篇

电缆卷筒篇1

关键词：门式起重机；电缆卷筒；电缆卡死；改进

中图分类号：TH213.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）35-0142-02

公司基地4台MH20-24门式起重机长期承担着物资、设备进出库的装卸工作，使用频率高、任务大。由于场地的宽广，门式起重机大车行走的距离较大，最大距离为200 m。原先安装的4个电缆卷筒在工作的过程中，由于电缆的排列不规则，在放电缆时常常出现电缆卡死现象，这是导致电缆被拉断的主要原因。每一台门式起重机的电缆都出现多处拉断，缩短了电缆的使用寿命，带来很多的安全隐患。因此很有必要对卷筒进行全方位的改进。

1 卷筒结构的改进

4台门式起重机所用的电缆卷筒均为轴向多排电缆卷筒，经分析此类卷筒在卷电缆的过程中很难将电缆整齐排列。由于电缆较长，当卷筒所卷的电缆层数越多时，经常导致电缆在卷筒上卡死；每当放电缆时，卷筒无法自然转动，这是电缆常被拉断的主要原因。根据实际经验在尽可能的条件下，可以优先选用轴向单排电缆卷筒，这样电缆就不易被卡死，减小了安全隐患。两者的区别如图1所示。

2 供电方式的重新选择

由于选用了轴向单排电缆卷筒，且所需用的电缆较长，可以重新考虑从大车行走的最大距离中间点向门式起重机供电缆。这样可以尽可能地满足卷筒容量和电机承载力，同时又节约一半的电缆用量，可谓一举两得。

2.1 系统电路的改造

选用中间供电不免产生了一个新问题，就是电缆卷筒在大车行走至中间点位置时如何自动改变转向，即如何自动调节电机的正反转。一般可以考虑在主电路中增加两个控制电机正反转的接触器，在控制电路中增加一行程开关用来控制接触器，所增加的电气原理图如图2所示。电路中的两接触器直接接在卷筒电机接线端，要求接触器能够自锁。这时当电缆卷筒随着门式起重机大车行至中间点位置时，由原来的卷电缆自动切换为放电缆。亦即可控制电缆卷筒的转向在中间点一侧与大车走行轮的转向相同，而在另一侧则与大车走行轮的转向相反；且不会影响卷筒原本根据大车的走向收放电缆。

2.2 行程开关的安装

行程开关选用滚轮式组合行程开关，行程开关的作用如同两个控制正反转的按钮。对于行程开关的控制可以考虑在地面上安装一挡板，通过挡板对行程开关的拨动，实行通断电路，控制电机正反转。行程开关的安装如图3所示，需注意的问题是安装位置要偏离轨道一定的距离，保证挡板的安装位置不影响大车行走；且应当在安全线内侧，安全线内静止堆放杂物。如果门式起重机的大车桥架离地面的高度过大，可在其偏下方焊一槽钢，将行程开关固定到槽钢上，确保安全可靠。

挡板安装如图4所示，挡板与地面可用合页连接，使其能够来回摆动。在挡板的两侧各安装一个弹力一致的弹簧（弹簧的弹力能够拨动行程开关），这样挡板就始终停留在中间位置。挡板的最高点在安装初应控制好，最高点应当超出滚轮中心点一定的高度，确保能够来回拨动开关。挡板安装在地面上的位置与电缆的起点水平距离应该等于行程开关与中间换向电缆导轮的水平距离，见图3。

3 卷筒、电机的选用

3.1 卷筒直径的确定

原先电缆卷筒的内径为0.6 m，记为d；使用电缆的直径为0.03 m，记为d0；电缆被卷一圈后，直径增加2倍的d0。因此当卷过n圈电缆后，电缆的的直径为dn=d+2nd0。此为等差数列，其求和公式为Sn=nd+nd0+n2d0。

电缆总长度为L=πSn根据要求大车行走的最大距离为200 m，选用中间供电，因此电缆的总长度约为100 m。带上数据，即100/π=0.6 n+0.03 n+0.03 n2，求解取整得n=24。则电缆的的直径为d24=0.6+2×24×0.03=2.04。为考虑卷筒在卷电缆时难以紧密，因此卷筒的外径定为2.5 m。

3.2 选用合适的卷筒

根据经验公式计算驱动力矩T=Km（h+rmax）grmax。式中，K为系数，m为每米电缆的质量，h为卷筒安装中心高度，rmax为卷筒最大半径。

取K=1.5，m=4 kg/m，h=1.5 m，rmax=1.25 m，g=9.8 m/s2。

求得T=202 Nm。

根据以上综合计算，同时考虑卷筒自重对驱动力矩的影响，可选T1D-Ⅳ型电缆卷筒。其基本参数如表1所示。

3.3 选用合适的电机

目前，大多数电缆卷筒均采用力矩电机驱动。卷筒卷电缆时要求恒张力恒线速度传动，即拉力F恒定，且线速度v恒定，因此驱动的功率p=Fv为定值；又因驱动功率为转速与转矩之积，则p=nT为定值，由此得出此负载的机械特性为一双曲线。如图5所示，力矩电机的机械特性其中一部分（图中阴影部分）较适用于此条件。考虑一部分扭矩的储备，选用堵转力矩为4 Nm的YLT型堵转三相力矩电机。因根据转速要求，卷筒所配的减速器减速比为55，折算到卷筒上的转矩为4×55=220 Nm>202 Nm，满足使用要求。

4 安装和调试

①电缆卷筒必须水平安装。找正水平，保证卷筒的轴心线与门式起重机方向垂直，用螺栓固定或焊接在门式起重机适当的地方。

②试机前，检查电源电压及载荷电流与卷筒的相应参数是否匹配，所有固件是否紧固。

③试机时必须先调整好卷取力矩，力矩不宜调得过大，力矩过大不但会影响电缆的使用寿命，而且极易导致卷筒电机过载烧毁。

④试机时，如果卷筒反转，可将卷筒电机电源线反接即可。

5 结 语

改进后，电缆卷筒再未出现电缆卡死现象，电缆也再未拉断，延长了电缆的使用寿命，消除了因电缆破裂而导致的漏电隐患，为工作的安全提高了保障。

当然这样的改进仍然有一些不足之处；例如，选用选用轴向单排电缆卷筒，必然会增加卷筒的直径，卷筒的力矩也跟着增大，对电机的选择要求也就更高，生产的用电量也将增大。

电缆卷筒篇2

【关键词】6KV母线接地；原因分析；防范措施

引言

广东粤电云浮发电厂C厂为2×300MW“上大压小”循环流化床燃煤机组，其6KV系统采用中性点电阻接地方式。正常运行时6KV系统电源由发电机出口厂用分支引接，通过高压厂用分裂变压器供电；备用电源正常运行取自220KVⅡ组母线，经#1启备用变压器降压至6KV做备用。

1 事件经过

2012年11月8日17：58：04，#5机组6KV厂用电A段失电，工作电源进线开关6251跳闸，备自投不成功，A段所带负荷全部跳闸；锅炉#1、2一次风机油泵跳闸2秒后自启，#2一次风机油站发重故障信号，#2一次风机首先跳闸；17：58：14#1一次风机跳闸信号发出，#5炉MFT动作，按灭火不跳机处理。

18：08检查#5机发变组A、B套保护装置告警信号为“A分支零序过流I段”保护动作。

18：10燃料专业告#2斗轮机动力卷盘的电缆出槽而磨损导致短路，立即隔离#2斗轮机，合上#5机6KV系统厂用电A段备用电源进线开关6050，恢复6KV厂用电A段供电正常，逐步恢复各厂用系统及辅机运行。

18：25，检修到场检查发现6KV动力卷筒电缆已被压到卷轴上，电缆已接地爆开。

11月9日4：15，检修对破损的电缆缚接好，经耐压试验绝缘合格，通知运行送上#2斗轮机电源。6：30，试运#2斗轮机，正常投入备用。

2 原因分析

（1）燃料#2斗轮机动力卷盘的电缆出槽而磨损导致接地短路导致整个事件的发生。

斗轮机动力电缆卷筒工作原理：动力电缆卷筒是由电动机将动力传至磁滞联轴器，再经减速后，将放大后的力矩传至电缆卷盘进行工作。电缆卷筒工作时，电动机始终向收缆方向旋转。当斗轮机远离供电电源点时，通过对电缆的拖拽克服磁滞联轴器的磁场扭矩，使两盘之间产生滑差，把卷盘上的电缆放开。由于“磁耦合”的存在，磁滞联轴器的磁场扭矩将使电缆在放缆过程中始终保持张紧状态。当斗轮机回行时，对电缆的拖拽力消除，电缆卷筒按照设定卷取方向收缆。简单地来说，在斗轮机移动过程中，电缆卷筒始终保持张力。

斗轮机动力电缆卷筒运行过程：斗轮机移动过程中，电缆卷筒始终保持张力，只有当斗轮机停止移动时，动力电缆卷筒的驱动器才停止转动（比斗轮机行走电机晚6秒停止）。当斗轮机停止移动后，电缆卷筒仍然受到电缆的自重力，为了防止动力电缆卷筒转动，在驱动电机与磁滞联轴器之间有一个单向轴承，防止驱动电机停止时转动。

通过现场查看，电缆出槽位置为电缆卷盘内电缆最多的位置，斗轮机停止移动时，单向轴承承受的反向力最大。单向轴承经过长时间的磨损，反向制动能力减弱，单向轴承无法阻止电缆卷筒转动。电缆在斗轮机停止移动后，电缆盘内的电缆全部滑落到地面上，当斗轮机继续行走时，电缆卷筒驱动器启动工作，由于没有电缆拖拽力以及电缆卷盘的转动惯性，电缆卷盘在收电缆过程中，越转越快，电缆被飞速收入电缆槽中（此实验是在斗轮机停止到卷盘内电缆最多位置时，通过拆除驱动装置，以代表单向轴承失效，电缆滑落地面上，重新装上驱动装置，继续启动斗轮机运行，电缆滑落得出），当速度达到一定速度，电缆开始摆动，最终卷进卷轴内，而此时斗轮机依然在行走，受到地面固定电缆的拉力，最终导致电缆被边角刺伤6KV电缆A相和B相，产生接地短路故障。

（2）根据#5机组故障录播图来看，#5机6KV厂用A分支母线B相完全接地，B相电压接近于零。由于6KV系统是经过电阻接地，接地电阻为100Ω，接地零序电流应为：6000÷1.732÷100=34.6A左右。查看#5高厂变A分支零序过流I段定值21（换算至一次值）A，0.8S；#2斗轮机的零序定值260A（换算至一次值），0.7S。因此#2斗轮机的零序保护未动作，而#5高厂变A分支零序过流I段正确动作造成越级跳开6KV A段。可见#2斗轮机零序定值整定错误造成事件扩大。

（3）#5高厂变A分支零序过流I段动作跳开6KV系统厂用A段电源进线开关的同时，其出口闭锁了#5机6KV 系统厂用A分支厂用电快速切换装置动作，从而导致#5机6KV 系统厂用A段母线失电。

（4）#5机6KV 系统厂用A段失电后，其所接负荷全部失电；#1低厂变的低压侧——厂用380V系统 PCA段也失电。而#5机组的保安A、B段都是设计为优先挂380V 系统PCA段；当其失电时，保安段ATS开关自动切换至380V系统 PCB段供电，切换过程中会有大约200ms的失电，锅炉一次风机油站电源取自保安电源，其控制回路不能躲过切换时间，故造成油泵跳闸进而造成一次风机跳闸，引发#5炉MFT动作。

3 防范措施

（1）由于#2斗轮机故障恢复时间紧，故障点的电缆采用驳接方法进行恢复。由于驳接点环境较差，需尽快采购回新电缆后更换。

（2）在斗轮机磁滞式动力电缆卷筒和控制电缆卷筒装置上各加装一套驱动器，双重保护，防止电缆失去制动而滑下，并加装防护措施防止电缆出槽而滑进转轴内。

（3）对##2斗轮机保护的错误定值进行修改。

（4）在#5机组检修期间完成锅炉一次风机油站控制回路优化改造。

（5）对#5机保安段电源进线电缆进行调整，使#5机380V保安B段优先挂380V系统PC B段运行。

电缆卷筒篇3

Abstract： The control signal transmission way of two reclaimers in Jingdezhen Power Plant is druming drag flat control cable by the cable drum. The production amount of reclaimer's heap and reclaiming is large， the running and rotary frequency is high. Because the dragging of flat control cable on the ground is frequent， and the bad condition and aging operation， so the control signal in warping is very unstable， the cable damage and pulled are frequent. The high failure rate of bucket wheel machine， high cost of maintenance and spare parts have been the problems plague people. Changing the wire transmissio of control signal cable to wireless transmission can makee the operation more reliable， spare the maintenance cost， save the maintenance and spare parts cost and greatly improve the equipment reliability and working efficiency.

关键词：斗轮机；控制电缆；无线控制

Key words： bucket wheel machine；controlling cable；wireless control

中图分类号：C931.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0144-02

0 引言

斗轮机适用于大、中型火电厂、港口等工地的储料场，是堆取散装物料高效、连续作业的设备，在火电厂生产经营中占有举足轻重的地位。景德镇发电厂配置的两台斗轮机，控制信号传输均采用扁平卷缆的方式，投产以来故障频发。我们通过更换电缆型号、地面铺设电缆托辊等改进措施，扁平电缆破损、断线的问题依旧没能到解决。控制信号采用无线通讯后，扁平电缆即可取消，将彻底解决因控制卷缆问题引起的斗轮机故障。

1 设备的运行情况及改造的可行性

1.1 设备使用中的问题

斗轮机与输煤程控室间的信号通信，由安装煤场中间的转接端子箱和斗轮机上的扁平电缆来完成。扁平拖缆通过卷筒电机带动卷盘对控制线进行收放，拖拽拉力对电缆损害很大。斗轮机使用中有下列常见问题：

①扁平控制电缆故障率较高，在使用中经常因控制电缆线损坏引起故障停机。一旦电缆故障将造成斗轮机作业与DCS无联锁，易造成设备和人身的安全事故；

②卷筒电机在使用时因其工作性质电机时刻在起/停状态，工作中发热比较厉害，卷筒电机在工作中故障率较高，卷盘故障造成的故障停机占堆取料机故障停机的1/4；

③滑环容易出现故障，长时间使用后导致密封性变差，进入灰尘及潮气，导致控制信号时有时无，严重影响生产。

1.2 改造的必要性

目前，多数火电厂斗轮堆取料机均采用扁平电缆的控制方式，存在着控制电缆被拉断的突出问题。由于控制电缆长期在室外运行，易造成电缆老化。根据近4年斗轮机的运行和维护情况，平均每年需更换1次扁平控制电缆，频繁地更换控制电缆不仅成本高且增加了维护的时间和人力。卷缆器的卷筒电机及滑环、滚轮等每两年需更换一次，该设备为进口设备，维护量和成本均较高。

1.3 改造的可行性

随着无线通讯的实时性、安全性抗干扰和能耗等瓶颈问题逐步得到解决，无线通讯技术在各种工业联锁控制应用中的影响力以日益增强。经过对其他电厂斗轮机无线控制系统改造使用情况进行考察，证明采用无线控制系统替代信号电缆操控斗轮机堆取料运行效果良好、安全、可靠，完全满足生产现场的各种技术要求。

2 改造方案

①根据现场的实际情况，本着先进性，简洁性，可靠性为主，兼顾经济性的设计原则，分别在#1转运站顶部和#1、#2斗轮机上配置无线通讯装置。为了尽可能不改动原有的控制系统，且让系统尽量简化，采用的无线通讯装置为无线I/O的形式。将机上原有的通过卷缆给到输煤集控的信号现在接到机上无线系统中的无线I/O上；输煤集控室原有通过卷缆接到机上PLC的信号现在接到#1转运站顶部的无线系统的无线I/O上。这样从硬件接线的形式上完全取代了原有的卷缆有线系统。#1转运站顶部的无线通讯装置作为主站，通过无线通讯链路向斗轮机上的从站发送联锁控制数据，斗轮机上的从站接收到数据后，通过机上程控PLC来控制斗轮机的一些作业（如斗轮皮带联锁）；斗轮机的一些运行信号和联锁信号也由机上PLC通过无线通讯链路返回到主站（如地面皮带联锁）。此系统取代了卷缆，实现了无线通讯传输的技术要求。

②在#1、#2斗轮机上部配电室顶部各安装一套无线通讯装置（从站），#1转运站顶部安装一套无线通讯装置（主站）。重新放置信号电缆将#1转运站程控站（输煤程控）与主站IO模块相连。

③无线控制改造系统图如图1所示。

3 改造后的效果

①控制系统免维护，安全可靠、性能稳定。

2014年10月改造至今，无线通讯装置运行稳定，未出现任何故障。两台斗轮机运行连锁信号稳定可靠，未出现因连锁信号丢失或错误引起设备故障停机的情况。

②抗干扰性能强，且不会对其他设备产生干扰。

我厂地处江南地区，天气变化多，大风、暴雨、雷电、高温灯各种气候均未影响设备的安全稳定运行。

③对原有系统没有任何改动，斗轮机驾驶操作及输煤程控画面无变动。

无线通讯传输系统对于斗轮机及程控PLC控制系统是“透明”的，可以看作是无形的网线、光纤或者硬接线。只是传输介质和方式由有线变成了无线。对于控制系统来说，不需要针对无线系统做额外的编程或配置，画面及操作均无任何变动。

④系统改造后，不但完全满足现有运行需要，还极大地提高了斗轮机的可靠性，减少维护成本。

两台斗轮机每年需更换一根扁平控制电缆，卷缆器及其换向器需检修一次，仅仅上述两项每年需花费12万元左右。无线改造后，卷缆器、扁平电缆均拆除，新增的无线通讯装置未进行任何维护工作，改造后未产生任何检修和材料费用。

4 结束语

无线通讯系统改造后，实现了无线控制系统替代扁平控制电缆传输信号。无线信号安全、可靠、准确，完全满足生产现场的各种技术要求，从根本上解决有线传输给斗轮机运行带来的设备缺陷，提高了工作效率，降低了维护成本，保证了斗轮机运行的可靠性。

参考文献：

[1][美]Theodore S.Rappaport.无线通讯原理与应用[M].二版.周文安，付秀花，王志辉，等译，北京：电子工业出版社，2006.

电缆卷筒篇4

1 堆料机型号

DB220/12 侧式悬臂堆料机。

2 用途

由上料胶带机运来的原煤等物料，卸到堆料机悬臂上的胶带机上。堆料机一边行走，一边将物料卸到场内，形成分层的人字形料堆，完成第一次混匀作用，以备取料机取走。

3 主要技术性能参数

3.1 物料特性

堆积物料：原煤；物料粒度：0-30mm；物料容重：0.75-0.95 t/m3；休 止角：38°；料堆宽度：17m；料堆高度：6.641m；料堆截面积：53m2；环 境：室内；动力电源：380V 50Hz；控制电源：220V 50Hz。

3.2 堆料机性能参数

堆料能力：220t/h；堆料方式：人字形堆料法；均化效果：≥10；行走驱动装置（轨道中心距：3.2m，钢轨型号；43kg/m，行走速度：20m/min，车轮直径：500mm，车轮轮压：（最大）15t）；三合一减速器型号：QSC16-128（功率：3KW；转速：960r/min）。

驱动装置数量：2台

悬臂部分：（悬臂长度：17.1m）

悬臂胶带机：（胶带机带宽：650mm，胶带机带速：2.0m/s，头尾轮中心距：14m，驱动方式；电动滚筒式，电动滚筒型号：WDI-7.5-2.0-650-500，驱动功率：7.5kW。

变幅机构：（变幅角度：-14°-14°，驱动方式：液压驱动，变幅液压站功率；3kW，变幅油缸行程：≥1000mm，变幅油缸速度：0.3-0.6m/min，油缸活塞杆直径：？准90mm，油缸活塞直径：？准125mm）。

来料车：倾角： 16°，车轮轮距：7.5m。

来料胶带机：胶带机带宽：650mm。

胶带机带速：

动力电缆卷盘：JDO-300（D）-T，电缆规格：YCW3×16+1×6，电机功率：1.5kW

控制电缆卷盘：JDO-650（D）-KT37，电缆规格：CEFR（37×1.5），电机功率： 1.5kW

控制方式：PC程控、手控

总装机功率：28kW

4 基本构造和工作原理

堆料机主要由：1）悬臂部分；2）行走机构；3）液压系统；4）来料车；5）轨道部分；6）电缆坑；7）动力电缆卷盘；8）控制电缆卷盘；9）限位开关装置等组成。

4.1 悬臂部分

悬臂架由两个变截面的工字型梁构成。横向用钢板连接成整体。工字型梁采用钢板焊接成型。

悬臂架上面安有胶带输送机，胶带机的传动采用电动滚筒。张紧装置设在头部卸料点处，使胶带保持足够的张力，张紧装置采用螺旋张紧。胶带机上设有料流检测装置，当胶带机上无料时发出信号，堆料机停机。还设有打滑检测器，防跑偏等保护装置，胶带机头、尾部设有清扫器。头部卸料改向滚筒处设有可调挡板，现场可以根据实际落料情况调整挡板角度、位置来调整落料点。

悬臂前端垂吊两个料位探测仪。当料堆与探测仪接触时，探测仪发出信号， 传回控制室。控制室开动变幅液压系统，通过油缸推动悬臂提升一个预先给定的高度。两个探测仪，一个正常工作时使用，另一个用作极限保护。

液压缸尾部通过球铰铰接在三角形门架的下部。

在悬臂与三角形门架铰点处，设有角度限位开关，正常运行时，悬臂在-14°-14°之间运行；当换堆时，悬臂上升到最大角度14°。

4.2 行走机构

行走机构由三角形门架和行走驱动装置组成。三角形门架下端外侧与一套行走驱动装置（摆动端梁）铰接，内侧与一套行走驱动装置（固定端梁）刚性连接成一体，每个端梁配一套驱动装置，驱动装置共两套。每套驱动装置由一台三合一减速电机驱动。驱动装置实现软起动、延时制动。

三角形门架下部设有平台，用来安装变幅机构的液压站。

4.3 来料车

来料车由卸料斗、斜梁、立柱等组成。卸料斗悬挂在斜梁前端，使物料通过卸料斗卸到悬臂的胶带面上。斜梁由两根焊接工字型梁组成，横向通过4根大小立柱支撑。大小立柱之间用工字型梁联接，工字型梁和斜梁之间又支撑2根小立柱。这样可保证卸料车的整体稳定性。工字形梁上安有电气柜、控制室以及电缆卷盘。斜梁上设有胶带机托辊，前端设有卸料改向滚筒，尾部设有防止空车时飘带的压辊。大立柱下端装有四组车轮。

4.4 液压系统

液压系统实现悬臂的变幅运动。液压系统由液压站、油缸组成，液压站安装在三角形门架下部的平台上，而油缸支撑在三角形门架和悬臂之间。

4.5 电缆卷盘

1）动力电缆卷盘由单排大直径卷盘、集电滑环、减速器及力矩堵转电机组成。外界电源通过料场中部电缆坑由电缆通到卷盘上，再由卷盘通到堆料机配电柜。

2）控制电缆卷盘由单排大直径卷盘、集电滑环、减速器及力矩堵转电机组成。主要功能是把堆料机的各种联系反映信号通过多芯电缆与中控室联系起来。

5 操作

本堆料机采用三种操作方式，即自动控制、机上人工控制和机旁（维修）控制。 每种操作是通过工况转换开关实现的。

5.1 机上人工控制

机上人工控制适用于调试过程中所需要的工况和自动控制出现故障，操作人员在机上控制室内通过控制堆料作业。当工况开关置于人工控制时，自动、机旁（维修）工况均不能切入，机上人工控制可对悬臂上卸料胶带机、液压系统、行走系统进行单独的启停操作，各系统之间失去相互连锁，但各系统的各项保护仍起作用。

5.2 自动控制

自动控制方式下的堆料作业由中控室和机上控制室均可实施。当需要中控室对堆取料机自动控制时，操作人员只要把操作台上的自动操作按钮按下，然后按下起动按钮，堆料机上所有的用电设备将按照预定的程序起动，整机操作投入正常自动运行作业状态。在中控室的操作台上，通过按动按钮可以对堆取料机实现整机系统的起动或停车。在自动控制状态下起机前首先响铃，起动顺序是：

1）起动悬臂上的卸料皮带机；2）起动液压系统；3）起动堆料皮带机；4）起动电缆卷盘；5）起动行走机构.

正常停车顺序：

1）停止上料皮带机；2）停止悬臂上的卸料皮带机；3）停止行走机构；4）停止电缆卷盘。

5.3 堆料工艺的实现

5.3.1 堆料机预定完成正常堆料过程时，首先应将堆料机置于手动工况位置，手动操作行走至一料场的固定堆料点（即远离料场中心的料堆中心点），并将堆料臂下降到最低点。然后选择堆料方式。正常堆料时，应选择自动操作方式。

电缆卷筒篇5

关键词：电气控制，绞车，拖体

一．拖体绞车功能设计需求

在拖曳式多参数剖面测量系统的定型研制中，为满足系统整体小型化安装和使用的需要，拖体绞车采用了双层导流套排缆的设计方式，提出了对绞车实时的张力、缆长和缆速等信号进行的测量显示的要求，并要提供和上位机的数据通信功能，以便系统总控软件对绞车的状态信息进行远程实时监控和采集。本电气控制设计主要通过PLC的模块化功能设计，保证了绞车所需功能的实现。

二．绞车的基本电气控制特性

拖体绞车采用了SEW变频电机和变频控制器。SEW电机具有变速稳定、噪声小、体积紧凑等优点，特别是减速机的工艺水平和齐全的型号满足了多领域的应用需求。

在电气控制功能方面，SEW电机可以采用专用的变频器控制，也可采用第三方的变频控制设备。SEW的变频器附带有专用的配置软件，多样的控制连接总线，便于构成多电机系统或者复杂的工业控制系统。绞车电机的工作参数可以通过变频器扩展面板或者上位机的配置软件来连线进行。

根据绞车工作基本需求，在绞车控制柜面板上设置正、反转，变速调节，紧急停车等控制按钮，另外根据人性化的工作需要，对电源连接和系统功能正常设置监视灯，以便于操作人员及时了解绞车的工作状态，分析解除系统故障。

三．绞车的扩展电气控制功能

绞车设备中为采集收放缆长度以及拖缆所受张力的信息，添加了缆长测试单元和力传感器。针对绞车的双层排缆结构和力传感器安装特性，传感器数据的修正和放缆状态相互关联。由此设计了缆长和张力的采集和自动修正程序，保证了绞车参数的准确可靠性，满足设备正常工作需要。

1、缆长和缆速测量

缆长测量是根据电机转动的圈位信号换算而得。在电机上安装了编码器，能随着电机的转动情况产生脉冲信号，PLC中的计数单元对脉冲信号进行计数处理，换算出电机转动圈数对应的走缆长度。

缆速的测量的是根据定时间隔算得的缆长变化量，通过PLC的间接计算获得。

这其中，由于绞车采用了双层排缆技术，两层排缆卷筒的直径有较大差异，需要在排缆卷筒切换前后，更替缆长计算的参数，保证获得的数据准确性。在实际设计中采用了固定缆长自动切换和手动缆长切换两种方式，在绞车缆长切换位置基本不变的情况下，在固定的缆长位置切换计算参数，自动获得缆长和缆速信息，而在绞车缆长切换位置存在较大误差时，允许手动修正排缆切换点，保证误差的及时消除。

2、张力测量

在绞车卷筒出缆位置和前端导缆轮之间添加了固定位置的测力轮，测力轮的轴直接采用了一个力负载传感器，通过配套的后置放大电路，将信号以电平方式传给PLC的AD转换单元，从而获得张力信号。

张力测力轮的安装方式和张力的修正密切相关。张力的准确修正需在传感器安装固定以后，通过实验测试实际拖缆张力和传感器测得的法向应力，比较相互间关系，通过插值拟合获得准确的修正公式。绞车排缆卷筒的直径变化，也会使修正公式发生变化，在实际应用中要对不同卷筒分别进行张力拟合，还需和缆长换算一样，同步卷筒的切换状态，实现张力修正公式的自动切换。

3、显控通信功能

为使绞车操作人员及时获得绞车收放缆过程的状态，通过在控制台面板上添加触摸显示屏将PLC获得的缆长、缆速及张力信号及时反馈给操作人员。通过在PLC上添加通信单元，将信号数据以485方式传送给远端的上位机，来进行远程监控和信息保存。

四．绞车电气设计经验

在绞车的实际加工生产和调试过程中，结合实际的生产和测试条件，对绞车的各项设计功能进行了及时的调整和改进，不仅保证了产品更好的质量和性能，并且获得了许多有益的设计心得和经验。

1、系统的选型

本套设计方案的实施，选用了三菱公司的PLC产品。三菱PLC在中国市场上得到非常广泛的应用，产品的众多系列品种保证了整套电气设计功能的实现便利性和灵活性，对于系统设计的功能扩展和可靠性保证起到了很好的保障作用。

2、PLC编程的方法

绞车的扩展功能多利用PLC来实现，在PLC的算法设计上类似于单片机的底层编程方式，需要对PLC的硬件性能和工作特殊方式较深入的了解，在算法的实现上要更多考虑到系统优化。如在缆速的换算过程中，由于要在更新速率和显示精度上达到匹配协调，需要充分了解计算单元的精度位数，实际问题出现的数据范围，调整计算次序来保证运算精度。

3、张力换算方法

准确的进行张力测量是一个程序复杂，实践性强的问题。要获得准确的张力，不仅要有好的传感器，还要有好的设计安装，最后还需要有一个细致的测试修正过程。在本绞车设计中，张力传感器采用瑞士的LB系列轴应力传感器，该传感器本身具有良好的线性精度设计，应力变化的准确性非常高。绞车的张力测量设计采用了缆对压力轮法向压力的方式，通过设计的定角度安装位置，保证了对缆张力转化参数的一致性。在后期的张力校准调试中，对两层卷筒分别进行了多工作位置，多导向轮角度的工作张力测试，最后获得的拟合公式仅采用一次多项式就达到了设计指标提出的±10%测量值误差的精度。

五．绞车电气设计的改进提高

双层导流套排缆绞车的设计是拖体绞车的创新设计，在这第一次设计中难免存在不尽完善的地方。作为电气控制设计部分能够改进和提高之处有很多。

l电气接插件的选型和改进

绞车电气由于初次设计，对于配套成熟产品的选型方面了解得不够深入，选用的电气、信号接插电缆都限于点对点连接，这样在绞车的电缆拆装方面有不够方便简洁的问题。绞车电机本身的控制电缆就有四组：电源三相进线、电机控制的三相线、刹车控制线、风机三相线，外加传感器的编码器线和张力传感器线，以及和远端通信的信号线，堆在控制柜后的电缆就密密匝匝。在安装和拆卸时不仅繁琐，而且容易出现错误。如果采用了合适的接插设备，不仅在安装上简便、安全，而且外观上也整齐大方。在产品的专业性上就显得更为到家。

l软件的设计和优化

基于PLC的软件设计，专一性比较强，程序的优化提高的需要有一定时间的应用熟练和磨合提高。同样功能的软件，在代码上的优化，小则提高运行的速度和效率，大则可以避免出现bug和系统错误的危险。要开发出人机界面友好，简洁易用的软件也需要多了解真实工作中操作习惯和安全规范，绞车软件的完善提高也需要经历这样一个应用－反馈－改进的过程。

电缆卷筒篇6

【关键词】张力绞车 电液比例控制 控制特性

张力绞车又称为卷扬机，是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的大型起重设备，具有一个或数个水平安装可卷绕绳索的卷筒或绞缆筒的机械，工作原理如图1所示，通过卷筒正反转对负载进行提升、释放。其控制系统主要由张力、速度传感器；张力控制器；机械执行机构三部分构成，其中执行机构包括驱动装置、传动装置、排缆卷筒。张力控制器是控制系统的核心单元，通过对张力、速度传感器采集的数据信号进行处理，与初始设定张力值进行比较，根据系统对张力控制的要求，设计合理的控制算法，得出张力补偿信号并发送至执行机构，从而实现张力调整。

张力绞车广泛应用于工程机械、矿山机械、港口机械以及海洋平台等领域。在矿山采掘、运输场合，绞车是重要的辅助设备，用于矿山竖井或斜井中物品、人员调度，使用过程中，要求绞车有很高的平稳性、安全性；在港口机械场合，常见的集装箱起重机、港口装卸门座起重机等重型器械，也都主要采用张力绞车作为其执行部件，在这样的场合中，要求绞车具有灵敏的调速性以及很高的安全性；在海洋开发领域，张力绞车用于战舰拖拽声呐等军事器械，工作过程中，要求张力稳定、具有灵敏的调速性以及很高的安全性。

在大惯性负载作用下，张力绞车系统在启动、加速、减速等运动过程中，缆绳张力是否能够保持恒定，避免出现较大范围波动、振荡，是系统安全性、稳定性的直接影响因素，因此张力绞车控制系统的稳定性至关重要，由于对张力的控制调节影响系统整体工作效果、人员安全，其准确性、灵敏性同样重要。

本文从张力绞车驱动方式、控制方式、负载特性三个方面对张力绞车系统进行概述。在对张力绞车系统进行分类分析基础上，对张力绞车控制方式进行分析比较，就电液比例技术在张力控制上的应用及控制特性进行综合分析，进一步阐述张力绞车控制系统的发展趋势。

1 张力绞车控制系统分类

根据驱动方式，张力绞车控制系统可分为以下三类：直流、交流电动机驱动、磁粉离合器驱动、液压马达驱动，构成了电动机张力控制系统、磁粉离合器张力控制系统、液压传动张力控制系统。

1.1 电动机张力控制系统

由于电动机控制技术较为成熟，在目前的张力控制系统中应用最为广泛。

直流电动机张力控制系统，具有优良的调速性能，即使在大负载作用下，仍可实现平滑、大范围的无级调速；并且具有较大的起动力矩，过载能力大，可承受频繁的负载冲击。但此方式启动电流大，对电动机使用寿命有不利影响；同时，直流电机存在换向器，与电刷之间有摩擦，会产生一定死区，出现火花。

交流电机调速系统，由于其具有灵敏的响应速度、高精度的变频调速性能、节约能源等优势，同样广泛应用于张力控制系统。因此交流电机驱动方式成为今后张力控制系统主要的发展方向之一。但是，工作时需要对电动机电源电压、电枢电流、激磁电流等物理量进行调节。

1.2 磁粉离合器张力控制系统

磁粉离合器属于电磁离合器，是20世纪70年展起来的一种动力元件。根据电磁原理，利用磁粉传递转矩，激磁电流与传递转矩在大范围内成线性关系。其工作原理如图2所示，磁粉存在于储粉腔及工作缝隙中，主动转子高速旋转，当线圈不通电时，磁粉在离心力的作用下附着在主动转子内壁上，主、从动转子不接合，从动转子不受力，不转动。当线圈通电时，加载激磁电流，磁粉粒子在磁场作用下被磁化，从而形成“磁粉链”，主动转子旋转，通过磁粉传递的电磁力驱动从动转子，实现转矩传递，可传递的转矩大小由激磁电流强度决定。磁粉离合器同步、滑差、制动等不同状态由激磁电流的大小控制，固定从动转子便可使其成为磁粉制动器。

磁粉离合器的特点主要有：

1.2.1 可实现线性调速

激磁电流与其传递的转矩在较大的范围内均成线性关系，因而可方便地调节电流大小以实现电机的线性调速。

1.2.2 具有恒转矩特性

由于传递的转矩由激磁电流决定，因此即使电机滑差转速发生改变，其传递的转矩仍可基本保持不变。

1.2.3 可实现无级调速

与传感器及控制线路配合，便可实现无级调速，其变速范围大、变速过程平滑、转速稳定，可较好的在高转速系统中实现速度微调，适用于中小功率的调速系统。

由于磁粉离合器具有上述优点，在工业中得到广泛应用，但同样也具有部分缺点，例如：散热性能较差、在滑差情况下效率低下、寿命不长等，因此主要应用于小负载张力控制系统。

1.3 液压传动张力控制系统

随着液压技术不断提高，液压传动驱动下的张力控制系统发展迅速。在大惯性负载张力控制系统中，液压传动方式主要优点：

1.3.1 大力矩传递

相对于普通电气装置，液压传动装置更加轻量化，在同等体积下，液压传动装置可输出更多的功率，且具有良好的动态性能。

1.3.2 优良的调速性能

在运行中可实现大范围无级调速。

1.3.3 较长的工作寿命。

由于液压系统的传动介质为液压油，工作的同时对液压元件起到作用，提高液压元件使用寿命，同时液压马达具有转动惯性比大、频响快的优点，适用于快速启动、制动、频繁换向的系统。

1.3.4 液压传动系统便于实现过载保护，具有较高的安全性、可靠性

通过分析比较，液压马达驱动方式更适用于大负载张力控制，由于电液比例控制技术具有上述优势，已成为目前大惯性负载张力控制系统的主要方式之一。

2 张力系统自动控制方案

张力控制在工程应用中包括恒张力控制、变张力控制，均要求张力控制稳定性高，抗干扰性能强，安全性高，实现上述要求的关键在于张力控制器的设计，根据自动控制原理，可将控制器分为闭环、开环及复合控制三种。

2.1 闭环张力控制系统

闭环张力控制按张力的偏差进行调节，形成张力反馈控制，任何属于闭环范围内的张力扰动，系统均可通过控制器作用得到补偿。因此闭环控制在对张力控制要求高的系统中被广泛采用。但完全闭环控制需要使用元件较多，使控制线路复杂，导致系统设计繁琐，大大提高控制成本。

2.2 开环张力控制系统

开环控制系统由控制器与被控对象组成，包括直接式开环、间接式开环两种。直接开环系统不存在由输出端到输入端的反馈通路，因此，又称为无反馈控制系统；而间接式开环则存在部分反馈补偿。

由于不存在反馈环节，直接开环系统控制效果完全取决于系统输入量，与之对应，产生系统输出量，这样情况下，系统中动力元件的精度至关重要。由于没有反馈补偿控制，系统在受到外力扰动时，无自身调节作用，且系统响应时间较长，虽然如此，但其整体结构简单、成本低廉，因此适用于精度要求不高、外力扰动小的控制系统。

间接式张力控制系统，在无反馈控制系统基础上，对部分可确定的扰动进行相应补偿，提高系统张力的稳定性。实际工作中，扰动具有较大不确定性，扰动补偿主要针对可以确定的、起到主导作用的扰动进行补偿，提高系统精度、张力稳定性。

2.3 张力复合控制系统

复合控制系统同时包含按偏差控制的闭环方式和按扰动或输入控制的开环方式。主要设计理念为：针对主要可确定的扰动，采用补偿装置进行扰动控制；对于剩余偏差，在扰动控制的基础上，设计反馈环节实现偏差控制，两者结合，以使系统输出张力保持于期望值内。

3 张力控制方案

电液比例技术是目前大负载张力控制的主要方式，其基本工作原理如图3所示，由图1可知，系统的张力控制单元为卷筒，即张力绞车。根据电液比例系统设计理论，张力控制可采用两种方式：调压方式，图3中的比例换向阀只起换向作用，在回收工况下，比例换向阀工作于右位，出口比例溢流阀提供较小背压，工作时马达输出转矩由进口比例溢流阀压力值进行调节，从而实现张力调节；调速方式下，马达转速取决于比例方向阀阀芯开口大小，因此通过控制比例方向阀阀芯开口度可间接实现张力控制。

由于绞车转动速度较慢且保持稳定、卷筒半径较大，其转动惯量、绞车卷绕半径在一定时间内可看做恒定。

3.1 调压方案控制特性

采用调压方案进行张力控制时，比例换向阀只起到换向作用，对系统进行受力分析，列出张力绞车力矩平衡方程；通过液压马达输出转矩方程以及胡克定律得出系统在负载回收工况下的开环调压传递函数：

（1）

式中，q：液压马达排量；K：牵引缆绳弹性系数；B：油液黏滞系数；i：机械结构传动比；R：卷筒半径；J：卷筒转动惯量。

调压方案的开环控制框图如图4，经过分析总结，调压方案具有以下3点控制特性：

（1）系统具有自身调节能力。在卷筒的转动惯量、卷绕半径均保持不变的情况下，若输出转矩保持不变，那么根据转矩平衡原理，即使缆绳的线速度受外力作用发生变化，系统仍可自身调节最终达到稳态，由于调压方案自带“反馈”调节，其稳定性较高，适用于恒张力下的开环控制。

（2）系统的阻尼比为。由公式可以看出，系统阻尼比与转动惯量成负相关，其动态性能控制特性较差。

（3）在变张力控制系统中，采用调压方式，则系统的压力随张力的变化而变化，在张力增加的情况下，系统的工作元件在高压下容易过分损耗，影响其使用寿命。

3.2 调速方案控制特性

调速方案通过调节比例换向阀阀芯开口来调节马达转速，主要遵循胡克定律，系统控制需满足：

（1）使介质上的张力达到指定张力；

（2）使张力的变化量为零。

忽略系统的泄露，进行受力分析，列出负载力矩平衡方程，进行液压回路分析，列出比例换向阀流量方程及液压马达流量连续性方程，整理得出回收工况下调速方案的传递函数：

（2）

式中，kq：流量增益；kc：流量压力增益，采用调速方案的张力系统开环控制框图如图5。

调速方案中主要控制元件为比例换向阀，其滑阀特性直接影响系统的动态稳定性。

恒张力控制过程中，需保持输出张力恒定，系统最初达到稳态时，即缆绳张力达到设定张力值，此时缆绳收、放的线速度应保持相等，液压系统中流量保持恒定，即比例换向阀阀芯开口恒定，马达两腔压差恒定。随着缆绳不断回收，卷筒卷绕半径、转动惯量均有微小增加，使马达两腔压差增大，若比例换向阀阀芯仍保持不动，则系统流量减小，在此基础上，若缆绳线速度保持不变，则满足张力控制特性；若缆绳线速度发生改变，则需调节比例换向阀开口大小，由此会影响系统整体动态性能。

在释放工况下，负载拖动绞车，为了保证缆绳上张力保持恒定，应施加制动转矩，此时，比例换向阀工作于左位，通过调节出口比例溢流阀压力值调节马达转矩，实现张力控制。调压方式稳定性较高，在大负载张力控制中有突出的优势，但其工作时的动态性能需要提高，这一部分可作为日后研究的重点；调速方式灵敏度更高，但不适用于大负载张力控制，不适用于需要制动转矩的释放工况。

4 小结

近年来，张力绞车系统发展非常迅速，在小负载方面应用形式多种多样，但在大惯性负载工程应用中，领域张力控制方案及控制特性仍为研究重点难点。本文针对目前已应用的张力绞车控制系统，从驱动方式、控制方案、控制特性进行分析综述。探讨了较为适用的自动控制方式，张力控制的调压方案与调速方案的控制特性，在不同情况下应采用的控制方式。其中电液比例张力控制系统调压方案较于调速方案更为成熟，应用更加广泛，但调压方案的动态性能仍有较大的提升空间，可作为张力控制日后主要的研究内容。随着自动控制技术的快速发展，张力绞车控制技术将会越来越完善，其控制效果将会更佳稳定、灵敏，并带来显著的技术、经济效益。

参考文献

[1]范国宏.电控排缆绞车电液控制系统研究[D].浙江大学（硕士学位论文），2003（01）.

[2]钟天宇.大惯性负载双向电液比例张力控制系统研究[D].浙江大学（硕士学位论文），2006（12）.

[3]杨振兴.恒张力复合控制系统及仿真[J].中南工业大学学报，1995，26（3）：398-401.

电缆卷筒篇7

阐述该起重机的设计：

基于现代化生产的需要，起重机的优化设计显得尤为重要，好的设计方案可以在充分保证客户用途的情况下，使整机性能得到改善，节省钢材及加工成本，提高经济效益。

根据用户需求，从实用性、先进性、安全性、环保性、节能性出发，选型为单梁葫芦门式起重机。

起重机的技术参数、工作原理、性能特点以及控制系统要求，经过先进合理的设计，使整机性能及结构更趋合理，使整机成本大幅度降低，使社会效益得到增强。

2008年，在江苏扬州一家起重机厂工作时，我为泰州一家造船厂设计制造一台起重量；20吨+20吨=40吨，跨度；56米，两边悬臂各10米，主梁长共76米，起升高度；28米单梁门式起重机。此起重机，大起重量、大跨度、大起升高度，是罕见的。

一、技术参数：

起重量；20t+20t

跨度；56m

两边悬臂长；各10m

起升高度；28m

工作级别；A4

操作方式；驾驶室操作

两台葫芦同时运行、同时升降，又可单独操作。

起重机自重183吨

材料；Q235

二、主要结构

门式起重机由门架、大车运行机构、驾驶室装置、电力拖动装置、葫芦供电系统，大车运行纠偏装置、锚定机构等组成。

1.门架

门架为一根主梁，一对上横梁(分刚性支腿相配、柔性支腿相配)两根刚性支腿，两根柔性支腿，两根下横梁组成。

设计是门式起重机满足制定工作能力所需要的强度，刚度是门式起重机设计所需解决重点问题。

通过设计计算，主梁结构形式为上宽1560mm，高为3000mm，下宽718mm，为电动葫芦行轨，是45#工字 钢的!

2.底部为16mm钢板。

主梁由腹板、侧板、承载腹板及运行轨均为内隔板相连接，形成上宽下窄结构，上宽是为保证大跨度起重机水平刚度的，下窄是保证电动葫芦沿主梁轨稳定运行。

因主梁自重83吨及额定起重40吨，这对上横梁与主梁结构相连存在焊接强度问题。上横梁分段在主梁两边焊接，内连接隔板，连接部位因焊接造成内应力，强度及刚度无法保证。

经过思考和计算，我采用了在主梁上按上横梁截面尺寸开洞，分别将整体上横梁串入主梁洞至中，上横梁中隔板与主梁腹板所对应。使上横梁四边与主梁腹板焊接(图所视)使上横梁整体性、稳定性，强度得以保证。

3.行走机构的传动

行走机构设计是根据门式起重机整机的重量，考虑到工作的环境条件，选择电动机，减速机及制动器。在以前门式起重机运行机构设计中，电动机和减速机之间的连接通常使用的是弹性联轴器或刚性联轴器，起动和制动时噪声大、惯性力大、故障率高、正常晃动厉害、操作人员工作不舒适，产生不安全感。通过分析，选用偶合器的方案。大大减少了启动、制动时的惯性力，改善了工作性能。

4.动力输入

门式起重机的动力输入是靠动力电缆随门式起重机移动完成的，电缆绕在电缆卷筒上，传统的电缆卷筒收放是靠起重机移动拖拉电缆(弹簧式)电缆本身受力大，易造成电缆损坏。所以在设计中采用了电动式卷筒装置(为堵转式)结构布局合理，改善了电缆在工作中损伤。

5.安全装置

因两台电动葫芦同轨运行，在电动葫芦相对部位安装行程开关，防止电动葫芦运行时发生碰撞。电动葫芦本身已有高度限制器和超载控制器。因跨度大，大车运行端梁上装有大车行走轨道纠偏装置，可保证起重机沿轨道稳定运行。

制造完毕，安装试车，完全达到设计标准及要求，使用户满意。

结束语：

电缆卷筒篇8

【关键词】皮带小车;自动化;应用

1.引言

水厂铁矿小车岗位现场操作布料，由于现场粉尘浓度大，工作环境相当恶劣，是尘肺职业病的高发点位，严重影响职工的身心健康。实施小车自动化项目实现自动布料，是解决此问题的唯一途径，水厂铁矿通过对现场设备的详细调研，解决多项技术问题，合理进行设备选型，最终实现小车自动布料。

2.小车自动布料改造前运行方式及设备状况

2.1 改造前运行方式

水厂铁矿共有2台皮带小车，在皮带系统正常生产过程中，小车沿料仓轨道反复运行，将运行中皮带上的物料通过下料漏斗灌入料仓，供下一道工序用料。改造前在每台小车上安排一名操作司机，司机通过目测的方式判断料仓料位，通过料位情况决定小车的运行与停止，皮带小车运行控制通过操作司机利用按钮对电机进行正反转及停止控制来实现。

2.2 电气设备状况

（1）供电方式

所有小车采用滑触线进行供电，使用角钢做滑线，铁板做滑砣。由于作业现场粉尘大，小车运行过程中振动大，在运行过程中经常出现由于粉尘或振动造成缺相等供电不稳定现象，不能达到可靠供电要求，由于现场有操作岗位在因缺相等原因造成小车接触器释放，当小车滑过不稳定区域后，操作司机可以再次启动电机，不会对设备及生产的稳定运行造成严重的影响。

（2）电机运行控制

小车电机运行控制通过车载电气柜实现，电气柜内安装由刀闸、断路器、接触器、电机保护器等组成的正反转控制电路。

3.改造技术方案和技术要点

3.1 料仓料位及小车位置的检测

为实现小车自动布料，必须准确检测各料仓料位和小车位置，并依据检测数据进行逻辑控制。

（1）料仓料位的检测

根据小车的运行方式，在小车上安装一个料位计，当小车移动和下料时对相应位置的料位进行检测。传感器本身响应时间要短，能够适用于粉尘较大的工作环境，信号的传输要准确、稳定。在皮带小车进行自动控制布料改造中，料位计安装在小车布料漏斗对准料仓的位置，角度垂直向下，控制系统正常工作时将对应位置的料位传到PLC系统。

（2）小车位置的确定

水厂铁矿小车运行范围在50米-200米之间，要实现小车自动布料控制，必须能够实施监控小车位置，小车才能准确选择仓位布料。如果小车布料位置不准确，会发生物料外溢或行驶出规定范围的事故。

在小车位置的检测上，分析对比了以下几种方案：

机械碰触开关;安装在料仓皮带架旁，当布料车运行时碰到机械开关，将产生的动作信号送到PLC，因采用断点检测在开关出现自身误动作或拒动后会出现误报。

旋转编码器：通过安装在车轮上的旋转编码器检测小车的位置，是一种相对定位的接触工作方式，但车轮打滑对定位准确性有影响，另外由于其不能独立与机械设备，导致机械部位检修时可能造成损坏现象。

超声波检测装置：连续不接触检测，适合环境能力差，在距离较远时周围的物体回波干扰距离检测值。

格雷母线：是通过沿行程安装的一条格雷母线，采用电磁感应原理检测小车的位置，优点是安装简单，连续不接触检测，抗污染能力强，防水、油、灰尘、适合条件比较恶劣的环境。

激光测距检测仪：通过检测卸料车相对距离确定位置，检测准确、速度快、安装简单、使用方便，使用于粉尘大的环境。

格雷母线和激光测距检测仪两种设备能够满足小车位置检测的需要，根据与物位计检测设备相接近便于逻辑控制和后期管理的原则，选用激光测距检测仪。

（3）传感器的选型

HYKOL-310x型激光测距传感器，测量范围从0.1米到100米以上，测量精度可以精确到毫米级，专门用于对固定或移动物体距离的检测，同时此传感器对粉尘的穿透力强，能够适用于高粉尘环境，一种传感器能够同时满足两种检测功能的需要。为保证测量可靠性，小车位置的检测上，在运行范围100以上的两台小车上使用双传感器进行双向定位保证精度，对于运行范围在100米以内的两台小车上使用单传感器进行定位，同时四部跑车均安装了反射板，确保在恶劣的粉尘环境下，仍能保持很高的测量精度和可靠性。

3.2 电机驱动设备升级

自动布料应用前，小车电机使用具有正反转控制功能的工频控制电路进行控制，由于电机的启动和停止过程小车驱动单元速度变化较大，扭矩突变性较大，对驱动单元的损伤较为严重，特别是对制动器制动片的磨损较大，因此采用变频器对电机进行拖动改善控制特性。在改造初期使用一台变频器驱动一台电机，存在电机运行不同步驱动轮啃轨烧损变频器的问题，为有效解决这些问题，将一台变频器驱动一台电机的方式，改为一台变频器同时驱动多台电机，成功解决了各驱动轮不同步造成小车啃轨变频器烧损的问题。

在电机控制柜的设计上，保留了工频控制设备，在变频器出现故障无法短时进行恢复的情况下，可以转换到工频运行状态，减少对正常生产的影响。

3.3 移动设备供电的改造

为了解决滑触线供电方式的不稳定性，改用封闭式滑触线供电，但是由于受滑线安装水平方向精度不高，小车轨道不平等因素的影响，仍不能解决供电不稳定的问题，影响变频器以及控制系统工作可靠性，经过比较各种供电设施的结构和工作原理，认为电动电缆卷筒方式适合现场情况，电缆卷筒在工作时电机始终向收缆方向运转，当设备向远离电源点运行时，通过设备对电缆拖拽克服磁滞联轴器的磁场扭矩，使两盘之间产生滑差，把卷盘上的电缆放开，这种理想的卷取特性，能够满足小车双向移动供电的要求，最终选择电动电缆卷筒供电方式解决移动小车原供电方式不可靠难题。利用小车外侧空间位置安装电缆托架铺放电缆，有利于检修人员行走，且环境空间显得开阔。

3.4 控制系统通讯功能

要实现远程自动控制，必须实现对车载设备控制、并将检测信号传输到主控室，在皮带系统实现PLC控制的基础上，小车控制系统增加两个控制站：布料小车地面控制站（安装在地面）和布料小车车载控制站（安装在小车上）。地面站与原系统PLC使用通讯光缆方式进行数据通讯，地面站与移动站间采用无线数据收发器FastLinc810E实现无线以太网与地面站通信，小车上位工控机通过MB+网与原系统PLC相联。

车载站：在小车上设车载站，负责采集小车的运行状态和激光料位计检测数据并发送给车下站，负责接收地面站发出的小车运行控制指令。

地面站：小车下设地面站，负责接收主控室发出的控制信号并发送给车上站，同时负责地面固定设备信号的采集工作，如测距仪，激光保护开关等。

主控室：主控系统PLC接收车下站的信号，与中破轻板皮带、主皮带等相关设备的运行状态相结合，通过分析处理后将控制指令分别发送给车下站及中破轻板、细破轻板、主皮带等相关设备，完成小车的自动控制。

4.保护功能

4.1 现场设备的视频监控

小车自动布料后不需要司机现场操作，但控制室必须能够随时观察现场设备的运行状况，发现异常及时采取有效措施，在小车上安装了一台摄像机，对皮带运行及现场设备情况进行观察，在主控室的监控屏幕上进行监控，同时也实现了系统检测数据与现场实际的比对，对及时发现数据异常避免故障起到了积极作用。

4.2 电动机的保护与监控

为掌握电机的运行状态、减少电机故障，在自动控制系统中将电机的运行电流采集到PLC系统，并通过上位系统设定电机报警值，保证电机不超负荷运行。为防止制动器不能有效打开，导致电机堵转烧损问题，将制动器运行信号采集到控制系统中，实现制动器与系统的连锁运行。

4.3 通讯故障的保护

小车出现通讯故障，不能对小车进行有效控制的前提下，可能导致小车行驶出规定范围，需要对小车的运行范围进行保护，在小车上增设双重限位开关，即在小车两侧安装激光防撞开关，用于检测小车与极限位置的距离，防止小车脱离可控范围。同时在小车横梁轨道上增设行程开关，在小车超出规定范围时行程开关动作，联锁皮带系统停机防止物料外溢。

5.PLC控制器选择及控制逻辑

5.1 PLC控制器选择

随着自动化水平不断提高，施耐德公司已推出内置以太网接口的Twido系列PLC，同时工业以太网技术也非常普及，使得布料小车自动控制信号的传输方式更加简捷、可靠，省去了加装Quantum PLC分站及大量的电缆敷设工作，因此使用施耐德一体型PLC TWDLCAE40DRF对小车进行逻辑控制。

5.2 逻辑控制过程

激光距离检测仪测量小车的实时距离，根据距离确定小车所在的料仓位置，并显示在上位画面。料位计检测小车下料点位置的料位，当小车在料仓上方时，以料位计检测的实际数据确定料仓料位，当小车不在料仓上方时，根据细破机给矿轻板的运行状态和轻板上物料的流量估算料仓的料位情况。

通过小车上位可以选择自动运行和远程手动两种控制方式。

（1）自动运行控制逻辑

主控室集控工根据料仓情况及矿量情况，通过上位监控系统设定料位上限值和下限值，主皮带起动后，皮带小车起动并顺序进行布料，当检测到物料高于上限值时，小车不停机继续运行，当检测到物料低于上限值小车停机布料，当对应料仓下的轻板皮带不运行时，无论料仓料位高低小车均不在对应位置停机下料。当小车运行过程中出现料位低于下限的情况，小车不在进行顺序布料直接运行到该位置进行布料，主线皮带停机后小车停止运行。

（2）远程手动控制逻辑

主控室集控工根据料仓情况，通过上位画面中的左、右、停止三个按钮，控制小车运行与停止，对料仓进行布料。

6.结束语

小车自动化系统改造后，实现了小车远程自动布料控制，为整条生产线自动化、智能化改造升级奠定了基础。通过布料自动化改造，取消皮带小车看管性岗位，提高企业劳产率，对岗位人员身体健康、安全生产提供了有效的保障，此项目具有较高的安全效益、社会效益和经济效益。

参考文献

[1]海可奥.光电测量技术的选择用户手册.

[2]湖南科美达.电动电缆卷筒使用说明书.

[3]Twido可编程控制器软件及硬件手册.

电缆卷筒篇9

《关键词》 烟囱提升模施工垂直控制

中图分类号:TU74文献标识码：A

本工程位于贵港市港北区大圩镇西江农场七队。烟囱高度80米，烟囱筒体半径为7.4米。

结合实际情况，综合多年的施工经验和技术分析。该烟囱工程决定采用提升模施工工艺。

一、提升模平台系统体系

1.1提升模板工作原理

提升模施工原理用50T液压千斤顶提升标准节提升架，依靠液压千斤顶的提升带动操作平台及筒壁定型钢模整体垂直提升而达到循环施工的目的。

提升平台组成部分：辐射钢梁、平衡圈梁、斜拉钢丝绳、内外操作平台铺板、吊桥等；

1.2提升模板的安装顺序：

滑模装置组装前应将基础底面清洗干净--钢筋校正--放出烟囱纵横中心线、烟囱筒壁轮廊线、提升架位置中心线--搭设安装提升架及液压千斤顶—安装辐射梁—安装圈梁—拉钢丝绳调整水平--组装平台板—安装卷扬提升机--提升试验。

施工顺序：筒壁钢筋绑扎---钢筋验收----液压逐节提升带动平台及模板提升（每次提升1.2m）----混凝土浇捣---养护---重复钢筋绑扎---钢筋验收---提升---混凝土浇捣---养护---如此重复至筒顶---模板拆除。

1.3提升架、平台的稳定措施：

由于提升架提升并非落地提升，而是随着筒壁的提升而不断提升。所以液压提升时需要坚固稳定的支撑提升基础。

根据提升架的标准节、提升模板的基础，本项目设定每10米预埋一次提升架支座20号槽钢。支座工字钢设置三套，分为上中下三层支座，每个支座中间设置拉环用钢丝绳拉结至筒壁的预埋拉钩中，支座工字钢两要预埋并焊接90度钢板作为受力牛腿，标高以及垂直位置需要严格控制；

同时提升架标准节每节设置拉环，与筒壁预埋拉钩用直径10的钢丝绳做好拉结，多重保证提升系统的稳定。

1.4操作平台设置

烟囱提升模平台按照刚性平台设计，平台主要由主辐射梁、辐射梁、平衡圈梁、斜拉钢丝绳、内操作平台、外操作平台、吊桥等组成，平衡圈梁与主辐射梁、辐射梁铰接，4根18号工字钢主辐射梁呈90度角设置于提升架四边，设置12根14号工字钢辐射梁分四组分别于主辐射梁焊接成操作平台，平衡圈梁焊接与辐射梁底部，在平台提升时使用葫芦调整操作平台水平。

内外操作平台及吊桥工作面：

吊桥主要用作平台下步模板拆除、提升架升降操作、预埋件焊接操作等，采用直径22圆钢弯曲成吊钩，吊钩挂吊辐射梁之间钢管上，钢管架设与辐射梁面上，用粗铁线绑扎牢固。吊桥随着平台的升降而升降；吊桥的吊设高度可以按照实际情况连接挂设。

内操作平台为筒壁内部操作平台，使用竹排板敷设在敷设梁上，平面内预留出卷扬物料提升孔洞及钢丝绳活动孔。

外操作平台为筒壁操作平台，由敷设梁辐射至筒壁外1500mm，外操作平台内侧与筒壁预留300mm工作面，外操作平台面宽度为1200mm。每条辐射梁外端焊接拉环，用直径10的钢丝绳与操作提升架顶端拉结，内外操作平台、吊桥随着液压提升架的提升一起提升。

1.5操作平台平衡措施：

液压提升机在提升平台过程中由于平台各部位承重不一致、风荷载、人员走动等原因导致提升过程中平台不能平衡。所以，在提升后需要从新调整平台的各个方向以保持操作平台的平衡。

为保证平台的平衡，需要在平台的东南西北四个方向设置一个10T以上的调节葫芦链接平台主辐射梁。为保证调节葫芦单独受力于坚固的烟囱结构上，将直径48的钢管预埋在预定部位的混凝土当中。使得钢管单独受力。调节葫芦不作为平台的重量荷载的受力主要部位，只是调节平衡部件。

1.6 提升模板控制：

筒壁模板使用可弯曲性薄钢模厚3-4毫米，标准节为1.5m*1.5m,模板外侧焊接一个向下90度弯曲的预埋件与平台辐射梁可作可靠连接提升。模板内外加固使用钢管围绕上中下三圈，同时另设三套12圆钢及葫芦拉结。

1.7 物料提升措施：

材料提升需要安装一台卷扬机，卷扬机设置在烟囱一侧，在混凝土浇筑前做好孔洞预留工作，操作平台洞口并做好洞口防护工作。

1.8 垂直度控制措施

筒体提升垂直控制每节提升一次吊线一次，垂直线由地面第一节开始控制。没提升3节放一次长线核对控制。同时采用全站仪定点观测烟囱外里面4个点加以控制。

1.9临时水电装配体系：

（1）由于烟囱高度较高，高度达到80米，所以需要在筒壁侧壁做预埋件预拉电缆，减缓电缆重量，防止电缆在重力增加的情况下崩断产生安全隐患；

（2）在水池边安全红线以外砌筑2.5m*2.5m*2.5m的蓄水池，利用加压水泵将施工用水压送至施工部位。

二、混凝土控制

提升模板混凝土浇筑过程中要注意浇筑的顺序、部位、厚度、强度以及施工作业时风荷载等等。

（1）混凝土浇筑时要严格控制混凝土浇筑的部位、浇筑顺序，要遵守分层浇捣、对称浇捣、均匀浇捣的浇捣原则。遵守这三个浇捣原则可以在浇捣时尽量减少筒壁周围一个方向点的拉力将提升架拉往一边歪斜，对称浇捣可以使得混凝土在同一条直线上的拉力可以通过对称相互抵消，维持提升架、平台的平衡和垂直度；控制混凝土入模量可以有效防止模板变形，从而控制模板的垂直度。

（2）烟囱整体性强，混凝土浇筑完成后进行逐节进行提升，由于受到浇筑时间不同、浇筑养护不同、日出日落、昼夜温差、阴雨晴天、风速大小等原因的影响，混凝土自身在不同条件下张力不一致，容易导致筒体混凝土产生裂缝、开裂，严重的甚至照成筒体倾斜。为此我们在施工中采用隔热性能浇捣的棉布覆盖养护，避免阳光直照、温度奏起奏降等，临水养护，把筒壁混凝土温差控制在0.3度以内。

（3）消除风荷载影响：

在平台施工时，如果遇到六级及六级以上大风天气时，则应该停止施工，防止浇筑出来的混凝土垂直度受到风向的影响而倾斜。

（4）技术控制：

施工前根据组织设计以及规划应该做好烟囱垂直度、沉降观测、千斤顶升程偏差等技术控制工作。

烟囱垂直度控制在基础中心设在激光铅垂仪做中心检测点，筒壁垂直度控制通过全站仪或者经纬仪检测控制筒壁的垂直度；

烟囱沉降观测点在施工完成两节后于四周1米线位置布置。

三、终滑方法

电缆卷筒篇10

关键词：900T运粱车；改造；隧道内运梁

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

前言：随着高速铁路的盛行发展，高速铁路的施工工况也在不断的变化，接触网立柱基础已经由原来的后期浇筑改为先期预埋，该基础预埋于12米宽900T预制箱梁翼板上方，预埋螺杆距梁边100mm，高610mm，现有的过隧道式900T运梁车是为无箱梁翼板或无预埋接触网立柱基础的箱梁设计的。要通过的隧道为完成二次衬砌的双线标准隧道，隧道内存在5‰的上坡。当原有的运梁车驮运箱梁通过隧道时，接触网立柱基础螺栓与隧道发生干涉，已经无法驮运该箱梁通过，如果重新更换运粱车成本太大。结合杭长Ⅱ标施工实例进行专项研究，形成可行性改造方案，为今后900T运粱车改造技术提供宝贵经验。

一、改造原理

由于受12m宽预制箱梁接触网立柱基础高度影响，运梁车驮梁通过隧道时受限，需降低运梁车高度，根据运梁车驮运12m宽预制箱梁过隧道时对轮距、隧道断面尺寸、运架设备行车坡度的最低要求，经过计算首先在通过隧道前对运梁车进行改造，将高度降至3.05m。

二、运梁车技术改造

通过对隧道轮廓及运粱车高度分析，应用CAD套图，计算如下：

H原=610+3078+3388+291=7367mm

H隧道内=7298mm

H多=7367-7298=69mm

综述：运粱车理论需要降低69mm

通过整体论证分析对900T运梁车驮梁台车重新设计改造方案是最为可行并且投入最低。方案如下：

将900T运梁车驮梁台车高度由800mm降低至462mm，使运梁车在低位驼运箱梁时，其整车高度降为3.05m。同时为托梁小车加装两套马达，增加动力以满足运梁车在大坡度情况下托梁小车自行爬坡的能力，并为运梁车增设激光测距仪和视频监控设备，保障运梁车在隧道内的精确走行。

驮梁台车具体设计方案如下：

1）主动台车：每个驮梁小车由4个主动台车组成，主动台车包括轮箱1个，主动轮1支，从动轮1支及减速传动系统。轮箱由厚度为20mm、材质为Q345的钢板焊接而成，通过销轴与平衡梁连接；主从动轮材质为铸钢，直径为460mm，通过销轴与主动台车连接，主动轮上装有开式齿轮，通过两级开式齿轮与减速机连接，增加开式齿轮减速的主要目的是降低减速机的减速比，减小减速机的外观尺寸，从而达到降低驮梁台车高度的目的；减速机采用弧齿锥齿减速机，减速比为56.64；电机采用4KW变频制动电机，1400r/m，与原驮梁小车驱动电机转速一致。2）平衡梁：用2块定位板（Q345B/30×140×470）、2块盖板（Q345B/40×2220×3660）、2块腹板（Q345B/35×260×3660）、12块隔板（Q345B/20×260×610）、4块筋板1（Q345B/20×260×200）、8块筋板2（Q345B/20×260×254）、8块筋板3（Q345B/40×260×770）、4块限位板1（Q345B/20×20×600）、4块限位板2（Q345B/20×20×640）、8块小腹板（Q345B/40×260×850）、8个轴套（45号钢120/200X170）焊接而成的组焊件。每个托梁台车由1个平衡梁组成，是承载箱梁与主动台车的主要结构，上面有承载箱梁用的20mm厚橡胶板2个，通过销轴与主动台车连接。

3）电缆卷筒支架：电缆卷筒由卷扬电机、卷筒、支承座组成，主要作用是在驮梁小车配合架桥机喂梁时收放驮梁小车用电缆，为配合驮梁小车降低高度，将电缆卷筒安置于驮梁小车远离运梁车中心的一侧；卷扬电机与卷筒通过开式齿轮连接。4）定位座：用Q235B/φ114×14，长度为102的无缝钢管与Q235B/ 10×80×102的筋板焊接而成的组焊件。

图1 改造前运梁台车 图2 改造后运梁台车

图3 改造后运梁车驮梁过隧道

三、运粱车驮梁过隧道操作过程

①运梁车托梁至隧道前最后一孔梁上时，此时距隧道进口49.32m，坡度为-12.1‰。通过司机室里的操作，降低运梁车悬挂油缸，只留5cm的油缸行程。可将整车高度由中位3.25m降低至低位3.05m；

②发动运梁车上专门配备的小发电机，连接监控设备电源，打开监控设备及显示器，使运梁车驾驶员能清楚的看到监控处的画面；

③运梁车指挥员下车查看运梁车整车相对隧道的位置情况，随车的两名安全防护员利用车上携带的木梯爬上预制箱梁梁面，进行安全监控。每位作业人员均配备对讲机和手电，以方便沟通与指挥；

④通过运梁车指挥员的指挥，司机室驾驶员调整运梁车整车姿态，使运梁车前端与路基上画的中线重合；

⑤待运梁车调整好方向，安全防护人员就位后，运梁车以1档低速爬行，速度为0.5km/h，缓慢向前爬行；

⑥爬行过程中，使用激光测距仪和视频监测设备，对准隧道中线和隧道轮廓，通过操作方向盘，保证运梁车在隧道内的精确走行；

⑦运梁车安全通过隧道，升高运梁车悬挂油缸，将整车高度回复至中位；

⑧运梁车以中位驼运箱梁至待架位置，进行箱梁架设。

四、小结

通过对900T运梁车驮梁台车技术改造，实现了900T运粱车隧道内运带预制接触网箱梁。减少了二次施工，既降低工程成本，又能提高工程进度的同时，又能保证隧道结构安全，满足设计和运营要求。

参考文献：

[1]《钢结构设计手册》北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]王国凡，《钢结构焊接制造》北京：化学工业出版社，2004.