一种超导电缆转向侧压力监控系统及放线控制策略的制作方法

1.本发明涉及一种用于超导电缆敷设领域的超导电缆转向侧压力监控系统及放线控制策略。


背景技术：

2.目前，常规电缆敷设一般要使用机械设备来完成，包括卷扬机、输送机等设备，具备一定机械化程度。在敷设的同时，依靠技术工人观察和经验判断电缆敷设过程中是否发生变形和磨损以确定是否满足电缆的机械特性，如侧压力等。而高温超导电缆较常规电缆外径大、重量大，同时对电缆绝热管真空绝热要求极高，在超导电缆外侧设有脆弱的冷媒保温层，一旦在敷设过程中因不同步或者牵引力、侧压力过大导致变形甚至破损，将导致超导性能急剧下降，进一步使得整段电缆报废，造成严重损失。如何在超导电缆的敷设过程中对侧压力进行实时监控，保证敷设过程的可靠性，是技术人员的主要目标。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种超导电缆转向侧压力监控系统及放线控制策略，能够实现对超导线缆敷设转向过程中的侧压力监控。
4.实现上述目的的一种技术方案是：一种超导电缆转向侧压力监控系统，包括线盘、超导线缆、牵引机和转向滚轮；
5.超导线缆布置于线盘上，其端部受牵引机牵引，通过线盘主动转动和牵引机牵引在两端同步施加动力实现放线；
6.若干个转向滚轮沿超导线缆的转弯方向以固定圆心和半径进行竖直设置，每个转向滚轮的转向角度相同，超导线缆环绕设置于转向滚轮外侧，每个转向滚轮的内侧设有侧压力测力计和信号传输模块，全部侧压力测力计的测力方向均指向转弯方向的圆心，通过信号传输模块将测力结果发送至控制后台，控制后台分别与线盘和牵引机信号连接，根据测力结果对线盘和牵引机的放线及牵引速度进行控制。
7.进一步的，对应每一个转向滚轮，在其外侧设有一个限位托轮，超导线缆设置于转向滚轮和限位托轮之间。
8.进一步的，每个转向滚轮的转向角度为10
°
，超导电缆单次转向的最大角度不超过90
°
。
9.采用上述项超导电缆转向侧压力监控系统的一种超导电缆放线控制策略，具体方法为：
10.对于n个转向滚轮的侧压力测力计，其实时测得的侧压力分别为f1、f2、f3
…
fn，理论最大侧压力为各处侧压力的合力，即fmax＝f1+f2+f3+
…
+fn；
11.线盘的放线速度为v1，牵引机的线缆牵引速度为v2，根据超导电缆侧压力承受力确定侧压力第一阈值fa，侧压力第二阈值fb，侧压力第三阈值fc；
12.当fmax≤fa时，v1和v2保持标准速度不变；
13.当fa《fmax≤fb时，提升v1的速度至加速档，v2保持标准速度不变；
14.当fb《fmax≤fc时，v1的速度保持加速档，v2的速度降低至减速档；
15.当fc《fmax时，线盘和牵引机停机。
16.进一步的，v1和v2的标准速度为6m/s，v1加速档的速度为6.2m/s，v2减速档的速率为5.8m/s。
17.进一步的，fa＝2kn，fb＝2.2kn,fc＝2.4kn。
18.本发明的一种超导电缆转向侧压力监控系统及放线控制策略，能够对超导电缆转向过程中的各处侧压力进行实时监控，防止在牵引过程中由于侧压力过大造成超导电缆外层结构受损事故的发生。监控熊结合监控策略，能够根据实时测得的侧压力自动计算侧压力理论最大值，并以该值作为判断线盘和牵引机放线速度的依据，一旦侧压力有增大的趋势，依次逐步进行加快线盘放线速度、减慢牵引机收线速度的操作，如侧压力仍没有回复的迹象，则进行停机，最大限度保障超导电缆敷设的安全性。
附图说明
19.图1为超导电缆输送的连接示意图；
20.图2为本发明的一种超导电缆转向侧压力监控系统结构示意俯视图。
具体实施方式
21.为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
22.请参阅图1，超导线缆3布置于线盘1上，其端部受牵引机2牵引，超导线缆3通过线盘1主动转动和牵引机2牵引在两端同步施加动力实现放线，从两侧对超导电缆施加输送力可以平衡两侧受力，防止一侧受力过大，能够有效保护超导线缆。定义线盘1的放线速度为v1，牵引机的牵引速度为v2。
23.请参阅图2，当敷设超导的线路需要转向时，将若干个转向滚轮4沿超导线缆3的转弯方向以固定圆心和半径进行竖直设置,一方面对转向进行导向，另一方面防止某区段超导电缆的弧度过大，增大该区段的受力。牵引过程中，因牵引速度减慢、输送机超前等因素，会造成转向过程电缆脱离转向滚轮，向外侧窜动的情况。向外窜动会使得超导线缆碰触和摩擦外侧竖向脚手架，造成摩擦支架边缘等不可靠的事故风险，因此对应每一个转向滚轮4，在其外侧设有一个限位托轮5，使得超导线缆3设置于转向滚轮4和限位托轮5之间，对线缆3进行限位。每个转向滚轮的转向角度相同，每个转向滚轮的转向角度为10
°
，超导电缆单次转向的最大角度不超过90
°
。以图2为例，进行90
°
的转向需要设置9组转向滚轮和限位托轮。
24.每个转向滚轮4的内侧设有侧压力测力计和信号传输模块，全部侧压力测力计的测力方向均指向转弯方向的圆心，通过信号传输模块将测力结果发送至控制后台，控制后台分别与线盘和牵引机信号连接，根据测力结果对线盘和牵引机的放线及牵引速度进行控制。
25.对于n个转向滚轮的侧压力测力计，其实时测得的侧压力分别为f1、f2、f3
…
fn。对于处在在转弯半径上的超导线缆的任意一处位置，因受到不同的牵引状态的影响，各处的
受力可能不尽相同，其受到的理论最大侧压力值，为各处侧压力的合力的合力，即fmax＝f1+f2+f3+
…
+fn。该fmax可以通过各处转向滚轮侧压力测得的受力数值，结合角度关系进行计算。
26.根据现有技术材料特征，超导电缆的侧压力不应大于2.5kn，超导电缆施放速度为6m/s。定义超导电缆侧压力承受力确定侧压力第一阈值fa＝2kn，侧压力第二阈值fb＝2.2kn，侧压力第三阈值fc＝2.4kn。
27.当fmax≤fa时，v1和v2保持标准速度不变为6m/s；
28.当fa《fmax≤fb时，提升v1的速度至加速档为6.2m/s，v2保持标准速度不变；
29.当fb《fmax≤fc时，v1的速度保持加速档为6.2m/s，v2的速度降低至减速档为5.8m/s；
30.当fc《fmax时，线盘和牵引机停机。
31.在该策略下，一旦发现侧压力有增大的趋势，先行加快线盘放线速度，使得线缆输送段产生缓冲余量；如若侧压力继续增大，则减慢牵引机牵引速度，进一步减小侧压力的产生；如侧压力仍没有回复的迹象继续增大，则进行停机，最大限度保障超导电缆敷设的安全性。
32.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。