一种高压电缆敷设系统及敷设方法与流程

本发明涉及高压电缆敷设技术领域，尤其涉及一种高压电缆敷设系统及敷设方法。

背景技术：

目前输电高压电缆敷设施工时一般采用牵引机将高压电缆的一端固定，并通过机械拉力对输电高压电缆进行牵引敷设，高压电缆中部使用滚轮进行支撑。牵引机在敷设高压电缆时容易对高压电缆内部结构造成破坏，特别是进行长距离高压电缆敷设时，电缆内芯铜导体与外部绝缘层受力相差较大高压电缆容易断裂。有些铺设方法通过在高压电缆中部安装高压电缆输送机来减少高压电缆外套和铜芯拉力的不同，起到了一定的作用，但是在长距离的高压电缆敷设时一般是采用发电机对高压电缆输送机进行供电，由于距离较长会产生压降，导致每个不同位置的高压电缆输送机的转速不能统一，不同位置两个高压电缆输送机之间的高压电缆受到的拉力也不同，还有可能因为速度差导致两个高压电缆输送机之间的高压电缆受到的为挤压力，这样任然容易导致高压电缆在敷设过程中的损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压电缆敷设系统及敷设方法，通过使用pwm调速器以及在高压电缆滚筒上安装作为辅助动力的伺服电机，达到在高压电缆敷设过程中使高压电缆各段受力均匀的效果。

为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种高压电缆敷设系统，包括：高压电缆牵引机、沿敷设线路设置的若干个高压电缆输送机和高压电缆滚筒、为高压电缆牵引机和高压电缆输送机供电的发电机以及控制装置；高压电缆输送机的电机安装有与控制装置电连接的pwm调速器。脉宽调制的全称为：pulsewidthmodulator，简称pwm，由于它的特殊性能常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速，hw-1020型调速器就是利用脉宽调制(pwm)原理制作的马达调速器、pwm调速器。pwm调速器具有价格低的优势，高压电缆输送机安装有pwm调速器并与控制装置连接，可以通过控制装置对高压电缆输送机电机的转动速度进行控制，使每台高压电缆输送机电机的转动速度统一，从而使每台高压电缆输送机之间的每段高压电缆的输送速度相同，降低高压电缆各部段因为输送速度不同而导致的高压电缆内部应力过大和不均匀，提高高压电缆敷设质量。其中控制装置可以为可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)，plc是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。本发明的控制装置通过控制各个pwm调速器来达到高压电缆各个输送设备运行速度的统一，防止各个设备之间高压电缆应力差异过大。

更进一步的技术方案是，高压电缆滚筒上安装有第一伺服电机作为补充动力；第一伺服电机通过第二pwm调速器与控制装置电连接。现有的高压电缆滚筒一般只是起到在高压电缆敷设的沿线对高压电缆的支撑作用。而在高压电缆滚筒上安装第一伺服电机作为高压电缆敷设时的辅助动力从而可以减小高压电缆牵引机对高压电缆施加的拉力，以及高压电缆敷设机在高压电缆敷设沿线中段提供的拉力，使高压电缆在敷设时各段的高压电缆同时能够受到高压电缆敷设方向的作用力，这样单独某段高压电缆受到的拉力更小，高压电缆受到的拉力更加均匀，有利于高压电缆在敷设时保持良好的状态，也可以最大限度的避免高压电缆受到内部或外部的损伤。高压电缆滚筒的第一伺服电机通过第二pwm调速器与控制装置电连接，可以通过控制装置使每个高压电缆滚筒之间以及高压电缆滚筒与高压电缆敷设机的转动速度同步，防止高压电缆在敷设过程中各段高压电缆因为每段之间的转速不同而导致各段高压电缆之间受力差异较大，产生滑落或受力不均的问题。如沿高压电缆敷设方向，前端的高压电缆滚筒或高压电缆敷设机转速较小，而紧随其后的高压电缆滚筒或高压电缆敷设机转速较大，则中间一端高压电缆内部可能会产生较大的挤压力，当挤压力过大时高压电缆可能出现弯曲脱轨受损的问题。而另一种情况，当前端的高压电缆滚筒或高压电缆敷设机转速较大，而紧随其后的高压电缆滚筒或高压电缆敷设机转速较小，则中间一端高压电缆内部会产生较大的拉应力，当拉应力过大时可能会使高压电缆被拉断或绝缘层被拉断的问题。而高压电缆滚筒的第一伺服电机通过第二pwm调速器与控制装置电连接后，通过控制装置对各个高压电缆滚筒的第一伺服电机的转速进行控制能够大大降低这种危害，使高压电缆敷设更加安全，提高高压电缆敷设高质量。

更进一步的技术方案是，还包括夹紧滚筒组件，夹紧滚筒组件包括两个轴平行的夹紧滚筒，使两个夹紧滚筒具有相对的运动趋势的夹紧装置，提供运动趋势的为夹紧弹簧；其中一个夹紧滚筒安装有第二伺服电机，第二伺服电机通过第三pwm调速器与控制装置电连接。在敷设过程中高压电缆经常会需要进行上坡或下坡的敷设路线，这时高压电缆因为重量较大会容易在滚筒上产生打滑，打滑严重时有可能从滚筒上滑落造成高压电缆受损。使用夹紧滚筒组件能够使高压电缆被两个夹紧滚筒夹住防止高压电缆滑落，而在一个夹紧滚筒上安装第二伺服电机作为辅助动力能够较小高压电缆在上坡或下坡使重力对高压电缆沿敷设方向运动的影响。第二伺服电机通过第三pwm调速器与控制装置电连接可以更方便的对夹紧滚筒的转动速度进行控制和调节。如在上坡段时，位置较高的夹紧滚筒可以通过增加第二伺服电机的转速来提高其对高压电缆的拉力，通过提高的部分拉力来抵消重力沿高压电缆敷设方向的分力。而在下坡段时，位置较高的夹紧滚筒可以通过减小第二伺服电机的转速来提高其对高压电缆的拉力，通过提高的部分拉力来抵消重力沿高压电缆敷设方向的分力。其中夹紧弹簧为两个夹紧滚筒提供相向运动的运动趋势所需的力，其位置可以安装在两个夹紧滚筒之间；也可以设置支架后将夹紧弹簧安装在支架与夹紧滚筒之间，通过夹紧弹簧为支架与夹紧滚筒之间提供拉力或斥力使两个夹紧滚筒具有相向运动趋势。

更进一步的技术方案是，还包括转角装置，转角装置包括旋转轴以及安装在旋转轴上的两个旋转臂，两个旋转臂的上安装有环形支撑板，旋转轴上安装有主动滚轮，旋转臂上安装有导向滑轮；旋转臂上设置有若干个安装孔；主动滚轮的驱动部件为的第三伺服电机，第三伺服电机通过第四pwm调速器与控制装置电连接。其中转轴上可以安装轴承，使两个旋转臂的转动更加容易，通过调整两个旋转臂的相对位置可以满足高压电缆敷设时不同弯曲角度的要求。主动滚轮设置在转轴位置通过第三伺服电机提供旋转的动力，可以使高压电缆在转弯时可以受到主动滚轮提供的切向力的辅助，使高压电缆在非直线敷设时更加平稳。两个旋转臂安装的导向滑轮可以在高压电缆敷设时起到转角的导向作用，在敷设高压电缆时高压电缆先通过一个旋转臂上安装的导向滑轮，再通过主动滚轮，最后通过另一个旋转臂上的导向滚轮穿出转角装置。旋转臂上设置安装孔可以方便将转角装置安装在施工现场，如可以直接将转角装置安装在高压电缆敷设路线的墙壁或井壁上，可以减少脚手架等辅助装置的使用。第三伺服电机通过第四pwm调速器与控制装置电连接可以起到与其它转动机构同步速度的作用，在高压电缆敷设时还可以根据实际情况通过控制装置对第三伺服电机的转速进行调节以达到更好的效果。

更进一步的技术方案是，两个旋转臂上的导向滑轮分别安装有两个第四伺服电机，两个第四伺服电机通过一个双路的第五pwm调速器与控制装置电连接。在导向滑轮上安装第四伺服电机作为高压电缆通过转角处的补充动力，可以使高压电缆在敷设时适当减小牵引机对高压电缆施加的牵引力，有效的降低高压电缆因为牵引力过大而产生的损伤。双路的第五pwm调速器可以同时连接两个电机并对其进行调速。

更进一步的技术方案是，任意伺服电机的功率为300～500w。伺服电机的功率为300～500w，优选的为400w，在高压电缆滚筒可以为高压电缆敷设提供一定的辅助的动力后高压电缆输送机能够通过减小其功率达到减小体积的效果。当高压电缆输送机功率为300～500w时其体积较小可以进入目前高压电缆敷设时遇到的空间过小的位置，且不需要将高压电缆敷设机进行拆卸后再运送进小空间的位置重新安装使用，空间过小的位置具体的为高压电缆井。同时转角装置的体积同样能够减小，达到方便安装的目的。

本发明的另一个方面提供了上述高压电缆敷设系统的高压电缆敷设方法，包括以下步骤：

s1：根据工程概况选取高压电缆牵引机、高压电缆输送机、高压电缆滚筒、发电机；根据线路沿途情况选取夹紧滚筒组件及转角装置。

s2：布置高压电缆牵引机；根据线路沿途情况布置高压电缆输送机；在高压电缆敷设路径为直线段布置高压电缆滚筒使沿途高压电缆悬空；在转角处布置转角装置，并调整转角装置两个旋转臂之间的角度；在高压电缆敷设路径为上下斜坡段布置夹紧滚筒组件。

s3：将发电机和控制装置布置在高压电缆敷设线路的中段，将发电机与需要用电的各设备连接，将控制装置与高压电缆输送机、高压电缆滚筒、夹紧滚筒组件、转角装置连接。

s4：检查各设备后启动，直至高压电缆敷设完成。

更进一步的技术方案是，步骤s2中，间隔50～80m布置一台高压电缆输送机。

更进一步的技术方案是，步骤s2中，间隔5～10m布置一个高压电缆滚筒。

更进一步的技术方案是，高压电缆输送机功率为300～500w。

更进一步的技术方案是，步骤s3中，根据转角处的角度调整转角装置两个旋转臂之间的角度，再通过安装孔将转角装置安装在预设的位置；安装另一个转角装置，使两个转角装置的主动滚轮以及导向滑轮位置靠近，预敷设的高压电缆可以从两个转角装置的导向滚轮之间穿过，再穿过两个转角装置的主动滚轮之间，最后从另外一对导向滚轮之间穿出。

本发明的原理阐述：通过使用pwm调速模块来对敷设系统中的各动力部件的转速进行调节，防止高压电缆在敷设中受力不均而掉落或被拉扯损坏。使用夹紧滚筒和转角装置解决在高压电缆敷设时高压电缆滑动以及转角位置不易敷设的问题。通过合理的布置高压电缆输送机并在高压电缆滚筒上设置动力装置来减小每台高压电缆输送机的功率和体积，可以适应更多场合的高压电缆敷设。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：高压电缆敷设过程更加平稳，不会发生高压电缆脱落或拉扯损坏。在转角处高压电缆也能够平稳顺利敷设，不会对高压电缆产生损坏。

附图说明

图1是实施例1的安装示意图；

图2是实施例1的夹紧滚筒组件的结构示意图；

图3是实施例1的转角装置的结构示意图；

图4是实施例2的转角装置的安装示意图。

附图标记：1：高压电缆牵引机；2：高压电缆输送机；3：高压电缆滚筒；4：地面；5：高压电缆井；6：夹紧滚筒组件；7：转角装置；8：高压电缆；61：夹紧滚筒；62：夹紧装置；63：夹紧弹簧；64：第二伺服电机；71：旋转轴；72：旋转臂；73：环形支撑板；74：主动滚轮；75：导向滑轮；76：安装孔；77：第三伺服电机；78：第四伺服电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

如图1所示，一种高压电缆敷设系统，包括：高压电缆牵引机1、沿敷设线路设置的高压电缆输送机2和高压电缆滚筒3、为高压电缆牵引机1和高压电缆输送机2供电的发电机以及控制装置；高压电缆输送机2的电机安装有与控制装置电连接的pwm调速器。在高压电缆的敷设线路上每间隔50～80m布置一台高压电缆输送机2，每间隔5～10m布置一个高压电缆滚筒3。在这个范围之内可以根据具体的施工环境进行调节。高压电缆输送机2的功率为400w。

高压电缆滚筒3上安装有第一伺服电机作为补充动力；第一伺服电机通过第二pwm调速器与控制装置电连接。

如图2所示，夹紧滚筒组件6包括两个轴平行的夹紧滚筒61，使两个夹紧滚筒61具有相对的运动趋势的夹紧装置6262，提供运动趋势的为夹紧弹簧63；其中一个夹紧滚筒61安装有第二伺服电机64，第二伺服电机64通过第三pwm调速器与控制装置电连接。

如图3和图4所示，转角装置7包括旋转轴71以及安装在旋转轴71上的两个旋转臂72，两个旋转臂72的上安装有环形支撑板73，旋转轴71上安装有主动滚轮74，旋转臂72上安装有导向滑轮75；旋转臂72上设置有若干个安装孔76；主动滚轮74的驱动部件为的第三伺服电机77，第三伺服电机77通过第四pwm调速器与控制装置电连接。转角装置7的两个旋转臂72上的导向滑轮75分别安装有两个第四伺服电机78，两个第四伺服电机78通过一个双路的第五pwm调速器与控制装置电连接。其中控制装置为plc，通过写入的速度控制程序来控制第一至第五pwm调速器，使各部件的速度保持统一。

请参考图1，下面介绍本发明提供的高压电缆敷设系统在高压电缆敷设时的敷设方法，包括以下步骤：

s1：根据工程概况选取高压电缆牵引机1、高压电缆输送机2、高压电缆滚筒3、发电机；根据线路沿途情况选取夹紧滚筒组件6及转角装置7。

s2：布置高压电缆牵引机1；根据线路沿途情况间隔50～80m布置一台高压电缆输送机2；在高压电缆敷设路径为直线段间隔5～10m布置一个高压电缆滚筒3使沿途高压电缆8能够悬空。

s3：如图4所示，在转角处布置两个转角装置7，并调整转角装置7的两个旋转臂72之间的角度；通过安装孔76将转角装置7安装在预设的位置；在高压电缆敷设路径为上下斜坡段布置夹紧滚筒组件6。

s4：将发电机和控制装置布置在高压电缆敷设线路的中段，将发电机与需要用电的各设备连接，将控制装置与高压电缆输送机2、高压电缆滚筒3、夹紧滚筒组件6、转角装置7连接。

s5：检查各设备后启动，直至高压电缆敷设完成。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。