一种紧线器以及电缆张紧方法与流程

1.本发明涉及电缆架设施工技术领域，尤其是一种紧线器以及电缆张紧方法。


背景技术：

2.在执行电力系统架空高压电缆的施工进程中，需要密切地关注高压电缆的张紧状态。如高压电缆过松，不但会导致高压电缆使用量的增加，而且当弧垂值超标严重时还会导致两相邻的高压电缆间因受到风力作用而相互碰撞、摩擦现象的发生。紧线器在架空线路敷设施工中起到拉紧高压电缆的作用，以确保架设完毕的高压电缆保持有合适的弧垂值。
3.就目前行业现状而言，紧线器多采用手动方式以实现紧线操作，例如中国实用新型专利cn210224794u公开了一种电力工程线缆安装用紧线器，包括紧线器壳体，紧线器壳体为顶端开口的中空结构。紧线器壳体内安装有卷线机构，卷线机构包括卷线轴以及固定在卷线轴两侧的双向棘轮，卷线轴转动连接于紧线器壳体两侧内壁上，紧线器壳体转动连接有摇杆，摇杆的转动中心与卷线轴同轴，摇杆上转动安装有用于推动双向棘轮转动的双向棘齿，双向棘齿包括用于推动双向棘轮顺时针转动的第一推动部和用于推动双向棘轮逆时针转动的第二推动部，紧线器壳体还设置有用于在双向棘轮转动时限制双向棘轮逆向转动的自锁组件。虽说，该款紧线器可以满足高压电缆紧线操作的基本需求，然而，在实际应用中存在有以下几方面的问题：一方面，缺少省力机构。随着收紧操作进程的持续，电缆上所需施加的拉力亦随之增大。如此，在执行电缆张紧操作的末期，作业人员需要耗费大量的体力以对摇杆进行驱动，从而导致其劳动强度的增加；另一方面，在实际执行紧线操作中，作业人员需置身于电缆内角侧，不便于动作的展开，且当电缆因受到超限拉力作用时极易发生瞬时断裂现象，后续还会因弹性势能瞬时释放而极易抽打到作业人员，具有较大的人身风险，因而，亟待技术人员解决上述问题。


技术实现要素：

4.故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该紧线器的出现。
5.为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种紧线器，包括基础框、滑轮传动单元、电力驱动部、第一牵引钩组件以及第二牵引钩组件。滑轮传动单元包括有定滑轮、动滑轮以及柔索。定滑轮借由第一承力轴安装于基础框内，且跟随第一承力轴同步地执行周向旋转运动。与定滑轮相配套应用的动滑轮布置于基础框的一侧。柔索的两自由端分别由定滑轮、基础框所约束，且绕经动滑轮。电力驱动部用来驱动定滑轮绕其中心轴线执行周向旋转运动，且其由基础框所负担。第一牵引钩组件由基础框所负担，而第二牵引钩组件独立于基础框进行布置，且与动滑轮的位移运动保持同步。在电力驱动部启动状态下，定滑轮持续地执行周向旋转运动以实现对柔索的逐圈收纳操作，与此同时，动滑轮因受到柔索的拉力作用而相向于基础框执行位移运动。且假定在单位时间内，柔索绕经定滑轮被收纳的长度为l1，
动滑轮的位移距离为l2，则l2=1/2l1。
6.作为本发明技术方案的进一步改进，第一牵引钩组件包括有第一安装座和第一牵引钩。第一安装座和基础框的位移运动保持同步。第一牵引钩与第一安装座相连接，且可自由地执行偏摆运动。
7.作为本发明技术方案的进一步改进，第二牵引钩组件包括有第二安装座和第二牵引钩。第二安装座和动滑轮的位移运动保持同步。第二牵引钩与第二安装座相连接，且可自由地执行偏摆运动。
8.作为本发明技术方案的进一步改进，电力驱动部包括有驱动电机、蜗轮蜗杆机构以及承力架。蜗轮蜗杆机构由蜗轮和蜗杆构成。承力架与基础框施焊为一体。蜗轮采用键联接方式固定于第一承力轴的一端。与蜗轮相配套的蜗杆横穿承力架。驱动电机用来驱动蜗杆绕其中心轴线执行周向旋转运动，且由基础框所负担。在驱动电机启动状态下，转动力矩沿着蜗杆—蜗轮—第一承力轴—定滑轮路径进行传递。
9.作为本发明技术方案的进一步改进，紧线器还包括拉应力测试部。拉应力测试部包括有受拉板、应变片以及显示器。受拉板连接于基础框和第一牵引钩组件之间，且受到拉力作用时可发生自适应性拉伸形变。应变片贴附于受拉板的侧壁上，且其拉伸形变进程与受拉板保持同步。显示器固定于基础框上。显示器与应变片相配套应用，以用来实时显示受拉板所受到的拉力值。
10.作为本发明技术方案的更进一步改进，紧线器还包括有微动驱动单元。微动驱动单元包括有辅助滑轮、第二承力轴以及直驱电机。用来对柔索的自由端进行约束的辅助滑轮借由第二承力轴安装于基础框上，且跟随第二承力轴同步地执行周向旋转运动。直驱电机用来直接向着第二承力轴输入转动力矩，且其固定安装于基础框的一侧。
11.相较于传统设计结构的紧线器，在本发明所公开的技术方案中，借由电力驱动部以实现对第一牵引钩组件和第二牵引钩组件的相向拉动，进而实现了对电缆的收紧操作。在正式执行紧线操作进程中，作业人员首先将第一牵引钩组件钩挂于线杆定位钩上，第二牵引钩组件钩挂于电缆自由端上，而后，作业人员远离作业中心区域，借由遥控器以启动电力驱动部，如此，作业人员在实际操作时完全置身于电缆的外角侧，即意味着远离中心施工区域，从而有效地杜绝了其因电缆受拉过限瞬间断裂而被意外抽打现象的发生。另外，在执行电缆收紧操作的整个进程中，该紧线器合理地应用到动滑轮组的省力原理，其实质为动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。如此，在确保电缆得以可靠、稳定收紧的前提下，可有效地降低对电力驱动部额定功率值的要求，为在一定程度上降低紧线器的制造成本作了良好的铺垫。
12.另外，本发明还公开了一种电缆张紧方法，借由上述紧线器进行实施，其包括以下步骤；s1、根据电缆架设验收标准确定出预架设电缆的理想弧垂值α；s2、测出已架设完工、且还未执行张紧操作的电缆的初始弧垂值β；s3、对β、α进行数值大小比较；当β≥1.5α时，借由紧线器对电缆执行紧线操作，且在紧线操作进程中，首先，由电力驱动部向着定滑轮输出转动力矩，电缆得以高速模式下收紧；当目测弧垂值临近理想弧垂值α时，电力驱动部即刻停止，随后借由直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以
低速模式下收紧至目测弧垂值合理范围内；当α＜β＜1.5α时，借由所述紧线器对电缆执行紧线操作，且在紧线操作进程中，电力驱动部始终保持于停机状态，而仅由直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以低速模式下收紧至目测弧垂值合理范围内；而当β≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；s4、重新复核经张紧操作的电缆的弧垂值β1；s5、对β1、α进行数值大小比较；当β1＞α时，借由紧线器对电缆执行再次紧线操作，在整个紧线进程中仅借助于直驱电机以执行低速收紧操作，直至电缆被调整至目测弧垂值合理范围内；且在整个紧线进程中，电缆自由端的牵拉速度不超过1.5m/min；当β1≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；s6、再次复核经张紧操作的电缆的弧垂值β2；s7、对β2、α进行数值大小比较；当β2≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；而当β2＞α时，重复步骤s5。
13.作为上述技术方案的进一步改进，在步骤s3中，假定电缆的抗拉极限承载力为σ，显示器实时显示数字为φ。在电缆被收紧进程中，作业人员需要实时观察φ。在电缆被高速收紧模式下，当φ达到k1*σ时，即刻停止电力驱动部，0＜k1＜1；在电缆被低速收紧模式下，当φ达到k2*σ时，即刻停止直驱电机，0＜k1＜k2＜1。
14.作为上述技术方案的更进一步改进，在步骤s5中，当β1＞α时，仅由所述直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以低速收紧。在低速收紧进程中，作业人员需要实时观察φ，当φ达到k3*σ时，即刻停止直驱电机，0＜k1＜k3＜1，k3≤1.2k2，且作业人员需要多次对弧垂值进行复测，直至其满足电缆架设验收标准。
15.作为上述技术方案的更进一步改进，爬行小车、角速度采集模块以及地面数据接收装置相互协作以实现对电缆弧垂值的测定。爬行小车具有自主动力，且其在实际执行电缆弧垂值的测定工作进程中沿着已架设电缆执行爬移运动。角速度采集模块与爬行小车相配套应用，以用来采集爬行小车的实时角速度。地面数据接收装置接收、收集爬行小车的实时线速度参数以及经由角速度采集模块所采集到的角速度参数，经过数据处理、分析后拟合出电缆的曲线方程，进而求解可得电缆弧垂值。
16.通过采用上述技术方案进行设置，当电缆被架设完毕后，根据理想弧垂值与初始弧垂值的对比结果来决定电缆的张紧模式选择，且当实测弧垂值与理想弧垂值相较差值较大时，采取高速模式和低速模式混合的方式以实现对电缆的张紧操作。另外，在实际张紧进程中，可实时地对电缆所受到的拉力进行监测以及控制，如此，不但有效地确保了经张紧操作后的电缆具有合理的弧垂值，而且还杜绝了电缆因受拉过限而引起的意外断裂现象的发生。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明中紧线器第一种实施方式一种视角的立体示意图。
19.图2是本发明中紧线器第一种实施方式另一种视角的立体示意图。
20.图3是本发明中紧线器第二种实施方式的立体示意图。
21.图4是本发明中紧线器第三种实施方式的立体示意图。
22.1-基础框；2-滑轮传动单元；21-定滑轮；22-动滑轮；23-柔索；3-电力驱动部；31-驱动电机；32-蜗轮蜗杆机构；321-蜗轮；322-蜗杆；33-承力架；4-第一牵引钩组件；41-第一安装座；42-第一牵引钩；5-第二牵引钩组件；51-第二安装座；52-第二牵引钩；6-微动驱动单元；61-辅助滑轮；62-直驱电机；7-拉应力测试部；71-受拉板；72-应变片；73-显示器。
具体实施方式
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明，图1、图2分别示出了本发明中紧线器第一种实施方式两种不同视角的立体示意图，可知，其主要由基础框1、滑轮传动单元2、电力驱动部3、第一牵引钩组件4以及第二牵引钩组件5等几部分构成。其中，基础框1呈框架式结构，其由多块钢板组对、拼焊而成。滑轮传动单元2包括有定滑轮21、动滑轮22以及柔索23。定滑轮21借由第一承力轴（图中未示出）安装于基础框1的空腔中，且跟随第一承力轴同步地执行周向旋转运动。动滑轮22与定滑轮21相配套应用，且其独立地布置于基础框1的左侧。柔索23的两自由端分别由定滑轮21、基础框1所约束，且绕经动滑轮22。电力驱动部3用来驱动定滑轮21绕其中心轴线执行周向旋转运动，其由基础框1所负担。第一牵引钩组件4由基础框1所负担，而第二牵引钩组件5独立于基础框1进行布置，且与动滑轮22的位移运动保持同步。借由电力驱动部3以实现对第一牵引钩组件4和第二牵引钩组件5的相向拉动。在电力驱动部3启动状态下，定滑轮21持续地执行周向旋转运动以实现对柔索23的逐圈收纳操作，与此同时，动滑轮22因受到柔索23的拉力作用而相向于基础框1执行位移运动。且假定在单位时间内，柔索23绕经定滑轮21被收纳的长度为l1，动滑轮22的位移距离为l2，则l2=1/2l1。
25.根据设计常识，第一牵引钩组件4可以采取多种设计结构以实现对电缆的牵引，不过，在此推荐一种设计结构简单，易于实施，且后期便于执行返修操作的实施方案，具体如下：如图1、2中所示，第一牵引钩组件4优选包括有第一安装座41和第一牵引钩42。第一安装座41施焊固定于基础框1的右侧壁上。第一牵引钩42与第一安装座41相连接，且可自由地执行偏摆运动。
26.出于实现相同设计目考虑，第二牵引钩组件5亦可参照第一牵引钩组件4的结构形式来进行设计。如图1、2中所示，第二牵引钩组件5优选包括有第二安装座51和第二牵引钩52。第二安装座51由动滑轮22直接拉动，且与动滑轮22的位移运动保持同步。第二牵引钩52与第二安装座51相连接，且可自由地执行偏摆运动。
27.由图1、2中所示还可以看出，电力驱动部3优选包括有驱动电机31、蜗轮蜗杆机构32以及承力架33。其中，蜗轮蜗杆机构32由蜗轮321和蜗杆322构成。承力架33与基础框1施焊为一体。蜗轮321采用键联接方式固定于第一承力轴的一端。与该蜗轮321相配套的蜗杆322横穿承力架33。驱动电机31用来驱动蜗杆322绕其中心轴线执行周向旋转运动，且由基础框1所负担。第一承力轴不但起到负担定滑轮21的作用，而且还起到传递转动力矩的作用。在驱动电机31启动状态下，转动力矩沿着蜗杆322—蜗轮32—第一承力轴—定滑轮21路径进行传递。根据设计常识，蜗轮蜗杆机构32在实际运行中具有较大的传动比，结构紧凑，且因啮合时为线接触，具有螺旋机构的特点，故具有承载能力强，传动平稳，低噪音的特点。更为重要的是，蜗轮蜗杆机构32具有自锁特性，在确保紧线器具有极简设计结构的前提下，可以有效地杜绝在执行电缆收紧进程中因牵拉力瞬时不足而导致的“回退”现象的发生，进而为确保电缆的紧线效率作良好的铺垫。
28.在正式执行紧线操作进程中，作业人员首先将第一牵引钩42挂于线杆定位钩上，第二牵引钩52钩挂于电缆自由端上，而后，作业人员远离作业中心区域，借由遥控器以启动驱动电机31，通过蜗轮蜗杆机构32将转动力矩传递至定滑轮21，在柔索23绕着定滑轮21逐圈收紧的进程中，第二牵引钩52相对于第一牵引钩42执行相向位移运动，最终实现了对电缆的高速收紧。如此，因使得遥控操作成为了可能，作业人员在实际操作时可完全置身于电缆的外角侧，从而有效地杜绝了其因电缆受拉过限瞬间断裂而被意外抽打现象的发生。
29.另外，在此还需要说明的是，在执行电缆收紧操作的整个进程中，该紧线器合理地应用到了动滑轮组的省力原理，其实质为动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。如此，在确保电缆得以可靠、稳定收紧的前提下，可有效地降低对驱动电机31额定功率值的要求，为在一定程度上降低紧线器的制造成本作了良好的铺垫。
30.图3示出了本发明中紧线器第二种实施方式的立体示意图，其相较于上述第一种实施方式的区别点在于：紧线器还增设有微动驱动单元6。微动驱动单元6包括有辅助滑轮61、第二承力轴（图中未示出）以及直驱电机62。用来对柔索23的自由端进行约束的辅助滑轮61借由第二承力轴安装于基础框1上，且跟随第二承力轴同步地执行周向旋转运动。直驱电机62用来直接向着第二承力轴输入转动力矩，且其可拆卸地固定于基础框1的一侧。第二承力轴不但起到负担辅助滑轮61的作用，而且还起到传递转动力矩的作用。如此，在执行电缆紧线操作进程的末期，驱动电机31停止运转，而直驱电机62即刻启动，以低速模式以实现对电缆的牵引操作，从而可有效地避免电缆因瞬时受拉力超限而被拉损或拉断现象的发生，而且还可确保被收紧后的电缆具有更为精准的弧垂值，利于满足电缆架设验收标准。
31.图4示出了本发明中紧线器第三种实施方式的立体示意图，其相较于上述第一种实施方式的区别点在于：紧线器还增设有拉应力测试部7。拉应力测试部7主要由受拉板71、应变片72以及显示器73等几部分构成。其中，受拉板71连接于基础框1和第一安装座41之间，且受到拉力作用时可发生自适应性拉伸形变。受拉板71宜由抗拉强度控制在100～130mpa的金属材料或高分子复合材料制成。应变片72贴附于受拉板71的侧壁上，且其拉伸形变进程与受拉板71保持同步。显示器73固定于基础框1上。显示器73与应变片72相配套应用，以用来实时显示受拉板71所受到的拉力值。应变片72优选由敏感栅等构成的用于测量应变的元件。在对电缆执行收紧操作的进程中，应变片72跟随受拉板71同步地发生拉伸形变，由于测点发生应变，敏感栅也随之发生变形而导致其电阻值发生变化。而后，再借由专
用仪器以测得其电阻变化幅度，并转换为测点的应变值，最终换算出紧线器所产生的实时收紧力，并将其直接反映于显示器73上，利于工作人员实时地、可视化地掌握电缆所受到的拉力值，当显示拉力值临近达到电缆的允许受拉值时，即刻关停驱动电机31，从而有效地避免了电缆因瞬时受拉超限而被拉损或拉断现象的发生。
32.另外，本发明还公开了一种电缆张紧方法，借由紧线器进行实施，其包括以下步骤；s1、根据电缆架设验收标准确定出预架设电缆的理想弧垂值α；在确定理想弧垂值α的过程中，需要综合考虑线杆间距、电缆的型号、规格等参数，且还需根据所架设区域的温度、湿度、风速以及有无冰凌等气候参数进行修正。
33.s2、借助于爬移小车测出已架设完工、且还未执行张紧操作的电缆的初始弧垂值β；爬行小车、角速度采集模块以及地面数据接收装置相互协作以实现对电缆弧垂值的测定。爬行小车具有自主动力，且其在实际执行电缆弧垂值的测定工作进程中沿着已架设电缆执行爬移运动。角速度采集模块与爬行小车相配套应用，以用来采集爬行小车的实时角速度。地面数据接收装置接收、收集爬行小车的实时线速度参数以及经由角速度采集模块所采集到的角速度参数，经过数据处理、分析后拟合出电缆的曲线方程，进而求解可得电缆弧垂值；s3、对β、α进行数值大小比较；当β≥1.5α时，借由紧线器对电缆执行紧线操作，且在紧线操作进程中，首先，由电力驱动部向着定滑轮输出转动力矩，电缆得以高速模式下收紧；当目测弧垂值与理想弧垂值α相临近时，电力驱动部即刻停机，随后借由直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以低速模式下收紧至目测弧垂值合理范围内；当α＜β＜1.5α时，借由所述紧线器对电缆执行紧线操作，且在紧线操作进程中，电力驱动部始终保持于停机状态，而仅由直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以低速模式下收紧至目测弧垂值合理范围内；而当β≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；s4、重新复核经张紧操作的电缆的弧垂值β1；s5、对β1、α进行数值大小比较；当β1＞α时，借由紧线器对电缆执行再次紧线操作，在整个紧线进程中仅借助于直驱电机以执行低速收紧操作，直至电缆被调整至目测弧垂值合理范围内；且在整个紧线进程中，电缆自由端的牵拉速度不超过1.5m/min；当β1≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；s6、再次复核经张紧操作的电缆的弧垂值β2；s7、对β2、α进行数值大小比较；当β2≤α时，即判定为电缆的弧垂值满足电缆架设验收标准；而当β2＞α时，重复步骤s5。
34.通过采用上述技术方案进行设置，当电缆被架设完毕后，根据理想弧垂值与初始弧垂值的对比结果来决定电缆的张紧模式选择，且当实测弧垂值与理想弧垂值相较差值较大时，采取高速模式和低速模式混合的方式以实现对电缆的张紧操作。如此，在兼顾电缆收紧效率的前提下，确保了电缆被收紧后具有更为精准的弧垂值。
35.在执行电缆收紧进程中，还需兼顾其所受到的实时拉力是否超限。鉴于此，作为上述技术方案的进一步优化，在步骤s3中，假定电缆的抗拉极限承载力为σ，显示器实时显示数字为φ。在电缆被收紧进程中，作业人员需要实时观察φ。在电缆被高速收紧模式下，当φ达到k1*σ时，即刻停机电力驱动部，0＜k1＜1；在电缆被低速收紧模式下，当φ达到k2*σ时，即刻停止直驱电机，0＜k1＜k2＜1。在步骤s5中，当β1＞α时，仅由所述直驱电机向着辅助滑轮输出转动力矩，电缆得以低速收紧。在低速收紧进程中，作业人员需要实时观察φ，当φ达到k3*σ时，即刻停止直驱电机，0＜k1＜k3＜1，k3≤1.2k2，且作业人员需要多次对弧垂值进行复测，直至其满足电缆架设验收标准。根据长期施工经验，一般将k1取值0.7，将k2取值0.85，而将k3取值0.9。在实际执行电缆张紧操作的进程中，工作人员可实时地对其所受到的拉力值进行监测以及控制，如此，不但有效地确保了经张紧操作后的电缆具有精准、且合理的弧垂值，而且还杜绝了电缆因受拉过限而导致的拉损、甚至断裂现象的发生。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。