張力放線裝置張力調(diào)節(jié)專利綜述

侯波

摘 ?要：張力放線是目前放線作業(yè)的主要放線方式，其難點在于如何調(diào)節(jié)放線時的線纜張力。文章從張力放線技術(shù)的原理、發(fā)展脈絡(luò)、技術(shù)分類等角度出發(fā)，對涉及關(guān)鍵技術(shù)的專利文獻(xiàn)進(jìn)行分解，分析了該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的代表性專利，通過具體案例闡述了如何對張力放線裝置的張力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：放線;張力調(diào)節(jié);反饋;恒定

中圖分類號：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）19-0019-02

Abstract： Tension pay-off is currently the main pay-off method for pay-off operations. The difficulty lies in how to adjust the cable tension during pay-off. This paperanalyzes the patent literature related to key technologies from the perspective of the principle， development context， technology classification and other aspects of tension pay-off technology， analyzes the representative patents of technology development in this field， and explains how to adjust tension by specific cases.

Keywords： pay-off; tension adjust; feedback; constant

1 概述

敷設(shè)架空線路是電力施工中的一項重要作業(yè)，廣泛應(yīng)用于輸電線路、通信電纜、鐵路接觸網(wǎng)的架設(shè)及跨溝跨河、岸電連接中。張力放線裝置以適當(dāng)?shù)膹埩恳€纜懸空展放，避免線纜受到損傷，保護(hù)了地面作物植被。

早在1903年8月4日法國申請人ALBERT COLLET的發(fā)明申請FR334409A《用于雙回電纜安裝和快速張緊的移動絕緣支架》就獲得了專利授權(quán)，由此張力放線裝置正式進(jìn)入專利時代。在國內(nèi)，1987年3月4日北京鐵路局科學(xué)技術(shù)委員會的實用新型CN86202167U《電氣化鐵路接觸網(wǎng)收放線車》也獲得了授權(quán);同年中國電機工程學(xué)會輸變電專業(yè)委員會制訂了《超高壓架空輸電線路張力架線施工工藝導(dǎo)則》，標(biāo)志著我國張力放線裝置正式掀開了專利化和標(biāo)準(zhǔn)化的大幕。經(jīng)過多年的知識儲備和技術(shù)積累，我國的張力放線技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展和巨大的進(jìn)步。

2 技術(shù)發(fā)展路線

張力放線裝置的張力調(diào)節(jié)發(fā)展經(jīng)歷了被動調(diào)節(jié)和主動調(diào)節(jié)兩個階段。被動調(diào)節(jié)指簡單的人力調(diào)節(jié)張力大小，主動調(diào)節(jié)指使用外部動力保持張力恒定。主動調(diào)節(jié)主要包括以下幾種：

2.1 氣缸調(diào)節(jié)

采用薄壁氣缸與線盤接觸，根據(jù)線盤直徑變化量控制比例閥，調(diào)節(jié)氣缸進(jìn)氣壓，實現(xiàn)從滿盤到淺盤的張力恒定。

2.2 制動器調(diào)節(jié)

采用磁粉制動器、電磁制動器等控制方式，實現(xiàn)電氣調(diào)節(jié)張力大小，以及從滿盤到淺盤保持張力恒定。

上述兩種調(diào)節(jié)方式主要用于輸電線路、通信電纜及岸電連接。其優(yōu)點在操作方便、應(yīng)用廣泛，缺點在于缺乏反饋、難以精準(zhǔn)調(diào)節(jié)張力。

2.3 反饋調(diào)節(jié)

利用張力傳感器將張力值反饋至PLC，PLC根據(jù)反饋值進(jìn)行運算，控制器根據(jù)運算結(jié)果進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，使線纜的張力保持恒定。這種調(diào)節(jié)方式主要用于輸電線路、通信電纜及岸電連接。其優(yōu)點在于自動化程度高、調(diào)節(jié)精確，缺點在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

3 典型專利技術(shù)方案分析

考慮張力調(diào)節(jié)的演進(jìn)過程以及專利是否解決本領(lǐng)域中相關(guān)重大技術(shù)問題和是否取得重大技術(shù)突破等方面，選出如下幾個重要專利并對其技術(shù)方案進(jìn)行分析。

3.1 氣缸調(diào)節(jié)

采用薄壁氣缸與線盤接觸，根據(jù)線盤直徑變化量控制比例閥，調(diào)節(jié)氣缸進(jìn)氣壓，實現(xiàn)從滿盤到淺盤的張力恒定。

代表專利為FR2874360 A《一種恒張力放線車架裝置》，當(dāng)線索10的張力T低于設(shè)定油缸1的推力時，線索張力設(shè)定輪7向放出線索10的反方向移動，油缸4的缸體跟著移動，使油缸4的缸內(nèi)油壓增加，通過管路5傳遞到張力增加滾筒支架15上安裝的制動油缸6的活塞上，活塞對制動片11的壓力增大，制動片11對張力增加滾筒9的摩擦阻力增大，在線索10與滾筒的相互摩擦作用下，使線索10的張力增大。當(dāng)線索10的張力T高于設(shè)定油缸1的推力時則反之，使線索10的張力減小。如此反復(fù)循環(huán)，保證了線索10的張力圍繞設(shè)定油缸1的壓力的一定比例大小波動而基本恒定。

3.2 制動器調(diào)節(jié)

采用電磁制動器將主動側(cè)扭力傳達(dá)給被動側(cè)的連接器，可以據(jù)需要自由的結(jié)合，切離或制動，使用電磁力作為動力實現(xiàn)電氣調(diào)節(jié)張力大小，以及從滿盤到淺盤保持張力恒定。常見電磁制動器包括電磁粉末制動器和電磁渦流制動器。

代表專利為CN105006796A《一種岸電系統(tǒng)用電纜卷車》。磁滯聯(lián)軸器4包括主動、被動兩個磁性半副組成一對磁性副，通過磁力耦合進(jìn)行動力傳遞;其中的一個磁性半副是由永久多極磁鋼構(gòu)成的磁盤，另一個磁性半副是一個強磁感應(yīng)盤;當(dāng)電機帶動其中的一個磁性半副高速旋轉(zhuǎn)時，一旦出現(xiàn)兩盤之間的轉(zhuǎn)速滑差，多極磁盤將交替磁化對面的感應(yīng)盤，從而產(chǎn)生一種抗拒這種滑差的扭矩，從而實現(xiàn)了動力傳入端與輸出端之間的無接觸耦合，從而帶動或制動磁盤旋轉(zhuǎn);通過調(diào)節(jié)磁性副之間氣隙距離，能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼力矩的調(diào)節(jié);當(dāng)氣隙距離被鎖定后，在放纜運轉(zhuǎn)過程中的阻尼力矩大小能夠保持力矩恒定，且不隨主、被動副相對轉(zhuǎn)速變化而變化。

3.3 反饋調(diào)節(jié)

利用張力傳感器將張力值反饋至PLC，PLC根據(jù)反饋值進(jìn)行運算，控制器根據(jù)運算結(jié)果進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，使線纜的張力保持恒定。這種調(diào)節(jié)方式主要用于輸電線路、通信電纜及岸電連接。

代表專利為WO2010126215A《一種控制電纜放線機的方法》。電機提供放線張力，其張力經(jīng)張力傳感器反饋至PLC，PLC對反饋值及界面設(shè)定值進(jìn)行運算，并將運算結(jié)果給定到控制器，由其控制電機正反轉(zhuǎn)，保證張力恒定。操作人員在操作界面上可進(jìn)行放線張力在允許范圍內(nèi)的任意設(shè)定以及PID參數(shù)的設(shè)定，并將設(shè)定值傳至PLC，調(diào)節(jié)放線張力的大小。

4 結(jié)束語

隨著張力放線技術(shù)的不斷發(fā)展演進(jìn)，從機械控制到電子控制，對放線線纜的張力調(diào)節(jié)逐漸精細(xì)恒定，這使得線纜在放線過程中不會因為不恒定的拉力而損傷，也使得放線效率進(jìn)一步得到提高。

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