多功能模塊化電纜支架的研制和開(kāi)發(fā)及功能使用

國(guó)網(wǎng)河南省電力公司安陽(yáng)縣供電公司 司洪波

1 引言

電纜敷設(shè)過(guò)程中，需要將電纜從電纜盤(pán)上拉扯下來(lái)，電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，間隔距離較長(zhǎng)，因此需要使用電纜支架對(duì)電纜進(jìn)行支撐，避免電纜因?yàn)榕c地面的直接接觸而出現(xiàn)磨損問(wèn)題[1]。當(dāng)前，采用的電纜支架多為單一功能，只能對(duì)一個(gè)方向一股或者幾股進(jìn)行支撐，無(wú)法做到高度隨著電纜距離鋪設(shè)地與電纜盤(pán)的遠(yuǎn)近針對(duì)性調(diào)節(jié)，同時(shí)在電纜鋪設(shè)過(guò)程中通常需要依據(jù)電纜盤(pán)位置采用不同方向的電纜支撐，即在實(shí)際應(yīng)用中需要同時(shí)鋪設(shè)多個(gè)支架點(diǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)鋪設(shè)電纜時(shí)間，容易加劇工作人員的工作強(qiáng)度[2]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文研制多功能模塊化電纜支架，提高電纜鋪設(shè)作業(yè)效率。

2 多功能模塊化的電纜支架的研制和開(kāi)發(fā)

2.1 電纜支架的開(kāi)發(fā)的類型

電纜支架的主要材料為纖維增強(qiáng)塑料，這種材料應(yīng)用非常普遍，屬于復(fù)合材料，通常的組成部分包括短切或者連續(xù)纖維、織物增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂體、熱固性基體，并且主要以玻璃纖維作為樹(shù)脂基復(fù)合材料[3]。纖維增強(qiáng)塑料作為一種復(fù)合材料，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，一是不會(huì)對(duì)組分材料的原本性能造成破壞，二是可以做到對(duì)不同組分材料的彼此補(bǔ)償，從而使材料整體表現(xiàn)出更加優(yōu)越的特殊性能[4]。纖維增強(qiáng)塑料的根本特性在于可設(shè)計(jì)性，即當(dāng)組分材料比例與類型不同時(shí)，纖維增強(qiáng)塑料的功能用途會(huì)表現(xiàn)出一定差異，因此用其開(kāi)發(fā)電纜支架時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境與功能的差異，針對(duì)性地改變組分材料的比例與類型，實(shí)現(xiàn)防腐、耐磨、絕緣等不同性能。

電纜支架通常根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所的差異而需要采用不同的裝配方式，從這一角度對(duì)電纜支架進(jìn)行分類，可以分為整體型與分體型兩種。整體型電纜支架適用于開(kāi)闊的電纜敷設(shè)環(huán)境，運(yùn)輸較為不便，因此應(yīng)用場(chǎng)所較為固定。整體型電纜支架的不同部件需要通過(guò)連接工藝固定為統(tǒng)一整體，多采用壓膜工藝，將不同復(fù)合物放到模具中，通過(guò)加熱、加壓后使其固定成型。這一環(huán)節(jié)需要根據(jù)實(shí)際使用需求，將模具設(shè)計(jì)為需求的形狀，使最終成型的電纜支架可以滿足實(shí)際使用需求，特別是一次成型，同一型號(hào)的強(qiáng)度普遍較高。然而，整體型電纜支架的工藝較為復(fù)雜，在實(shí)際使用中較為受限。

相比之下，分體型電纜支架的應(yīng)用范圍更廣，標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，便于運(yùn)輸與安裝。分體型電纜支架通常由多個(gè)構(gòu)件共同構(gòu)成，部件間的連接主要采用卡槽或者連接件，通常采用拉擠工藝，即將模具放置于高溫環(huán)境中，利用高溫加熱將浸漬樹(shù)脂的連續(xù)長(zhǎng)纖維進(jìn)行持續(xù)拉擠，最終再根據(jù)實(shí)際使用需求對(duì)其進(jìn)行切割與組裝。分體型電纜支架也有著一定劣勢(shì)，主要表現(xiàn)為形狀單一，目前應(yīng)用較為廣泛的支架類型為卡槽式分體型復(fù)合材料支架，這種支架的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在可以對(duì)托臂數(shù)量與高度進(jìn)行自由調(diào)整，并且還能在矩陣安裝斷面中使用。

2.2 多功能模塊化的電纜支架構(gòu)成

多功能模塊化的電纜支架主要包括電纜支架、支撐桿、調(diào)節(jié)裝置與支撐底座等，電纜支架采用多組獨(dú)立設(shè)計(jì)的方式，加設(shè)了左右電纜布置點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求調(diào)節(jié)電纜支架的支撐高度與傾斜度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多角度的電纜支撐要求，并且可以有效保障電纜排列的工整性。電纜支架采用左、中、右多組放置座的設(shè)計(jì)，所有放置架均支持單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電纜支架可對(duì)多股不同高度的電纜進(jìn)行固定支撐，有效提高電纜支架的實(shí)用性。

在電纜支架下方安設(shè)支撐桿，采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)支撐桿與調(diào)節(jié)裝置的配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜支撐桿高度的隨意調(diào)節(jié)。支撐桿與調(diào)節(jié)裝置的聯(lián)動(dòng)使用，不僅可以有效拓展電纜支架的移動(dòng)范圍，擴(kuò)大電纜支架布置點(diǎn)，還可以增強(qiáng)對(duì)各類崎嶇路面的適應(yīng)性，滿足不同環(huán)境下的電纜布置要求。支撐底座采用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以多方向?qū)﹄娎|支架進(jìn)行支撐，且底座安裝了防滑墊，可以提高電纜支架整體的防滑耐磨性，使電纜支架具有更良好的穩(wěn)定性，拓展電纜支架的適用范圍。

2.3 電纜支架的布置與固定

電纜隧道斷面為2.4m×2.4m，為保障電纜隧道的正常使用，需要在內(nèi)部配置通風(fēng)設(shè)施以及照明設(shè)施，在實(shí)際安裝過(guò)程中，為保障運(yùn)維人員可以安全出入電纜隧道，需要預(yù)留出大于0.85m 的過(guò)道。在安裝電纜支架時(shí)，專業(yè)人員需要預(yù)先根據(jù)內(nèi)部通風(fēng)以及照明設(shè)施的布設(shè)情況制定好電纜支架的布設(shè)方案，以便于后續(xù)工作人員的順利安裝。工作人員在水平敷設(shè)過(guò)程中，需要考慮到沿線可能會(huì)發(fā)生熱脹冷縮以及蠕形變位等問(wèn)題，因此在實(shí)際布設(shè)過(guò)程中必須控制兩個(gè)電纜支架間的距離超過(guò)3m，同時(shí)為了避免軸向力的危害，還需要采用連續(xù)固定的方式連接電纜支架的接頭位置。

工作人員在斜坡敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)在剛性固定處預(yù)留一定的斜坡高位，且電纜支架間的布設(shè)距離不能小于2.5m。為了有效保障電纜支架的強(qiáng)度，一定要避免使用膨脹式螺栓進(jìn)行固定，本研究主要使用高強(qiáng)鋁合金與不銹鋼可調(diào)型自撐式組合支架，并利用支撐桿配合調(diào)節(jié)裝置對(duì)高度進(jìn)行-100～200m 的調(diào)節(jié)，對(duì)傾斜度進(jìn)行0～30°的調(diào)節(jié)。

2.4 電纜抱箍

電纜抱箍在制作時(shí)考慮到剛度要求，主材選用高強(qiáng)度鋁合金，其需要固定在電纜支架主體，通常采用可以有效保障線路短路電動(dòng)力條件需求的不銹鋼螺栓進(jìn)行固定。在固定過(guò)程中，接觸面不僅應(yīng)保持光滑整齊，而且抱箍出口應(yīng)留有一定弧度，以此避免電纜局部應(yīng)力出現(xiàn)巨幅增長(zhǎng)的情況。電纜隧道溫度一旦改變，由于熱脹冷縮原理，電纜長(zhǎng)度可能會(huì)因此而發(fā)生改變。在本身剛性作用力的影響下，電纜便會(huì)因?yàn)闇囟鹊母淖?，在末端累積熱機(jī)械力。在累積到一定程度以后，熱機(jī)械力一旦沒(méi)有得到釋放，必然會(huì)在作用力下導(dǎo)致電纜的移位與起拱，并且可能伴隨局部彎曲度過(guò)大，而在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，電纜局部始終處于最大彎曲半徑以上，便有可能損壞掉金屬保護(hù)套，因此就會(huì)導(dǎo)致電纜性能受到損害，嚴(yán)重縮短其使用壽命。

根據(jù)電纜支架的固定要求，采用半波長(zhǎng)垂直蛇形敷設(shè)方法，在實(shí)際敷設(shè)過(guò)程中，預(yù)先對(duì)電纜支架的位置進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)敷設(shè)位置選擇于最上方支架電纜，并提前設(shè)置好下層的回路。在敷設(shè)過(guò)程中，手推平板車內(nèi)設(shè)置牽引頭，并采用輸送機(jī)與人工牽引相結(jié)合的輸送方式。為了保護(hù)電纜受到損壞，在夾具內(nèi)部配置了橡膠襯墊，并從牽引頭一端將電纜放置于電纜支架上，通過(guò)蛇形敷設(shè)延長(zhǎng)電纜，以完成蛇形敷設(shè)工作。

3 多功能模塊化的電纜支架的功能使用

3.1 多功能模塊化電纜支架的功能介紹

傳統(tǒng)電纜接頭制作方式存在著耗時(shí)長(zhǎng)，人員操作不便與效率低的問(wèn)題，因此，需要借助多功能模塊化電纜支架提高設(shè)備的應(yīng)用性，豐富傳統(tǒng)設(shè)備的多用途功能。本文提出的一種移動(dòng)支架工具，主要用于電纜支撐與固定。多功能模塊化的電纜支架是一種可重復(fù)使用和可定制化的電纜支架系統(tǒng)，通過(guò)組合不同類型的模塊，可以滿足各種不同規(guī)格和形狀的電纜布線需求。

在實(shí)際應(yīng)用中，多功能模塊化的電纜支架可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行組裝和拆卸，適應(yīng)不同電纜布線的要求。無(wú)論是在機(jī)房、工廠、商場(chǎng)還是其他場(chǎng)所，都可以根據(jù)實(shí)際情況靈活配置。電纜支架采用高強(qiáng)度的材料制成，具有較好的耐腐蝕和抗震能力，能夠保證電纜的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，還具有防火、防爆等特點(diǎn)，確保電纜線路的安全運(yùn)行。并且模塊化設(shè)計(jì)可以使電纜支架組裝簡(jiǎn)單快捷，有效提高布線效率，縮短施工周期，節(jié)省人力和物力資源。

多功能模塊化的電纜支架系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)和高效生產(chǎn)工藝，可以大規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。同時(shí)，由于其可重復(fù)使用和可定制化的特點(diǎn)，可以減少電纜布線的浪費(fèi)，提高資源利用率。此外，電纜支架具有易于維護(hù)的特點(diǎn)，如果需要更換或維修電纜，只需拆卸相應(yīng)的模塊即可，無(wú)須拆除整個(gè)支架，節(jié)省時(shí)間和精力。多功能電纜支架功能設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。

3.2 多功能模塊化的電纜支架的經(jīng)濟(jì)效益

電纜施工中運(yùn)用多功能模塊化電纜支架進(jìn)行施工需要對(duì)不同規(guī)格的支架進(jìn)行組合，并且需要通過(guò)重復(fù)利用滿足支架的循環(huán)利用要求，使用多功能模塊化電纜支架可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種尺寸規(guī)格的支架進(jìn)行組合安裝，考慮到電纜設(shè)計(jì)施工的經(jīng)濟(jì)效益要求，能夠在復(fù)用性要求下進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在一定程度上節(jié)約了人工成本和材料成本，相比傳統(tǒng)電纜設(shè)計(jì)施工技術(shù)能夠有效提升施工效率與質(zhì)量。

多功能模塊化的電纜支架系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行組裝和拆卸，在電纜線路施工時(shí)，可以重復(fù)使用現(xiàn)有的支架模塊，減少浪費(fèi)。同時(shí)，由于其可定制化的特點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際需求量身定制，避免過(guò)度購(gòu)買(mǎi)和浪費(fèi)。電纜支架在設(shè)計(jì)階段兼顧了經(jīng)濟(jì)安全性，采用了高強(qiáng)度材料制成，在使用時(shí)可以有效保證電纜的安全運(yùn)行，從而減少因電纜故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

此外，傳統(tǒng)的電纜布線使用的固定安裝材料多為一次性材料，這些材料不僅造價(jià)較高，而且施工難度較大，需要消耗大量的人力和物力資源。相比之下，多功能模塊化的電纜支架采用了輕質(zhì)高強(qiáng)度的材料制成，并且采用模塊化設(shè)計(jì)，組裝簡(jiǎn)單快捷，施工過(guò)程中可以降低成本。在模塊化設(shè)計(jì)上，電纜支架可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易、快捷組裝，有利于提高電纜施工效率，縮短施工周期，節(jié)省施工資源。傳統(tǒng)施工工藝需要對(duì)模具進(jìn)行單獨(dú)的處理加工，導(dǎo)致施工流程較為復(fù)雜，在使用中容易出現(xiàn)多功能模塊化電纜施工尺寸不匹配的情況，而在應(yīng)用多功能模塊化電纜支架可降低施工成本，提升電纜施工工程的技術(shù)工藝可靠度，在推進(jìn)電纜工程發(fā)展中可以有效控制施工成本，滿足發(fā)展中的經(jīng)濟(jì)效益要求。

4 結(jié)語(yǔ)

多功能模塊化電纜支架的研制與開(kāi)發(fā)有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)工藝的弊端，其在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了復(fù)合型材料，具有較高的機(jī)械性能，材料本身的高壽命與耐腐蝕性能夠滿足電纜施工工程長(zhǎng)期穩(wěn)定的基本要求。通過(guò)多功能模塊化電纜支架研制開(kāi)發(fā)，為行業(yè)工業(yè)技術(shù)發(fā)展提供了新的思路，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)新型的電纜支架在應(yīng)用上能夠滿足經(jīng)濟(jì)效益要求，具有較好的應(yīng)用前景。