一種埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的研制

張立林 周鍵東 林金熒 龐偉洪

摘要：針對目前10kV及以上埋地電纜保護管的切割待解決的問題，從傳統(tǒng)的切割工具、切割方式的基礎上研制了一款電纜保護管內(nèi)切割裝置。本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置采用半自動環(huán)繞管內(nèi)壁切割的方式，結(jié)合其裝置前后兩端的固定結(jié)構(gòu)完成切割工作，內(nèi)切割裝置的使用能有效解決電纜保護管端面切割不整齊的問題，最大限度發(fā)揮了保護管的功能，提高了埋地敷設的施工質(zhì)量。

關鍵詞：電纜管道；MMP保護管；切割裝置；內(nèi)切割方式

Development?of?Cutting?Device?in?Buried?Cable?Pipeline

Zhang?Lilin??Zhou?Jiandong???Lin?Jinying??Pang?Weihong

Guangdong?Weiheng?Power?Transmission?And?Distribution?Engineering?Co.，?Ltd.??GuangdongFoshan??528200

Abstract：?In?view?of?the?current?problems?to?be?solved?in?the?cutting?of?buried?cable?protection?pipes?of?10kV?and?above，?a?cutting?device?in?the?cable?protection?tube?was?developed?on?the?basis?of?traditional?cutting?tools?and?cutting?methods.?The?inner?cutting?device?of?this?buried?cable?pipeline?adopts?the?semi-automatic?cutting?method?of?surrounding?the?inner?wall?of?the?pipe，?combined?with?the?fixed?structure?at?the?front?and?rear?ends?of?the?device?to?complete?the?cutting?work，?the?use?of?the?internal?cutting?device?can?effectively?solve?the?problem?of?uneven?cutting?of?the?end?face?of?the?cable?protection?pipe，?maximize?the?function?of?the?protective?pipe，?and?improve?the?construction?quality?of?buried?laying.

Keywords：?cable?duct;?MMP?protective?tube;?cutting?device;?Inner?cutting?method

1概述

隨著城市現(xiàn)代化建設穩(wěn)健的腳步，埋地電纜樞紐逐漸成為城市的中心。目前電纜保護管多采用聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、微孔發(fā)泡聚丙烯（MPP）等材質(zhì)，其中MMP電力電纜保護管廣泛應用于非開挖技術。[1]通常在電纜敷設過程中，電纜保護管預留長度要比敷設電纜溝長度要長，因此在電纜保護管埋設完成后，需要對管道外露部分進行切除，才能執(zhí)行下一步電纜敷設工作。而現(xiàn)有的切割方式多采用傳統(tǒng)的切割工具完成切割工作，主要從電纜保護管外部進行切割，該切割方法通常導致切割后的電纜保護管出現(xiàn)端口切面不平整的現(xiàn)象，并且在使用中要格外小心謹慎。這種由作業(yè)人員使用傳統(tǒng)工具完成切割的方式，不僅切割效率較低，甚至還伴隨著一定的風險隱患。

當前施工過程使用的MMP電纜保護管具有沖擊性能良好，減震效果佳的優(yōu)點。[2]采用MMP材質(zhì)電纜保護管能有效防止因管材質(zhì)量問題而導致的線路中斷所影響電力使用的情況，與傳統(tǒng)電纜管道材料相比能在使用中取得更好的成效。[3]因此，為了保證MMP電纜保護管的功能特性，需對切割中所用到的工具做調(diào)整，研制一款適用于埋地電纜保護管切割的裝置。

2研究背景

2.1存在問題

由于MMP材質(zhì)的電纜保護管在施工中被要求保持端面切削垂直平整，憑借現(xiàn)有的切割方法難以滿足此施工要求，當下電纜保護管切割多采用專用砂輪片、鋼鋸等工具進行切割，切割后的電纜保護管出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象，電纜保護管的作用大打折扣。可見使用目前的切割工具難以達到埋設建設工作的MMP電纜管道切割要求，若要電纜保護管在敷設中起到最大價值，需在電力排管中嚴格遵守施工要求，并在電纜保護管切割過程中保持電纜端面垂直切割的平整，電纜保護管使用的切割工具仍是施工過程中待解決的一難題。

2.2研究目標

以應用較廣的MPP材質(zhì)的電纜保護管為切割的研究目標，現(xiàn)階段常用于MMP電纜管道切割的工具包括砂輪片、鋼鋸等，而具體使用的切割方法可分為管道外切割和管道內(nèi)切割兩種。由于切割工具選擇有限，一般施工中選擇采用管道外切割的方式，管道外切割技術顧名思義，是使用工具直接簡單的從保護管外垂直向下進行切割。通常情況下，MMP電纜保護管材常用規(guī)格為直徑110mm～250mm的，根據(jù)埋設電纜保護管的施工要求，需要對兩者之間的距離予以嚴格管控，確保兩管間隔距離在10cm左右，保護管切口的切割質(zhì)量應符切口表面應平整，無裂紋、鐵屑等要求，切口端面傾斜偏差不應大于管道外徑的1%，且不超過3mm，其中凹凸誤差不得超過1mm。[4]

如果選用專用的砂輪片、砂輪切割機從管道外進行切割，一般情況下，是采用砂輪切割機完成電纜保護管的切割。該切割方式雖滿足端面切割平滑的要求，但砂輪切割機的使用存在一定危險性，日常維護使用都需要嚴格管控。砂輪片在砂輪機上高速運轉(zhuǎn)，對已經(jīng)完成埋設的電纜保護管的切割極具考驗。若使用鋼鋸從管道外進行切割，操作空間有限，對施工人員操作要求較高。由于鋼鋸的不固定性，使得鋼齒與電纜保護管切割沒有固定的切割軌跡，從而導致切割后的管口存在不整齊現(xiàn)象，切割后傾斜偏差、凹凸誤差具有不確定性，較難滿足電纜保護管管口端面切割的要求。無論是使用砂輪切割機，還是鋼鋸切割皆是耗費體力的方式，執(zhí)行效率較低，并且勞動強度大。因此，電纜保護管直徑、間隔皆具有規(guī)范性，管外切割工具也極受限制，內(nèi)切割方式與管外切割方式相比，在操作上危險性較低，用于相鄰較近的電纜管切割也比較容易，綜合考慮決定該埋地電纜管道切割裝置采用內(nèi)切割方式設計。

3埋地電纜管道內(nèi)切割裝置

3.1設備結(jié)構(gòu)設計

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置結(jié)構(gòu)采用“膨脹式”結(jié)構(gòu)，滿足內(nèi)徑為200mm～250mm的電纜保護管使用。整體裝置是由管口固定模塊、管內(nèi)環(huán)繞切割模塊、管內(nèi)支撐模塊，以及長桿組成。長桿表面設計了進管深度刻度標識，便于安裝切割裝置時直觀的顯示設備進管深度以及切除管道長度，進管深度刻度的可調(diào)節(jié)范圍在50mm～300mm。裝置的長桿是連接三個模塊的橋梁，裝置主體結(jié)構(gòu)設計簡單、易操作，攜帶輕便。

3.1.1管口固定模塊

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的管口固定模塊結(jié)構(gòu)包括：螺桿、固定套環(huán)、控制手柄等三個部分。通過三個固定螺桿和固定套環(huán)將裝置固定在電纜管口外壁上，固定過程中注意固定套環(huán)和管口的連接情況。固定套環(huán)可以根據(jù)所需切割電纜管內(nèi)徑更換合適的尺寸。而控制手柄則用于控制電機切割旋轉(zhuǎn)的方向，與長桿為一體。方便使用時控制裝置，達到操作容易的目的。

管口固定模塊與管內(nèi)支撐模塊協(xié)同作用，使得裝置在切割過程中更穩(wěn)固，并且讓裝置能有固定的切割軌跡，如此能有效減少端口切面的偏差。管口固定裝置的固定套環(huán)可更替，拓寬本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的應用場景。

3.1.2管內(nèi)環(huán)繞切割模塊

管內(nèi)環(huán)繞切割模塊為裝置的主體模塊，其結(jié)構(gòu)建模如圖1所示。管內(nèi)環(huán)繞切割模塊主要包括電動推桿和電機。其中電動推桿可調(diào)范圍為0mm～50mm，使用時通過將電動推桿調(diào)整至適合的位置，啟動電機便可控制裝置的切割刀片的切入深度，以此滿足無需把手臂伸進管內(nèi)即可完成的內(nèi)切割操作，提高作業(yè)的安全性。此外，電動推桿的可調(diào)節(jié)功能，使得每根電纜保護管的切割長度維持在同一水平線上，避免傳統(tǒng)測量不精準而導致切割后管道出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。

本切割模塊采用電動的方式，可理解為利用電動推桿調(diào)節(jié)切割位置，直至切割片與管道內(nèi)部接觸，再通過控制面板的切割按鈕啟動切割電機，接著旋轉(zhuǎn)同心螺桿手柄即可實現(xiàn)切割電機沿著管道內(nèi)壁環(huán)繞切割。

3.1.3管內(nèi)支撐模塊

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的管內(nèi)支撐模塊采用三爪伸縮的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)的伸縮范圍可適用內(nèi)徑為200mm～300mm的電纜管道。三爪伸縮結(jié)構(gòu)類似折疊雨傘伸縮結(jié)構(gòu)，使得裝置能靈活收縮，易收納。該三爪伸縮結(jié)構(gòu)在裝置安裝使用過程中用于支撐固定裝置。裝置安裝時需先將裝置放在電纜管道內(nèi)，通過同心螺桿手柄進行旋轉(zhuǎn)可以同步調(diào)節(jié)三爪伸縮支撐的直徑，三爪伸縮結(jié)構(gòu)如圖1箭頭指示方向撐開。由于電纜管道內(nèi)壁光滑，為此在支撐結(jié)構(gòu)接觸面增加了防滑設計，避免裝置在使用過程中滑脫。

3.2功能控制設計

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的控制電路部分，主要由切割電機、電動推桿、控制器、控制面板等組成?？刂泼姘迨菍υO備進行控制和管理，可以通過三個不同的按鈕分別控制設備、推桿、切割電機的啟動，其原理如圖2所示。

管道內(nèi)切割裝置的控制面板包括電源總開關、推桿控制按鈕、切割電機控制按鈕等。電源總開關是對整套系統(tǒng)的電源進行通斷切換，即控制設備的啟停。切割電機控制按鈕是根據(jù)切割電機按鈕的自鎖和斷開狀態(tài)執(zhí)行啟動或暫停的。推桿控制按鈕則是控制推桿執(zhí)行動作指令。

裝置的控制器主要用于接收控制面板的電信號指令，通過處理芯片向切割電機或電動推桿發(fā)出操作控制指令，使其能按照設定的程序邏輯進行工作。在本裝置的程序邏輯中，電動推桿的程序邏輯被設定為：當推桿按鈕處于自鎖狀態(tài)時，控制器將響應的控制信號發(fā)送至電動推桿，電動推桿將自動向前推進；當電動推桿被切割電機頂向管道內(nèi)壁時，再按一下推桿按鈕，電動推桿將保持此刻狀態(tài)。等工作完畢后再按下推桿按鈕，電動推桿將回到初始狀態(tài)。

3.3切割方式選擇

在傳統(tǒng)切割方式中，多采用手動切割的方式，手動切割方式難免會效率低。環(huán)形的電纜保護管與大多切割工具的不匹配，并且在實際使用起來還降低了電纜保護管的切割質(zhì)量，同時也降低了電纜保護管的功能價值。傳統(tǒng)切割工具的使用未能提高施工效率，而且長時間進行單一的切割動作也增大了施工人員的工作強度。而本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置采用的半自動切割方式，通過手動旋轉(zhuǎn)手柄以控制電機完成切割任務，能夠很好的避免傳統(tǒng)切割工具存在的弊端，同時保證了電纜保護管的價值。

4埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的工作原理及其特點

4.1工作原理

管道內(nèi)切割裝置采用半自動切割方式，主要通過控制器控制電動推桿和電機執(zhí)行切割步驟。埋地電纜管道內(nèi)切割裝置在使用前，需要對切割的電纜管進行測量切割深度，接著根據(jù)測量尺寸，把設備調(diào)整至合適位置，此時可參考長桿上的刻度。

在放置設備的過程中，注意把管口固定模塊固定在管道內(nèi)部的中心位置，然后通過旋轉(zhuǎn)同心螺桿手柄，將三爪伸縮支撐結(jié)構(gòu)張開支撐住管道內(nèi)壁，注意確認裝置撐開的穩(wěn)固情況。再通過控制面板的推桿控制按鈕啟動電動推桿將切割電機推送至切割位置，接著便可啟動設備的電源開關。最后旋轉(zhuǎn)設備的同心螺桿手柄進行旋轉(zhuǎn)，切割電機將沿著管道內(nèi)壁環(huán)繞切割。

4.2裝置特點

裝置操作簡單，與傳統(tǒng)的切割裝置相比，本款內(nèi)切割裝置通過控制器來控制裝置整體的啟停工作，三個按鈕又可以單獨控制裝置的管口固定模塊、管內(nèi)環(huán)繞切割模塊、管內(nèi)支撐模塊，操作中遵循一放置、兩固定、三切割的步驟。裝置使用不僅操作簡單，還保證了施工中電纜保護管的切割質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)簡易便攜，本款內(nèi)切割裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，主要由三個部分組成。管內(nèi)伸縮支撐結(jié)構(gòu)采用三爪伸縮，伸縮范圍靈活滿足使用和收納，適用于較常用的敷設電纜保護管尺寸中。

減少切割誤差，本款內(nèi)切割裝置從內(nèi)切割方式上對電纜保護管進行切割，精準到對相鄰的保護管進行單獨切割處理，從根本上減少了傳統(tǒng)切割方式端面切割上存在的誤差，做到精確而具有效率。

結(jié)語

自20世紀九十年代以后，新建或改造的城市電網(wǎng)工程便開始采用地下電纜的方式。而10kV配網(wǎng)敷設質(zhì)量決定著后續(xù)供電、用電的安全，除了架線施工技術，還要對電纜保護管切割細節(jié)等作出嚴格的要求。[5]為順應當下城市現(xiàn)代化建設，研制的本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置，可適用于10kV及以上埋地電纜管道切割場景。埋地電纜管道內(nèi)切割裝置通過機械化裝備，實現(xiàn)了電纜管道半自動切割，提高施工效率，使施工質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，還有效降低人員作業(yè)安全的風險，提升了電網(wǎng)運行安全。

參考文獻：

[1]孫冬林，李明喜，張強，等.非開挖拖管技術在電纜保護管施工中的應用[J].建筑技術開發(fā)，2021，48（01）：43-44.

[2]朱語杭，?MPP電力電纜保護管.?浙江省，杭州攀華電力科技有限公司，2021-12-20.

[3]張教練，呂華，夏衍，等.MPP電纜保護管質(zhì)量特性分析研究[J].電力設備管理，2021（09）：226-228.

[4]徐剛.電力電纜的排管施工技術分析[J].集成電路應用，2022，39（11）：84-85.

[5]馬偉新.10?kV配網(wǎng)工程項目的質(zhì)量管理對策[J].科技與創(chuàng)新，2019（13）：109-110.

作者簡介：張立林（1971-），男，漢族，河南信陽人，大專，高級工程師，研究方向：電力工程施工；周鍵東（1986-），男，漢族，廣東人，大專，電氣工程師，研究方向：電力工程施工；林金熒（1989-），男，漢族，潮州潮安人，本科，工程師，研究領域：電力工程施工；龐偉洪（1984-），男，漢族，廣東佛山人，本科，中級工程師，研究方向：電力工程施工。