Właściwą wciągarkę elektryczną do ciągłego układania kabla określa jej zdolność uciągu pierwszej warstwy przy 1,5-krotności maksymalnego naprężenia liny i Ocena cyklu pracy S3 co najmniej 40% . Silnik o mocy 3,7 kW napędzający przekładnię planetarną za pomocą niezawodnego hamulca elektromagnetycznego będzie nawijał 500 metrów kabla pancernego o średnicy 35 mm ze stałą prędkością 8 metrów na minutę bez przegrzania uzwojeń, pod warunkiem, że średnica rdzenia bębna jest co najmniej 20 razy większa od średnicy kabla.
Uciąganie pierwszej warstwy i czym różni się od wciągarek do podnoszenia
An wciągarka kablowa elektryczna ocenia się na podstawie naciągnięcia pierwszej warstwy liny na bębnie, a nie na podstawie zawieszonego ładunku. Układanie kabli wiąże się z dużym oporem poziomym, zwłaszcza podczas przeciągania opancerzonych kabli podmorskich po rolkach. Wciągarka z uciągiem pierwszej warstwy 5000 kg na rdzeniu o średnicy 300 mm wytrzymuje napięcie liny 3300 kg po nawinięciu czwartej warstwy, ze względu na zwiększoną efektywną średnicę bębna zmniejszającą przewagę mechaniczną.
W przeciwieństwie do wciągarki podnoszącej, w której obciążenie szczytowe występuje dopiero przy odrywaniu, wciągarka linowa musi wytrzymywać siłę uciągu przez wiele godzin. Wymaga to silnika o współczynniku serwisowym wynoszącym 1.25 . Może dostarczyć silnik o mocy 7,5 kW i współczynniku SF 1,25 9,4 kW w sposób ciągły, pokrywając rezerwę cieplną niezbędną w przypadku chwilowego zaczepienia kabla o dno morskie.
Ochrona średnicy rdzenia bębna i promienia zgięcia kabla
Rdzeń bębna jest głównym czynnikiem zapobiegającym uszkodzeniu liny. Minimalny promień zgięcia kabla zasilającego lub sterującego wynosi zazwyczaj 10 do 15 razy większa od średnicy zewnętrznej . Bęben wyciągarki musi zatem mieć rdzeń o średnicy nie mniejszej niż 20-krotność średnicy kabla do dynamicznego nawijania pod napięciem. W przypadku kabla o średnicy 40 mm rdzeń musi mieć co najmniej 800 mm.
Użycie mniejszego rdzenia prowadzi do zmiażdżenia warstwy wewnętrznej. W udokumentowanym przypadku dotyczącym wleczonego kabla zasilającego do zgarniacza, bęben o średnicy 600 mm wielokrotnie uszkodził kabel o średnicy 38 mm w ciągu 1200 cykli buforowania . Modernizacja do rdzenia o średnicy 900 mm całkowicie wyeliminowała awarię zgniatania w ciągu kolejnej 4500 cykli .
Cykl pracy silnika i zapobieganie przeciążeniom termicznym
Silniki wciągarek linowych działają zgodnie z klasyfikacją przerywanej pracy okresowej S3. Typowa etykieta głosi S3-40%, 10 minut , co oznacza, że silnik może pracować z pełnym obciążeniem przez 4 minuty w dowolnym 10-minutowym cyklu, nie przekraczając limitu wzrostu temperatury klasy izolacji. Wybór silnika z Cykl pracy 60%. do wciągarki stosowanej przy powtarzalnym kopaniu kabli zapobiega niepożądanemu wyłączaniu przekaźnika termicznego.
Poniższa tabela porównuje moc silnika do siły uciągu i prędkość linii dla typowych operacji nawijania kabla, przy założeniu wartości znamionowej S3-40% i współczynniku serwisowym 1,0 dla przekładni.
| Moc silnika (kW) | Uciąg pierwszej warstwy (kg) | Prędkość linii przy pełnym obciążeniu (m/min) | Typowy zakres średnicy zewnętrznej kabla (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 do 15 |
| 3.7 | 1500 | 8 | 18 do 28 |
| 7.5 | 3200 | 10 | 30 do 42 |
| 15.0 | 6500 | 12 | 45 do 65 |
Układy hamulcowe i wymagania dotyczące trzymania statycznego
Wciągarka kablowa musi przytrzymywać pełną szpulę liny po odłączeniu zasilania, nawet na pochyłości. Normą jest A załączany sprężynowo, zwalniany elektrycznie hamulec prądu stałego montowany bezpośrednio na dzwonku po stronie silnika. Statyczny moment trzymający musi wynosić co najmniej 1,5-krotność maksymalnego momentu obrotowego bębna generowane przez górną warstwę kabla przy pełnym naciągu.
Hamulec taśmowy na kołnierzu bębna służy jako awaryjny układ wtórny. Podczas testu odbiorczego 10-tonowej wciągarki wytrzymał sam hamulec prądu stałego 105% obciążenia znamionowego przez 30 minut przy zerowych obrotach bębna. Kiedy hamulec taśmowy został uruchomiony po symulowanej awarii zasilania, kombinowany układ hamulcowy utrzymywał obciążenie statyczne wynoszące 15 ton zanim kotwica kablowa się osunęła.
Przekładnia szpulowa i mechanizmy poziomego wiatru
Losowe nawinięcie powoduje zachodzenie na siebie kabla, który wcina się w osłonę podczas naprężania. Napędzany mechanizm poziomego nadmuchu, który przesuwa się po bębnie ze zsynchronizowaną prędkością, jest niezbędny w przypadku kabla płaskiego lub podczas nawijania go na gładki bęben. Nachylenie wiatru przy poziomie musi odpowiadać średnicy kabla plus prześwit 1 mm do 2 mm aby zapobiec przyszczypnięciu.
W przypadku kabla okrągłego o średnicy 32 mm, nawinięcie poziome ze skokiem śruby pociągowej wynoszącym 33 mm a dwukierunkowa nakrętka eliminuje szczeliny. Dane terenowe z barki układającej kable wykazały, że zsynchronizowany wiatr poziomy zmniejsza zjawisko skoku wypłaty 3 zdarzenia na kilometr do zera, zapobiegając ostrym skokom napięcia, które wcześniej uszkodziły rezystancję izolacji kabla.
Sterowanie elektryczne i integracja zmiennej prędkości
Bezpośredni rozruch dużego silnika wciągarki powoduje wstrząs mechaniczny przechodzący przez przekładnię. Przemiennik częstotliwości umożliwia rampę łagodnego rozruchu 3 sekundy i rampę zatrzymującą 2 sekundy , zmniejszając szczytowy prąd rozruchowy od 6-krotny prąd pełnego obciążenia do 1,5-krotności . Chroni to kabel przed nagłym szarpnięciem, które może oddzielić przewodnik od izolacji.
Kaseta sterownicza musi zawierać przycisk zatrzymania awaryjnego ze stycznikiem bezpośredniego rozwarcia. Po naciśnięciu wyłącznika awaryjnego następuje załączenie hamulca, a przetwornica częstotliwości inicjuje cykl hamowania z wtryskiem prądu stałego, który zatrzymuje bęben w ciągu 0,5 sekundy . Czujnik zerowej prędkości na bębnie potwierdza zatrzymanie, zanim hamulec zwolni swój moment trzymający.
Wykrywanie obciążenia i odcięcie napięcia
Ciągnięcie kabla z nadmiernym napięciem trwale wydłuża miedziane przewodniki, zwiększając rezystancję i powstawanie gorących punktów. Sworzeń obciążający zainstalowany na osi koła pasowego mierzy napięcie w czasie rzeczywistym i wyzwala wyłączenie, gdy siła przekroczy zadaną wartość graniczną. Dla typowego kabla 3-żyłowego o średnicy 35 mm maksymalne napięcie uciągu nie powinno przekraczać 3000 kg , co odpowiada naprężeniu przewodnika 0,2% .
Ogniwo obciążnikowe podłączone do sterownika PLC będzie również rejestrować dziennik naprężenia podczas całej operacji nawijania. Dane te służą do sprawdzenia, czy kabel nie został poddany nadmiernym naprężeniom podczas instalacji, co jest wymogiem coraz częściej określanym w warunkach gwarancji na podmorskie kable elektroenergetyczne o projektowanej żywotności 25 lat .
Codzienne punkty kontroli przed uruchomieniem
10-minutowa kontrola wizualna i funkcjonalna przed każdą zmianą wyłapuje awarie prowadzące do zerwania kabli. Poniższa lista kontrolna obejmuje komponenty wysokiego ryzyka.
- Sprawdź, czy szczelina powietrzna hamulca jest ustawiona na 0,3 mm . Szczelina powietrzna powyżej 0,6 mm zmniejsza siłę docisku sprężyny i może powodować pełzanie bębna pod obciążeniem.
- Sprawdź poziom oleju w przekładni planetarnej. Kropla 15 mm poniżej wziernika wskazuje nieszczelność uszczelki, która może spowodować zatarcie przekładni w ciągu jednej zmiany.
- Sprawdź miejsce wejścia kabla na kołnierzu bębna pod kątem ostrych krawędzi. Zadzior tak mały jak 0,5 mm może przeciąć zewnętrzną powłokę kabla podczas wypłaty.
- Przetestuj wyłącznik awaryjny i obserwuj drogę hamowania bębna. Jakikolwiek wzrost powyżej 200 mm liniowego przesuwu linki wymaga wymiany klocków hamulcowych.
- Upewnij się, że łańcuchy wyrównawcze lub śruba pociągowa nie wykazują widocznego luzu. Zużyty łańcuch z ugięciem 10 mm wprowadza opóźnienie fazowe, które powoduje uzwojenie zwrotnicy.
