多功能可拆卸式速控绕线装置的研制

多功能可拆卸式速控绕线装置的研制

尹涵,杨隶钧

云南电网有限责任公司临沧供电局 云南 677000

摘要：随着电子、电气等行业的快速发展，各种电机、变压器和超导磁场用的线材需求量不断增加，传统的手工绕线方式已经不能满足市场的发展要求，各种绕线机应运而生，当前比较常见的控制系统主要为基于PLC的控制系统、基于单片机的控制系统、基于计算机的控制系统。较计算机的控制系统，单片机和PLC的控制系统具有体积小、价格便宜、操作方便等优势，而PLC的控制系统较单片机的控制系统，具有开发周期短、稳定性高、可扩展性强等优点。所以市面上PLC作为控制器的系统较单片机的系统市场占有份额大。

关键词：线路，架设，创新，标准化，绕制

引言

PLC是当前市场的主流控制系统，采用可编程存储器用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

在本绕线机系统中，收线主轴和放线轴均选用异步电机。该系统由伺服模块、变频模块、位移配重模块、PLC控制模块和人机交互触摸屏模块等组成。在系统联机运行时，收线主轴利用矢量控制进行主动运行，其控制过程包含2个闭环系统，一个是编码器和电机主轴直接相连，与变频器构成闭环的矢量控制；一个是与齿轮减速之后的线盘轴直接相连，保证计数匝数精确无误[7]。而放线电机利用PID和bang-bang结合的方式，根据配重模块的位置与收线电机速度进行实时的速度匹配，与气缸匹配相比，该种匹配方式扩大了系统允许调整的误差范围，增加了系统的稳定运行域度。而系统的排线系统利用施耐德的伺服控制器以保证排线的精密程度。为了方便上下线轮，系统在收线部分和放线部分分别增加了料卷的自动提升功能。为了保证系统运行中的安全性，增加了排线的左右限位、放线和收线架的上下限位、排线架的上下限位、配重块的上下限位、急停等功能。

一、常规的线路架设模式

在常规模式下，一个作业人员收集整理线路的基本做法是：首先拆下线头的连接部位，然后拿着一端逐渐向自己的胳膊上缠绕，缠成直径约为半米的线滚，然后捆扎存放，途中如遇线路打结的地方需要重新开结再缠绕。两个作业人员收集整理线路的基本做法是一个人负责理顺线路，另一个人则在地面上按照环形慢慢绕线，最后绕成线滚存放，如果有三个人同时绕线缠线则速度自然会加快。一捆线的重量约为十五公斤左右，如果一个作业人员在自己的胳膊上缠绕完一百米的线缆则会非常累，因为胳膊长时间处于紧张受力状态。同时，在缠线的过程中人越多也会造成工作的混乱，因为工作的场所限值了作业空间，有时会越绕越乱。反之，布线的过程也是一样的工序。所以，综合录井线路的缠绕和拖放一直是项繁重的体力劳动，可归结为以下几个方面的问题：

（1）工作量大，工作效率低。

（2）体力支出过多，影响作业人员的身体健康。

（3）没有标准的规范可循，降低了工作质量。

（4）线路的缠绕不科学，容易造成线折、线断等，不利于设备运行成本节约。

（5）参与人员多，不利于安全保障。

（6）工作的标准化程度低，不利于作业环境的维护和保持。

（7）受季节性施工影响大。

鉴于此，创新探讨设计一种方便快捷的绕线工具以便有力的保障线路的架设和整理。

二、常见电杆的拉线问题

（1）未按照预期流程施工。一般情况下，拉线的目的是为了平衡电杆承受的应力，但是由于部分企业为降低施工成本，在设计阶段以及施工阶段过于重视拉线的难度，去除难度较高的拉线部分，导致电杆应力未能得到平衡。此外，大部分施工人员仅仅依靠传统经验来进行施工，并未认真核查实际工程与图纸的差异，检查不仔细，进而存在少拉、漏拉的现象。一旦缺少关键部分的拉线措施，电杆的稳定性无法达到标准，容易产生倾覆。

（2）拉线角度不准确。由于拉线与应力存在紧密联系，因此如果线路方向不准确，就会导致应力分布产生变化。通常情况下，终端杆的拉线与线路方向一致，转角杆的拉线与转角平分线方向一致，防风拉线与线路呈90度夹角。但是实际操作过程中，由于监控力度不足或者地理环境不理想而导致拉线防线无法对齐。上述问题会直接导致电杆产生倾覆，甚至可能致使电杆断裂。

（3）未采用绝缘子。根据电力技术规定得知：与导线距离较短的拉线应当装置与当前电压相同的绝缘子，且装置于最低导线之下，确保其与地面的距离超过2.5米，其目的是避免非专业人士拉扯线路或者致使拉线接触导线而使其带电，进而产生严重事故。虽然此项规定早已提出，但是落实较为困难，目前上述违规现象依然较为普遍。

（4）根据相关规定得知，拉线的固定位置应当与横档的距离小于0.3米且与电杆呈45°，即使地理环境受到限制，二者夹角也应大于30度。

（5）上述规章明确规定拉线上把的位置，其主要因素是电杆稍部内属于锥形区域，进而导致钢筋使用量逐渐下降，电杆顶部会由于钢筋较少而缺乏抗弯能力。施工人员经常忽略上述问题。

（6）规章明确要求如果存在拉线跨越道路的现象，则拉线与道路的垂直距离应高于5米。

（7）检察人员并未定期核实拉线是否处于松弛状态，已不再具备分散应力的功能，进而埋下断线隐患。

三、绕线装置的创新设计

考虑野外现场作业环境的特殊性，将绕线装置整体设计为优质不锈钢制，主要组成部分有支架、导线轮、引线轮、绕线轮和可调速电机等，如图1所示。

① 导线环。导线环为圆形不锈钢铁环，焊接在不锈钢托架上，不锈钢拖架和支架通过连接丝管连接，可拆卸，双侧设置，将需要缠绕的线头从导线环中穿入，然后导引到导线轮的线槽中。

② 导线轮。导线轮通过连接支杆双侧设置，可拆卸，通过转动齿轮转动，适应不同粗细的管线入槽。

③ 引线轮。绕线经过导线轮顺导进入引线轮，通过连接支杆双侧设置，可拆卸，通过转动齿轮转动，适应不同粗细的管线入槽。

④ 绕线轮。线路从引线轮引出后进入绕线轮，线路在绕线轮上进行圆周缠绕。绕线筒可变径，通过膨胀螺栓实现变径，以松脱缠好的线滚。绕线筒的前部设置电机传动齿轮，可选，用来和可调速电机配合使用。绕线轮的轮盘上设置一处手动摇柄，需要手动操作时可直接手摇实现绕线轮的转动。绕线筒和支杆的连接采用分体式嵌套压杆，一端固定在支架上，通过推按和拖曳实现分离。

⑤支架、固定架和固定猫。导线环、导线轮、引线轮和绕线轮通过压按插接和支架相连，支架连接丝管和固定架连接，固定猫通过连接丝管和支架对接，固定猫可插入地下实现对整体的固定。

⑥可调速电机。可选，如需要自动缠绕可将可调速电机通过自身齿轮和绕线筒上的电机传动齿轮扣接实现自动绕线，速度可调。

本项目主要针对便携式电杆拉线绕线装置的研制，主要技术点在于对装置的力矩，走线轴承、咬合装置等多种组成部分进行研究设计，达到快速、省力绕线，且绕线效果必须满足电网配网绕线标准。创新点首次针对电杆拉线绕线进行研究，并去解决这一长期存在的问题。通过研究普法绕线的原理以及过程，再来对该绕线装置进行设计，包括力矩，走线轴承、咬合装置等多种组成部分进行研究设计；使用过程相对手工绕线不仅省力，迅速，大大减少了作业人员的劳动强度。此装置还配备绕线保护设计；可以安全使用，规避了手工绕线的作业风险。

结束语

综合录井活动式绕线架的通体设计符合信号线、电缆和气管线等的拖放和缠绕。在具体应用中可使用手动摇柄手动操作缠绕，也可通过可调速电机实行电动收放缠绕，各组件间可实现丝扣连接，安装方便快捷，储运方便。

参考文献

[1]江汇, 张振文. 一种光纤绕线装置的研制[J]. 产业科技创新, 2019, 000(024):P.36-37.

[2]纵彦军. 多功能绕线装置及其控制方法:, CN106205997B[P]. 2017.

[3]刘达灿. 一种智能化数据监控的绕线装置:, CN215496366U[P]. 2022.

[4]张一平. 一种新型电气工程用绕线装置:, CN216945688U[P]. 2022.