电缆井保护装置的研制

张宗刚　宋磊　万焰

摘 要：目前电缆的选型越来越大，大型号电缆在管道内敷设时，由于负荷拉力较大，加上牵引绳和电缆长时间与电缆管道、电缆井基础摩擦，给电缆的敷设带来极大的阻力，轻者损坏电缆井和电缆管道，重者损伤电缆，严重地影响了电缆的使用寿命。

关键词：电缆；电缆井；牵引绳；保护装置

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0054-02

研制一种电缆井保护装置，利用滑轮组均衡电缆负荷拉力，利用滑轮架使滑车能够适应不同的电缆井作业，确保滑轮固定不松动。在电缆出管口过程中，有效地保护电缆不与电缆井基础、管口和其他电缆摩擦，这样既提高了生产效率，确保了电缆敷设质量，又能保证电缆、电缆管道、电缆井基础不被破坏。

1 电缆井保护装置的构思

电缆井保护装置的构思分以下三步：①调研电缆敷设时的施工环境，确定牵引绳和电缆在敷设过程中的自然走向、所需承受的拉力值。目前，电缆井多为四方体，电缆管道多为排管式，电缆井之间最大跨度为100 m。确定牵引绳和电缆的自然走向后，找出造成破坏的原因。控制牵引绳和电缆的走向，可以达到保护电缆、电缆管道、电缆井基础的目的，进而可以提升施工效率。②确定拉力值。确定牵引绳和电缆在敷设过程中所承受的拉力值后，就可以计算出电缆井保护装置的用料尺寸。保护装置以轻便、实用为目的。经观察发现，只要在电缆预出管口时控制住电缆和牵引绳不与上管壁、井沿儿摩擦，就可以有效地控制电缆的走向，进而达到保护电缆、电缆管道、电缆井基础的目的。③测量电缆在敷设中所需承受的最大拉力值。经过调查目前电缆敷设施工，电缆井最大跨度为100 m，电缆最大型号为3×400铜芯交联电缆，电缆最大自重为12 t，电缆出井口位置所需最大拉力值为65 kN。

结合以上数据，有了以下构思：在电缆井内靠近电缆预出管口部位安装一个滑轮，滑轮采用两侧受力，在两侧井壁上支撑、固定，滑轮安装在电缆上部，压制电缆，防止电缆和牵引绳与上管壁摩擦。控制电缆和牵引绳的抬起高度，把电缆排管承受的破坏力转移到滑轮上，这样就避免了拉力对电缆通道、牵引绳和电缆绝缘层的破坏。在电力电缆出井口的井沿部位安装一套滑轮组，抬起电缆，通过两件装置的组合使用，改变电力电缆的运行轨迹，使滑动摩擦转变成滚动摩擦，避免了对电缆通道的损坏。

2 实验产品的工作流程

实验产品的工作流程为：安装钢材加工组件→紧固丝杠固定→确定电缆出口走向→安装安全绳→安装定向滑车→安装完毕→施工→施工中组件二次紧固→施工完毕。

3 实验材料和方法

3.1 实验材料

实验所需材料为：钢材加工组件、紧固用丝杠、专用型定向滑车和安全绳。

3.2 实验设备

实验所所需设备：模拟电缆井口、拉力测试表、10 t手拉葫芦、起重三角支架、绞磨机、大型号电缆1盘、吊车、电缆放线架和无扭钢丝绳。

3.3 实验流程I

用钢材加工组件；紧固丝杠；定向滑轮固定在电缆井口；用起重三脚架、10 t手拉葫芦固定拉力测试表，对井口内固定组件进行拉力测试。该流程的目的是测试井口内固定组件的拉力承受能力，确定产品材料的最佳尺寸。

3.4 实验流程II

用钢材加工组件；紧固丝杠；定向滑车固定在电缆井口；用吊车或放线架起吊大型号电缆，用无扭钢丝绳牵引电缆至模拟井口内，对井口内固定组件进行抗拉力测试。该流程的目的是测试井口内固定组件在实际工作中的抗拉承受能力，确定实验材料的实际工作能力。

4 实验操作要点

4.1 选料

禁止使用劣质钢材和由劣质钢材制作的丝杠。因为劣质钢材多由回收钢材二次冶炼制造，内部结构粗糙，使用过程中容易断裂，造成事故，降低施工效率，危及施工人员的安全。固定滑轮、钢材加工组件尽量采用轻型材质，降低产品重量，提高产品使用的便捷性。实验所用设备和模拟电缆井，应与襄阳本地的施工环境相符。

4.2 安装

根据调研结论，安装组件必须符合不同井口、各种因素下的安装。固定组件必须紧固到位，以免造成滑车组件工作中脱落。

4.3 产品工作实验

观察产品的连续使用时间。产品组件固定到位后，观察连续使用环境下组件松动的时间节点。以将放电缆的米数和所需要的时间相结合的办法作为产品的使用最佳时间依据，确定需要二次紧固滑车组件的最佳时间段。

4.4 产品的尺寸实验

在产品实验中，利用从大尺寸到小尺寸依次递减的方法，确定产品组件各部位的最佳尺寸。目的是让施工人员在施工中最大程度地提高产品的使用便捷性。在确保使用安全的前提下，产品越是轻便，使用效率越高。

4.5 产品钢材组件结构的调整

根据事先预定的计划，对三套不同的钢材组件结构进行实验，观察每套设计方案的承受能力、使用便捷性，确定最佳设计方案。

5 产品的最终确定

产品最终应符合以下条件：①在正常施工时间段内，产品不脱落、不松动，且产品正常施工时间段应与实际施工时间段相吻合；②在产品使用过程中，产品本身对电缆井内基础不造成任何影响其使用功能的损害；③在产品使用过程中，不能出现任何影响施工安全的情况。

6 分析和结果

6.1 产品钢结构组件构造方案的分析结果

采用丝杠以外抽方式支撑、固定在井壁两侧，井壁两侧接触面采用齿牙状，这样能有效提升防摩擦能力。在固定丝杠中间处加装滚筒，在电力电缆出井口的井沿部位安装一组滑轮组，抬起电缆，通过两件装置的组合使用，改变电力电缆的运行轨迹，使滑动摩擦转变成滚动摩擦。经实验证明，此结构可有效防止电缆在敷设过程中对牵引绳、电缆、和电缆井的破坏。

6.2 产品材质、用料尺寸的分析结果

不可采用劣质钢材。劣质钢材强度弱，容易造成产品断裂。丝杠采用直径42 mm的梯形螺杆加工而成，两端的防摩擦面采用10号槽钢，经线切割加工而成。采用国标优质钢材，可大大减轻产品自重，提升安装速度，改善使用效果，进而达到提升施工效率的目的。

6.3 产品使用过程中的影响

由于在电缆敷设过程中，最大拉力为65 kN，因此，一旦牵引绳因摩擦而造成断裂，会对现场施工人员的安全造成严重的威胁。如果牵引绳是在电缆施放中途断裂，需要把电缆用牵引的方式拉回原地，否则将给电缆绝缘层带来极大的损伤，严重时会使电缆报废。滑动摩擦造成的对电缆井基础和电缆PE管道的损害是不能修补的，会对以后的电缆运行产生极大的不安全因素。

6.4 产品安全性的分析结果

经实验证明，在电缆敷设的最大工作值下，本装置未出现松动现象，考虑到其主要是在井下使用，对于井上施工人员不会产生安全隐患。

6.5 观察员的意见

经三名以上且有五年以上电缆施工经验的一线施工人员见证，一致认为本装置安装方便，实用效果突出，是电缆敷设过程中必不可少的一套产品，同时，也填补了国内该领域的空白。

7 结论

经过实验证明，这套电缆井保护装置在电缆敷设施工中，能起到有效保护电缆井基础、电缆牵引绳、电缆绝缘层的目的，避免了因牵引绳摩擦断裂引起的返工、因电缆绝缘层摩擦产生的电缆损害和因牵引绳摩擦引起的对电缆井基础的破坏问题，大大提升了施工效率，起到了有效保护电缆、电缆井、牵引绳的作用，是电缆敷设施工中必不可少的一套装置。

〔编辑：刘晓芳〕