一种主网高压电缆半导电层和绝缘剥离、铅笔头锥度加工成型自动处理装置研制

2021-06-07刘毅川尹登峰黄伟杰

科技创新与应用 2021年14期

刘毅川，尹登峰，黄伟杰

（1.广州南方投资集团有限公司，广东广州510000；2.广州南方电力技术工程有限公司，广东广州510000）

随着城市化的不断发展，架空供电线路逐渐被电力电缆所代替，电力电缆本体和电缆附件（电缆终端接头附件和中间接头附件）可以由专业生产厂家在厂内按国标制作完成，但是电缆接头处理及安装必须在施工现场完成，其安装质量直接影响着电力电缆运行水平。据不完全统计，高压电力电缆故障超过80%都是发生在中间接头或终端接头位置。以往，我国高压电缆终端、中间接头等附件安装主要依靠人力。相对于配网低压电缆，高压电缆本体体积更大、更重，而市场上的现有高压电缆剥削产品均为手动调节、精度低，加工工艺粗糙，这使高压电缆接头安装施工过程中存在人为安装尺寸偏移，绝缘屏蔽处理不合格等工艺缺陷，从而导致电缆运行后容易产生故障。

因此，本项目介绍一种高压电缆半导电层和绝缘剥离、铅笔头锥度加工成型自动处理装置研制，对上述问题进行改进，提高剥切精度，减少人力，并且令剥切设备达到小型化、轻量化，能够方便快捷地完成现场的移动与装卸工作。

1 构成简述

高压电缆半导电层和绝缘剥离、铅笔头锥度加工成型自动处理装置由电缆快速夹具、行走机构、移动旋转刀盘、旋切刀片模块组成。整个机构通过电缆快速夹具与电缆固定在一起，纵向行直模组与快速夹具固定一起，移动旋转刀盘安装在纵向行走直模组的运动块上，旋切刀片模块通过快速插销安装在移动旋转刀盘上，旋转刀盘带动旋切刀片模块绕电缆旋转，旋切刀片模块内部有两组步进电机和螺杆驱动机构，分别对应刀片深度定位块和刀片的伸缩驱动，实现刀片切削深度控制，纵向行走模组由步进电机和螺杆驱动，带动移动旋转刀盘沿电缆轴向移动，控制软件通过纵向和刀片深度的联动控制，实现电缆半导电层和绝缘剥离、铅笔头的锥度形状切削成型，如图1所示。

2 程序控制及无线控制器设计

装置系统中有三台电机。剥切电机嵌入在剥切刀上，带动剥切刀进而切割电缆。行程电机安装在行程丝杆上，带动剥切刀向前或者向后行进。带动剥切刀绕电缆旋转的电机安装的移动刀盘上。伺服进给系统具有调速范围宽，定位精度高，有足够的传动刚性和高的速度稳定性，快速响应，无级调速等特点，并且易于受PLC程序控制。装置中电机选用步进电机，步进电机受电机驱动器控制，电机驱动器受PLC程序控制。PLC的优点是可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，选用PLC作为控制系统，提高了剥切刀的功能和性能。PLC的定位精度高，参数设置灵活，系统具有高可靠性和监控方便的特点。

图1

PLC控制界面可以对行程电机运行速度和运行距离进行设置，并且具有复位、急停的功能。电缆剥切时，需综合考虑刀头旋转速度和行程速度进行绝缘屏蔽层剥切，通过PLC编程设定延迟时间，先启动剥切电机使刀头运转，后启动行程电机，避免剥切效果出现螺旋状。如果剥切过程中出现意外情况，可通过PLC控制剥切刀紧急制动，同时停止剥切电机和行程电机运转，避免意外发生。

基于应用技术研发无线控制器，使所有功能模块构件通过无线模式，与现场主网电缆自动化处理装置控制器连接，再由主控制器的电脑系统统一控制管理，利用手机APP软件加密进行连接，防止非操作设备连接，系统设定的程序经过手机APP进行设定后，传输到应用的设备装置中，加工过程中程序不会因软件失灵、软件连接故障、手机没电等因素影响到机械装置的加工程序工作，只允许手动操作设备上的紧急停止按钮及手机APP软件上的暂停按钮，方可停止加工程序工作，保障外界因素对加工的影响（见图2）。