收排線機在海工電纜預裁中的應用和探討

鮑遠枝，陸 祥

（啟東中遠海運海洋工程有限公司，江蘇啟東 226251）

0 引言

海洋工程行業(yè)中電纜預裁工作是電纜敷設的前置工序，電纜預裁的效率高低直接關(guān)系到電纜設計和電纜采購的周期。原先電纜預裁工作都是采用人工作業(yè)的方式，首先把電纜盤用起重機吊到工裝支架上，用人工拉出電纜，排在地上，然后用人工測量電纜長度，測量好長度切斷以后再用人工卷繞到電纜盤上，做好標識。整個過程不僅需要較大的場地，工人勞動強度非常大，如果工人拉線過程中步調(diào)不一致情況下容易出現(xiàn)安全事故。傳統(tǒng)方法效率很低、勞動強度大且安全風險高。

為了解決以上問題，借鑒電纜行業(yè)中常用的電纜收排線機，可以把電纜整齊地排列到電纜盤上，既節(jié)省場地和人工，又消除安全隱患。針對船舶海工的行業(yè)特點，組合地輥式放線線、計米器等裝置、五軸校直器。覆蓋船舶海工行業(yè)大部分規(guī)格的電纜盤規(guī)格，基本實現(xiàn)電纜預裁自動化。

1 電纜預裁組合設備的布置

電纜預裁組合設備包含龍門式收放線機、地輥式收放線機、履帶式計米器、纜芯導向較直裝置以及對中導向架。能夠?qū)崿F(xiàn)自動收線、自動測量、自動校直、自動放線等功能。各設備的布局如圖1 所示。

圖1 電纜預裁組合設備布局

2 各設備功能原理

（1）龍門式收排線機是組合設備中的核心設備，它可以實現(xiàn)和成品電纜效果相同的功效，能把需要的電纜整齊的排列在線盤上。其工作原理如下：首先把需要排線電纜直徑和排線節(jié)距輸入觸摸屏，然后根據(jù)線盤寬度把龍門立柱分開至合適距離，再把收排線機主軸頂針插入線盤中心孔并夾緊，然后遙控抬升電纜盤至適當高度，兩臺升降機構(gòu)可分別抬升或同時抬升至合適高度。此過程不需要起重機配合工作。線盤由主電機：Y2VP132M-4I-7.5 kW 帶失電制動；1450 r/min 交流變頻電機經(jīng)三擋齒輪箱驅(qū)動，由西門子G120 控制器及變頻控制調(diào)速電位器實現(xiàn)無級調(diào)速，便于隨時調(diào)整收線速度。收線張力控制采用力矩和速度方式來實現(xiàn)。收線速度的張力由恒力矩方式來實現(xiàn)。整機采用S7-1200 PLC 管理，采用7 寸觸摸屏及排線三菱伺服MR-JE-A 調(diào)速裝置組成控制系統(tǒng)，驅(qū)動HG-SN102J-S100-1 kW 交流伺服電機，經(jīng)擺線針輪減速器（BWED121-35×17-1 kW），鏈輪驅(qū)動龍門架行走輪滾動旋轉(zhuǎn)，按照操作工設定的排線節(jié)距，實現(xiàn)自動跟蹤排線。操作面板設有左排、右排、左補、右補按鈕，以便收（放）線架在收線過程中根據(jù)生產(chǎn)線的需要調(diào)整收線架的工作位置。同時根據(jù)實現(xiàn)設定的電纜直徑，實現(xiàn)自動跟蹤排線。龍門架的工作行程根據(jù)線盤寬度調(diào)整，采用接近開關(guān)實現(xiàn)工作行程自動往復，接近開關(guān)的位置可用手柄隨時調(diào)整。龍門式收排線機結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 龍門式收排線機

（2）履帶式計米器是測量裝置，其工作是設定收線長度多少米，確定剩余多少米。到剩余長度時，用電鈴提醒用戶準備做好標記，到達設定長度時電鈴停止，同時當前長度清零，重復工作，累計長度為總長度計數(shù)。計米器本體由機座、機架、上履帶結(jié)構(gòu)、進出口導輥、氣缸壓緊機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)和電控部分組成。其工作原理是由上、下一條圓弧齒同步履帶壓緊線纜，采用被動運行方式，在上、下同步輪軸上設有兩只編碼器，一只本機使用、一只給用戶使用。上部調(diào)節(jié)手輪可調(diào)節(jié)上部壓緊履帶的高度，以適應不同大小的線纜規(guī)格要求；下部氣缸浮動頂緊下部履帶，以保證線纜壓緊狀態(tài)；調(diào)節(jié)調(diào)壓閥的壓力，以適應不同規(guī)格的線纜。在計米器的進出口均設有水平和垂直導輥，在使用中應根據(jù)纜徑調(diào)節(jié)導輥的間距和高度。每組同步帶均設有履帶張緊調(diào)節(jié)機構(gòu)，更換履帶后應仔細調(diào)節(jié)之，以防止履帶在運行中“跑偏”。計米器結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 計米器

（3）地輥式放線機主要用于大卷和大直徑電纜的放線。由7.5 kW 變頻電機驅(qū)動減速箱和傳動地輥組成。能滿足較大載重線盤的放線。可以正、反轉(zhuǎn)和大范圍速度調(diào)節(jié)。滿足大部分線盤放線需要。放線機是由交流變頻電機、螺傘—斜齒輪減速箱和兩根傳動地輥組成；整個驅(qū)動由電機（帶制動器）帶螺傘減速箱驅(qū)動地輥轉(zhuǎn)動，從而帶動纜盤實現(xiàn)放線功能。

3 對電纜收排線組合設備效率的測算

經(jīng)過多次的生產(chǎn)實踐使用，該組合設備的生產(chǎn)效率可達到人工效率的6 倍以上。例如，要排放一卷3×90 的電纜5000 m，分為10 盤，按照簡單的100 m 一根的計算。首先需要把電纜盤吊到電纜架上，然后再人工放出約100 m 的長度，人工測量長度然后剪斷，然后再人工卷入空盤上。1 根100 m 的電纜需要4 個人工作2 h，如果采用電纜排放裝置，只需要2 個人。開始時候把電纜盤上電纜拉到收放線裝置內(nèi)（經(jīng)過計米器和壓緊裝置），然后確定參數(shù)開啟機器就可以自動完成100 m 電纜的收線和排線工作。2 個人40 min 即可完成100 m 電纜的放線和收線工作。大約相當于人工效率的6 倍，如果長度更長一些則效率會更高。相對于人工拉電纜，工作輕松愉快，工人更愿意操作機器。

4 電纜預裁設備在船舶海洋工程的應用發(fā)展方向

電纜預裁組合設備的使用可顯著提高生產(chǎn)效率，但是在信息化、智能化的大背景下，此設備還有提升的空間，結(jié)合生產(chǎn)實際，可以從以下4 個方面提升。

（1）增加電纜自動裁斷設備，目前還采用人工裁斷電纜。可以根據(jù)長度數(shù)據(jù)自動測量計算后用機器自動裁斷電纜。此功能需要增加一套自動裁斷設備。

（2）參考鋼板無余量切割的套料設計方式。由設計部門在辦公室對各種規(guī)格電纜進行套料（結(jié)合每盤電纜長度），套料好的電纜規(guī)格表格通過網(wǎng)絡傳輸?shù)筋A裁設備的車間，然后由車間根據(jù)生產(chǎn)進度進行生產(chǎn)安排，減少車間相關(guān)人員的計算錯誤概率。該套料軟件適合前期采購時確定電纜盤的裝盤長度，以及后期電纜預裁余量最小化的電纜長度組合。其是減少浪費的利器。

（3）電纜預裁設備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡被生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件提取，形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計報表，供生產(chǎn)或成本部門采用分析。其是實現(xiàn)信息化、智能化車間的基礎(chǔ)。

（4）設備及時進行維護保養(yǎng)，再好的設備如果沒有及時進行保養(yǎng)也會罷工。設備本身根據(jù)生產(chǎn)時間的積累，達到一定周期后就可以提醒生產(chǎn)部門對相應的保養(yǎng)部位進行保養(yǎng)。使設備保持在一個穩(wěn)定的良好狀態(tài)。

完成以上軟硬件技術(shù)提升后，在可預見的未來完全能實現(xiàn)電纜預裁信息化、智能化。