一種埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的研制

張立林 周鍵東 林金熒 龐偉洪

摘要：針對(duì)目前10kV及以上埋地電纜保護(hù)管的切割待解決的問(wèn)題，從傳統(tǒng)的切割工具、切割方式的基礎(chǔ)上研制了一款電纜保護(hù)管內(nèi)切割裝置。本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置采用半自動(dòng)環(huán)繞管內(nèi)壁切割的方式，結(jié)合其裝置前后兩端的固定結(jié)構(gòu)完成切割工作，內(nèi)切割裝置的使用能有效解決電纜保護(hù)管端面切割不整齊的問(wèn)題，最大限度發(fā)揮了保護(hù)管的功能，提高了埋地敷設(shè)的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電纜管道；MMP保護(hù)管；切割裝置；內(nèi)切割方式

Development?of?Cutting?Device?in?Buried?Cable?Pipeline

Zhang?Lilin??Zhou?Jiandong???Lin?Jinying??Pang?Weihong

Guangdong?Weiheng?Power?Transmission?And?Distribution?Engineering?Co.，?Ltd.??GuangdongFoshan??528200

Abstract：?In?view?of?the?current?problems?to?be?solved?in?the?cutting?of?buried?cable?protection?pipes?of?10kV?and?above，?a?cutting?device?in?the?cable?protection?tube?was?developed?on?the?basis?of?traditional?cutting?tools?and?cutting?methods.?The?inner?cutting?device?of?this?buried?cable?pipeline?adopts?the?semi-automatic?cutting?method?of?surrounding?the?inner?wall?of?the?pipe，?combined?with?the?fixed?structure?at?the?front?and?rear?ends?of?the?device?to?complete?the?cutting?work，?the?use?of?the?internal?cutting?device?can?effectively?solve?the?problem?of?uneven?cutting?of?the?end?face?of?the?cable?protection?pipe，?maximize?the?function?of?the?protective?pipe，?and?improve?the?construction?quality?of?buried?laying.

Keywords：?cable?duct;?MMP?protective?tube;?cutting?device;?Inner?cutting?method

1概述

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)穩(wěn)健的腳步，埋地電纜樞紐逐漸成為城市的中心。目前電纜保護(hù)管多采用聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、微孔發(fā)泡聚丙烯（MPP）等材質(zhì)，其中MMP電力電纜保護(hù)管廣泛應(yīng)用于非開(kāi)挖技術(shù)。[1]通常在電纜敷設(shè)過(guò)程中，電纜保護(hù)管預(yù)留長(zhǎng)度要比敷設(shè)電纜溝長(zhǎng)度要長(zhǎng)，因此在電纜保護(hù)管埋設(shè)完成后，需要對(duì)管道外露部分進(jìn)行切除，才能執(zhí)行下一步電纜敷設(shè)工作。而現(xiàn)有的切割方式多采用傳統(tǒng)的切割工具完成切割工作，主要從電纜保護(hù)管外部進(jìn)行切割，該切割方法通常導(dǎo)致切割后的電纜保護(hù)管出現(xiàn)端口切面不平整的現(xiàn)象，并且在使用中要格外小心謹(jǐn)慎。這種由作業(yè)人員使用傳統(tǒng)工具完成切割的方式，不僅切割效率較低，甚至還伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

當(dāng)前施工過(guò)程使用的MMP電纜保護(hù)管具有沖擊性能良好，減震效果佳的優(yōu)點(diǎn)。[2]采用MMP材質(zhì)電纜保護(hù)管能有效防止因管材質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致的線路中斷所影響電力使用的情況，與傳統(tǒng)電纜管道材料相比能在使用中取得更好的成效。[3]因此，為了保證MMP電纜保護(hù)管的功能特性，需對(duì)切割中所用到的工具做調(diào)整，研制一款適用于埋地電纜保護(hù)管切割的裝置。

2研究背景

2.1存在問(wèn)題

由于MMP材質(zhì)的電纜保護(hù)管在施工中被要求保持端面切削垂直平整，憑借現(xiàn)有的切割方法難以滿足此施工要求，當(dāng)下電纜保護(hù)管切割多采用專用砂輪片、鋼鋸等工具進(jìn)行切割，切割后的電纜保護(hù)管出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象，電纜保護(hù)管的作用大打折扣。可見(jiàn)使用目前的切割工具難以達(dá)到埋設(shè)建設(shè)工作的MMP電纜管道切割要求，若要電纜保護(hù)管在敷設(shè)中起到最大價(jià)值，需在電力排管中嚴(yán)格遵守施工要求，并在電纜保護(hù)管切割過(guò)程中保持電纜端面垂直切割的平整，電纜保護(hù)管使用的切割工具仍是施工過(guò)程中待解決的一難題。

2.2研究目標(biāo)

以應(yīng)用較廣的MPP材質(zhì)的電纜保護(hù)管為切割的研究目標(biāo)，現(xiàn)階段常用于MMP電纜管道切割的工具包括砂輪片、鋼鋸等，而具體使用的切割方法可分為管道外切割和管道內(nèi)切割兩種。由于切割工具選擇有限，一般施工中選擇采用管道外切割的方式，管道外切割技術(shù)顧名思義，是使用工具直接簡(jiǎn)單的從保護(hù)管外垂直向下進(jìn)行切割。通常情況下，MMP電纜保護(hù)管材常用規(guī)格為直徑110mm～250mm的，根據(jù)埋設(shè)電纜保護(hù)管的施工要求，需要對(duì)兩者之間的距離予以嚴(yán)格管控，確保兩管間隔距離在10cm左右，保護(hù)管切口的切割質(zhì)量應(yīng)符切口表面應(yīng)平整，無(wú)裂紋、鐵屑等要求，切口端面傾斜偏差不應(yīng)大于管道外徑的1%，且不超過(guò)3mm，其中凹凸誤差不得超過(guò)1mm。[4]

如果選用專用的砂輪片、砂輪切割機(jī)從管道外進(jìn)行切割，一般情況下，是采用砂輪切割機(jī)完成電纜保護(hù)管的切割。該切割方式雖滿足端面切割平滑的要求，但砂輪切割機(jī)的使用存在一定危險(xiǎn)性，日常維護(hù)使用都需要嚴(yán)格管控。砂輪片在砂輪機(jī)上高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)已經(jīng)完成埋設(shè)的電纜保護(hù)管的切割極具考驗(yàn)。若使用鋼鋸從管道外進(jìn)行切割，操作空間有限，對(duì)施工人員操作要求較高。由于鋼鋸的不固定性，使得鋼齒與電纜保護(hù)管切割沒(méi)有固定的切割軌跡，從而導(dǎo)致切割后的管口存在不整齊現(xiàn)象，切割后傾斜偏差、凹凸誤差具有不確定性，較難滿足電纜保護(hù)管管口端面切割的要求。無(wú)論是使用砂輪切割機(jī)，還是鋼鋸切割皆是耗費(fèi)體力的方式，執(zhí)行效率較低，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此，電纜保護(hù)管直徑、間隔皆具有規(guī)范性，管外切割工具也極受限制，內(nèi)切割方式與管外切割方式相比，在操作上危險(xiǎn)性較低，用于相鄰較近的電纜管切割也比較容易，綜合考慮決定該埋地電纜管道切割裝置采用內(nèi)切割方式設(shè)計(jì)。

3埋地電纜管道內(nèi)切割裝置

3.1設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置結(jié)構(gòu)采用“膨脹式”結(jié)構(gòu)，滿足內(nèi)徑為200mm～250mm的電纜保護(hù)管使用。整體裝置是由管口固定模塊、管內(nèi)環(huán)繞切割模塊、管內(nèi)支撐模塊，以及長(zhǎng)桿組成。長(zhǎng)桿表面設(shè)計(jì)了進(jìn)管深度刻度標(biāo)識(shí)，便于安裝切割裝置時(shí)直觀的顯示設(shè)備進(jìn)管深度以及切除管道長(zhǎng)度，進(jìn)管深度刻度的可調(diào)節(jié)范圍在50mm～300mm。裝置的長(zhǎng)桿是連接三個(gè)模塊的橋梁，裝置主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易操作，攜帶輕便。

3.1.1管口固定模塊

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的管口固定模塊結(jié)構(gòu)包括：螺桿、固定套環(huán)、控制手柄等三個(gè)部分。通過(guò)三個(gè)固定螺桿和固定套環(huán)將裝置固定在電纜管口外壁上，固定過(guò)程中注意固定套環(huán)和管口的連接情況。固定套環(huán)可以根據(jù)所需切割電纜管內(nèi)徑更換合適的尺寸。而控制手柄則用于控制電機(jī)切割旋轉(zhuǎn)的方向，與長(zhǎng)桿為一體。方便使用時(shí)控制裝置，達(dá)到操作容易的目的。

管口固定模塊與管內(nèi)支撐模塊協(xié)同作用，使得裝置在切割過(guò)程中更穩(wěn)固，并且讓裝置能有固定的切割軌跡，如此能有效減少端口切面的偏差。管口固定裝置的固定套環(huán)可更替，拓寬本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.1.2管內(nèi)環(huán)繞切割模塊

管內(nèi)環(huán)繞切割模塊為裝置的主體模塊，其結(jié)構(gòu)建模如圖1所示。管內(nèi)環(huán)繞切割模塊主要包括電動(dòng)推桿和電機(jī)。其中電動(dòng)推桿可調(diào)范圍為0mm～50mm，使用時(shí)通過(guò)將電動(dòng)推桿調(diào)整至適合的位置，啟動(dòng)電機(jī)便可控制裝置的切割刀片的切入深度，以此滿足無(wú)需把手臂伸進(jìn)管內(nèi)即可完成的內(nèi)切割操作，提高作業(yè)的安全性。此外，電動(dòng)推桿的可調(diào)節(jié)功能，使得每根電纜保護(hù)管的切割長(zhǎng)度維持在同一水平線上，避免傳統(tǒng)測(cè)量不精準(zhǔn)而導(dǎo)致切割后管道出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。

本切割模塊采用電動(dòng)的方式，可理解為利用電動(dòng)推桿調(diào)節(jié)切割位置，直至切割片與管道內(nèi)部接觸，再通過(guò)控制面板的切割按鈕啟動(dòng)切割電機(jī)，接著旋轉(zhuǎn)同心螺桿手柄即可實(shí)現(xiàn)切割電機(jī)沿著管道內(nèi)壁環(huán)繞切割。

3.1.3管內(nèi)支撐模塊

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的管內(nèi)支撐模塊采用三爪伸縮的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)的伸縮范圍可適用內(nèi)徑為200mm～300mm的電纜管道。三爪伸縮結(jié)構(gòu)類似折疊雨傘伸縮結(jié)構(gòu)，使得裝置能靈活收縮，易收納。該三爪伸縮結(jié)構(gòu)在裝置安裝使用過(guò)程中用于支撐固定裝置。裝置安裝時(shí)需先將裝置放在電纜管道內(nèi)，通過(guò)同心螺桿手柄進(jìn)行旋轉(zhuǎn)可以同步調(diào)節(jié)三爪伸縮支撐的直徑，三爪伸縮結(jié)構(gòu)如圖1箭頭指示方向撐開(kāi)。由于電纜管道內(nèi)壁光滑，為此在支撐結(jié)構(gòu)接觸面增加了防滑設(shè)計(jì)，避免裝置在使用過(guò)程中滑脫。

3.2功能控制設(shè)計(jì)

本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的控制電路部分，主要由切割電機(jī)、電動(dòng)推桿、控制器、控制面板等組成。控制面板是對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和管理，可以通過(guò)三個(gè)不同的按鈕分別控制設(shè)備、推桿、切割電機(jī)的啟動(dòng)，其原理如圖2所示。

管道內(nèi)切割裝置的控制面板包括電源總開(kāi)關(guān)、推桿控制按鈕、切割電機(jī)控制按鈕等。電源總開(kāi)關(guān)是對(duì)整套系統(tǒng)的電源進(jìn)行通斷切換，即控制設(shè)備的啟停。切割電機(jī)控制按鈕是根據(jù)切割電機(jī)按鈕的自鎖和斷開(kāi)狀態(tài)執(zhí)行啟動(dòng)或暫停的。推桿控制按鈕則是控制推桿執(zhí)行動(dòng)作指令。

裝置的控制器主要用于接收控制面板的電信號(hào)指令，通過(guò)處理芯片向切割電機(jī)或電動(dòng)推桿發(fā)出操作控制指令，使其能按照設(shè)定的程序邏輯進(jìn)行工作。在本裝置的程序邏輯中，電動(dòng)推桿的程序邏輯被設(shè)定為：當(dāng)推桿按鈕處于自鎖狀態(tài)時(shí)，控制器將響應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送至電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿將自動(dòng)向前推進(jìn)；當(dāng)電動(dòng)推桿被切割電機(jī)頂向管道內(nèi)壁時(shí)，再按一下推桿按鈕，電動(dòng)推桿將保持此刻狀態(tài)。等工作完畢后再按下推桿按鈕，電動(dòng)推桿將回到初始狀態(tài)。

3.3切割方式選擇

在傳統(tǒng)切割方式中，多采用手動(dòng)切割的方式，手動(dòng)切割方式難免會(huì)效率低。環(huán)形的電纜保護(hù)管與大多切割工具的不匹配，并且在實(shí)際使用起來(lái)還降低了電纜保護(hù)管的切割質(zhì)量，同時(shí)也降低了電纜保護(hù)管的功能價(jià)值。傳統(tǒng)切割工具的使用未能提高施工效率，而且長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行單一的切割動(dòng)作也增大了施工人員的工作強(qiáng)度。而本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置采用的半自動(dòng)切割方式，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄以控制電機(jī)完成切割任務(wù)，能夠很好的避免傳統(tǒng)切割工具存在的弊端，同時(shí)保證了電纜保護(hù)管的價(jià)值。

4埋地電纜管道內(nèi)切割裝置的工作原理及其特點(diǎn)

4.1工作原理

管道內(nèi)切割裝置采用半自動(dòng)切割方式，主要通過(guò)控制器控制電動(dòng)推桿和電機(jī)執(zhí)行切割步驟。埋地電纜管道內(nèi)切割裝置在使用前，需要對(duì)切割的電纜管進(jìn)行測(cè)量切割深度，接著根據(jù)測(cè)量尺寸，把設(shè)備調(diào)整至合適位置，此時(shí)可參考長(zhǎng)桿上的刻度。

在放置設(shè)備的過(guò)程中，注意把管口固定模塊固定在管道內(nèi)部的中心位置，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)同心螺桿手柄，將三爪伸縮支撐結(jié)構(gòu)張開(kāi)支撐住管道內(nèi)壁，注意確認(rèn)裝置撐開(kāi)的穩(wěn)固情況。再通過(guò)控制面板的推桿控制按鈕啟動(dòng)電動(dòng)推桿將切割電機(jī)推送至切割位置，接著便可啟動(dòng)設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)。最后旋轉(zhuǎn)設(shè)備的同心螺桿手柄進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，切割電機(jī)將沿著管道內(nèi)壁環(huán)繞切割。

4.2裝置特點(diǎn)

裝置操作簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的切割裝置相比，本款內(nèi)切割裝置通過(guò)控制器來(lái)控制裝置整體的啟停工作，三個(gè)按鈕又可以單獨(dú)控制裝置的管口固定模塊、管內(nèi)環(huán)繞切割模塊、管內(nèi)支撐模塊，操作中遵循一放置、兩固定、三切割的步驟。裝置使用不僅操作簡(jiǎn)單，還保證了施工中電纜保護(hù)管的切割質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易便攜，本款內(nèi)切割裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由三個(gè)部分組成。管內(nèi)伸縮支撐結(jié)構(gòu)采用三爪伸縮，伸縮范圍靈活滿足使用和收納，適用于較常用的敷設(shè)電纜保護(hù)管尺寸中。

減少切割誤差，本款內(nèi)切割裝置從內(nèi)切割方式上對(duì)電纜保護(hù)管進(jìn)行切割，精準(zhǔn)到對(duì)相鄰的保護(hù)管進(jìn)行單獨(dú)切割處理，從根本上減少了傳統(tǒng)切割方式端面切割上存在的誤差，做到精確而具有效率。

結(jié)語(yǔ)

自20世紀(jì)九十年代以后，新建或改造的城市電網(wǎng)工程便開(kāi)始采用地下電纜的方式。而10kV配網(wǎng)敷設(shè)質(zhì)量決定著后續(xù)供電、用電的安全，除了架線施工技術(shù)，還要對(duì)電纜保護(hù)管切割細(xì)節(jié)等作出嚴(yán)格的要求。[5]為順應(yīng)當(dāng)下城市現(xiàn)代化建設(shè)，研制的本款埋地電纜管道內(nèi)切割裝置，可適用于10kV及以上埋地電纜管道切割場(chǎng)景。埋地電纜管道內(nèi)切割裝置通過(guò)機(jī)械化裝備，實(shí)現(xiàn)了電纜管道半自動(dòng)切割，提高施工效率，使施工質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，還有效降低人員作業(yè)安全的風(fēng)險(xiǎn)，提升了電網(wǎng)運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫冬林，李明喜，張強(qiáng)，等.非開(kāi)挖拖管技術(shù)在電纜保護(hù)管施工中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2021，48（01）：43-44.

[2]朱語(yǔ)杭，?MPP電力電纜保護(hù)管.?浙江省，杭州攀華電力科技有限公司，2021-12-20.

[3]張教練，呂華，夏衍，等.MPP電纜保護(hù)管質(zhì)量特性分析研究[J].電力設(shè)備管理，2021（09）：226-228.

[4]徐剛.電力電纜的排管施工技術(shù)分析[J].集成電路應(yīng)用，2022，39（11）：84-85.

[5]馬偉新.10?kV配網(wǎng)工程項(xiàng)目的質(zhì)量管理對(duì)策[J].科技與創(chuàng)新，2019（13）：109-110.

作者簡(jiǎn)介：張立林（1971-），男，漢族，河南信陽(yáng)人，大專，高級(jí)工程師，研究方向：電力工程施工；周鍵東（1986-），男，漢族，廣東人，大專，電氣工程師，研究方向：電力工程施工；林金熒（1989-），男，漢族，潮州潮安人，本科，工程師，研究領(lǐng)域：電力工程施工；龐偉洪（1984-），男，漢族，廣東佛山人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：電力工程施工。