电缆通道智能吸沙装置设计和运用

2022-09-21 16:46:22 来源:写作指导

摘要:本文针对传统开挖人力损耗大、易伤电缆的问题,提出一种分体式电缆通道智能吸沙装置,运行时自动注水搅拌,使周围的砂变成流态泥浆,风机带动传送轴将吸入的泥浆运出,操作简单,减少安全隐患。

关键词:电缆沟;吸沙装置;检修

0引言

随着电力需求的增长,电缆在城市输配电系统中得到了广泛应用,其中,电缆沟是最常见的电缆敷设形式之一[1]。为了满足电力电缆的防火散热需要,便于沟内电缆与外界交换热量,常采用填充河砂[2]的方式吸收电缆运行时的热辐射能,同时达到阻燃的效果。一旦出现电缆故障,运维人员需迅速定位故障点并进行修复,以免造成巨大损失。然而,清除电缆沟内填充的河砂大幅度消耗了检修时间。传统采用人工开挖的形式进行清理,有以下几个方面的困难:①由于电缆沟位于地下,水汽及雨水冲刷使得河砂不再松软,增加了挖沙难度和时间;②电缆沟空间比较封闭,环境恶劣,人工开挖具有气体中毒风险;③采用铁铲开挖易对电缆造成二次破坏;④若故障定位不精确,开挖范围大,人工开挖无法实现高频率的排查。为此,亟需研制一种能自动清理电缆通道的设备,代替人工,提高操作安全性能,减少检修总耗时,便于及时处理故障、维护电缆。在此背景下,本文基于气力输送技术在清沙上取得的一定基础[3],提出一种分体式电缆通道智能吸沙装置,可拆卸组装,克服地形限制,场地要求低。通过管道向通道内注水,将河砂冲散,提高吸沙效率。采沙部分与软质空心管连接吸沙,防止损伤电缆,避免造成外力破坏。

1电缆通道智能吸沙装置整体设计

1.1电缆通道对吸沙装置的要求

(1)安全性常见的非金属电缆外护套材料有聚乙烯(PE)、交联聚乙烯(XLPE)、聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡胶(CR)等,其中,PE、软PVC的材料特性如下[4,5]。根据表1可知,非金属电缆外护套遭遇金属物质撞击后易磨损、刮破、变形,若水汽、灰尘从破损的外护套处进入电缆,将会降低电缆使用寿命,增加线路运行风险。如果吸沙装置与河砂接触部位过于笨重、坚硬或是固定性能差,稍有不慎便会造成电缆破损,因此,在吸沙装置的设计上,必须将这一点纳入考虑范围,采用固定牢靠、具有保护或隔离措施(例如橡胶软管)的吸沙结构。(2)可用性虽然电缆主要存在于城市输配电系统,但是由于规划需要,电缆通道不一定敷设于开阔路面,附近地形可能是荒地、鱼塘、居民住宅等。考虑到存在无法直接驱车至目标地点的情况,吸沙装置可以采用分体式结构,搬运至目标电缆通道后再进行组装,增强装置的可用性。(3)可靠性吸沙时飘尘会附着在装置上,飘尘质量轻、吸附能力强,可能导致电子元器件接触不良。为此,为了保证装置的可靠运行,设计时应将装置的控制结构进行封闭处理,增设隔板隔绝飘尘。

1.2吸沙装置设计原理

电缆通道智能吸沙装置包括吸沙模块、传送模块、电源模块三大部分。电源模块包括电机、电机底座、电源接口、控制按钮。由电机带动给各模块供电,电源控制箱位于装置最末端。根据DL/T1253《电力电缆线路运行规程》,当电缆沟敷设深度大于1m,单列支架与壁间通道不应小于0.6m,两侧支架间净通道不小于0.7m[6],若需进行清理的双回路电缆沟长度为20m,深1.2m,总除沙量约为16.8立方米。鉴于吸沙量取决于电缆沟规模,总值波动大,电源控制箱中的电机采取可拆卸的形式,根据吸沙量更换相应功率的电机。传送模块包括传动轴、齿轮、螺旋传输带、软质空心管,用于连接吸沙模块及出沙口。泥沙传送轴由齿轮带动,运输采沙头吸取的泥浆,并输送至出沙口排砂。传送模块和电源模块之间增设隔板防止泥浆渗入,影响供电。吸沙模块位于装置最前端,包括镂空采沙头、固定带、水管、水管接口、风机叶片。水管接口附于装置外部,水管用固定带捆扎固定,注水通道与传送通道外壳平行,在装置运行时稀释并冲散泥沙,便于吸取,水管接口可外接组装式水箱。镂空采沙头与螺旋传输带、软质空心管连接,利用风机叶片的旋转使气流产生负压,辅助吸取泥沙。软质空心管和螺旋传输带的组合可以降低对电缆本体的伤害。

2电缆通道智能吸沙装置硬件组成

电缆通道智能吸沙装置整机结构组装示意图见图3。

2.1吸沙模块

镂空采沙头:用于采沙,使用卡扣的连接方式与软质空心管连接,功能是防止损伤电缆本体。风机叶片:与传动轴连接,使用时通过传动轴带动风机叶片旋转,用于辅助将沙吸到出沙口。外壳:采沙装置的外壳,该结构具备IPX4防水功能。出沙口:使用焊接与外壳相连接,用于沙的运出。水管:使用固定带固定于软质空心管,使用螺栓与水管接口相连接,使用时连接外部水源,起到将沙冲散的作用。固定带:用于固定水管。水管接口:使用螺栓与水管相连接,用于连接外部水源。

2.2传送模块

螺旋传输带:螺旋式结构,与传动轴连接,使用时启动电机,传动轴运动带动螺旋结构转动,用于将沙传送至出沙口。软质空心管:使用卡扣与外壳连接,用于保护保护螺旋传送带。传动轴齿轮:传动轴齿轮,固定于电机传动轴,与电机齿轮啮合连接,使用时通过电机齿轮带动传动轴,继而使传动轴运作。传动轴:与传动轴齿轮、风机叶片相连接,用于传送电机动能。隔板:使用焊接的形式与外壳相连接,具有格挡沙的作用。

2.3电源模块

电机齿轮:固定于电机,使用时电机运转,带动电机齿轮运作,继而带动传动轴齿轮运作。电机:与电机底座焊接连接,与电机齿轮连接,使用电线与控制按钮连接,使用电线与电源接口连接,使用时通过启动控制按钮启动电机运转,带动电机齿轮运转。电机底座:使用螺栓固定于外壳,使用焊接与电机相连接,用于固定电机。控制按钮:使用焊接的形式与外壳相连接,使用电线与电机相连接,使用电线与电源接口相连接,使用时按下控制按钮,启动电机运转。电源接口:使用焊接的形式与外壳相连接,使用电线与电机相连接,使用电线与控制按钮相连接,使用时与外部电源连接,作为电能的传输口。

3装置运用特点

(1)地形适应性强该装置为分体式结构,可对模块进行拆卸,携带至目标地点进行组装,地形适应性强。(2)作业风险低地下电缆沟内作业环境恶劣,使用机械吸沙取代人工开挖,可降低作业人员密闭空间气体中毒风险及电缆通道内的动物伤害风险。(3)作业效率高电缆沟内空间狭小,无法容纳多名人员同时作业,若采用人工开挖,清砂效率低下,大幅度消耗宝贵的抢修时间。如遇电缆故障定位粗略,需清砂的电缆通道范围增大,更是给清砂带来困难,难以实现高频率的人工排查。而采用本装置可以解放生产资源,清砂时仅需一人操作,一人监护,极大提高了作业效率。

4结语

本次设计的分体式电缆通道智能吸沙装置在结构上克服了地形限制,便于搬运,在功能上替代了传统人工,降低其作业风险,减少电缆受外力破坏的可能性,能达到快速清理电缆通道沙的目的。

作者:严钰杰 甄志明 蔡邱申 单位:广东电网有限责任公司江门供电局