劉毅川，尹登峰，黃偉杰

（1.廣州南方投資集團(tuán)有限公司，廣東 廣州510000；2.廣州南方電力技術(shù)工程有限公司，廣東 廣州510000）

隨著城市化的不斷發(fā)展，架空供電線路逐漸被電力電纜所代替，電力電纜本體和電纜附件（電纜終端接頭附件和中間接頭附件）可以由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家在廠內(nèi)按國(guó)標(biāo)制作完成，但是電纜接頭處理及安裝必須在施工現(xiàn)場(chǎng)完成，其安裝質(zhì)量直接影響著電力電纜運(yùn)行水平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，高壓電力電纜故障超過(guò)80%都是發(fā)生在中間接頭或終端接頭位置。以往，我國(guó)高壓電纜終端、中間接頭等附件安裝主要依靠人力。相對(duì)于配網(wǎng)低壓電纜，高壓電纜本體體積更大、更重，而市場(chǎng)上的現(xiàn)有高壓電纜剝削產(chǎn)品均為手動(dòng)調(diào)節(jié)、精度低，加工工藝粗糙，這使高壓電纜接頭安裝施工過(guò)程中存在人為安裝尺寸偏移，絕緣屏蔽處理不合格等工藝缺陷，從而導(dǎo)致電纜運(yùn)行后容易產(chǎn)生故障。

因此，本項(xiàng)目介紹一種高壓電纜半導(dǎo)電層和絕緣剝離、鉛筆頭錐度加工成型自動(dòng)處理裝置研制，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，提高剝切精度，減少人力，并且令剝切設(shè)備達(dá)到小型化、輕量化，能夠方便快捷地完成現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)與裝卸工作。

1 構(gòu)成簡(jiǎn)述

高壓電纜半導(dǎo)電層和絕緣剝離、鉛筆頭錐度加工成型自動(dòng)處理裝置由電纜快速夾具、行走機(jī)構(gòu)、移動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)、旋切刀片模塊組成。整個(gè)機(jī)構(gòu)通過(guò)電纜快速夾具與電纜固定在一起，縱向行直模組與快速夾具固定一起，移動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)安裝在縱向行走直模組的運(yùn)動(dòng)塊上，旋切刀片模塊通過(guò)快速插銷(xiāo)安裝在移動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)上，旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)帶動(dòng)旋切刀片模塊繞電纜旋轉(zhuǎn)，旋切刀片模塊內(nèi)部有兩組步進(jìn)電機(jī)和螺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)刀片深度定位塊和刀片的伸縮驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀片切削深度控制，縱向行走模組由步進(jìn)電機(jī)和螺桿驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)沿電纜軸向移動(dòng)，控制軟件通過(guò)縱向和刀片深度的聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)電纜半導(dǎo)電層和絕緣剝離、鉛筆頭的錐度形狀切削成型，如圖1所示。

2 程序控制及無(wú)線控制器設(shè)計(jì)

裝置系統(tǒng)中有三臺(tái)電機(jī)。剝切電機(jī)嵌入在剝切刀上，帶動(dòng)剝切刀進(jìn)而切割電纜。行程電機(jī)安裝在行程絲桿上，帶動(dòng)剝切刀向前或者向后行進(jìn)。帶動(dòng)剝切刀繞電纜旋轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝的移動(dòng)刀盤(pán)上。伺服進(jìn)給系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬，定位精度高，有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩(wěn)定性，快速響應(yīng)，無(wú)級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，并且易于受PLC程序控制。裝置中電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)受電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器受PLC程序控制。PLC的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，選用PLC作為控制系統(tǒng)，提高了剝切刀的功能和性能。PLC的定位精度高，參數(shù)設(shè)置靈活，系統(tǒng)具有高可靠性和監(jiān)控方便的特點(diǎn)。

圖1

PLC控制界面可以對(duì)行程電機(jī)運(yùn)行速度和運(yùn)行距離進(jìn)行設(shè)置，并且具有復(fù)位、急停的功能。電纜剝切時(shí)，需綜合考慮刀頭旋轉(zhuǎn)速度和行程速度進(jìn)行絕緣屏蔽層剝切，通過(guò)PLC編程設(shè)定延遲時(shí)間，先啟動(dòng)剝切電機(jī)使刀頭運(yùn)轉(zhuǎn)，后啟動(dòng)行程電機(jī)，避免剝切效果出現(xiàn)螺旋狀。如果剝切過(guò)程中出現(xiàn)意外情況，可通過(guò)PLC控制剝切刀緊急制動(dòng)，同時(shí)停止剝切電機(jī)和行程電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免意外發(fā)生。

基于應(yīng)用技術(shù)研發(fā)無(wú)線控制器，使所有功能模塊構(gòu)件通過(guò)無(wú)線模式，與現(xiàn)場(chǎng)主網(wǎng)電纜自動(dòng)化處理裝置控制器連接，再由主控制器的電腦系統(tǒng)統(tǒng)一控制管理，利用手機(jī)APP軟件加密進(jìn)行連接，防止非操作設(shè)備連接，系統(tǒng)設(shè)定的程序經(jīng)過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行設(shè)定后，傳輸?shù)綉?yīng)用的設(shè)備裝置中，加工過(guò)程中程序不會(huì)因軟件失靈、軟件連接故障、手機(jī)沒(méi)電等因素影響到機(jī)械裝置的加工程序工作，只允許手動(dòng)操作設(shè)備上的緊急停止按鈕及手機(jī)APP軟件上的暫停按鈕，方可停止加工程序工作，保障外界因素對(duì)加工的影響（見(jiàn)圖2）。

圖2

表1

3 工藝試驗(yàn)結(jié)果與分析

本次選用了110kV電壓等級(jí)的交聯(lián)聚乙烯電纜做實(shí)驗(yàn)例子，電纜絕緣屏蔽層的厚度為1mm左右，裝置剝切刀電機(jī)采用功率為400W、有效剝切區(qū)間為0.1mm-20mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，裝置能夠滿(mǎn)足電纜剝切工藝條件，走刀均勻，電纜整體圓周方向剝切厚度誤差不超過(guò)0.1mm，如圖3、表1所示。

圖3

由原來(lái)的手工操作工作模式變成現(xiàn)在的機(jī)械操作工作模式，設(shè)備精細(xì)化，一步到位，工作時(shí)間由原來(lái)的60分鐘減少到現(xiàn)在的30分鐘，效率提高了50%，其操作減少了人員的勞動(dòng)力之外，從原來(lái)的可能引發(fā)割傷事故降至無(wú)安全事故，工藝質(zhì)量由不穩(wěn)定，到達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的目標(biāo)值，如表2所示。

表2

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓電纜半導(dǎo)電層和絕緣剝離、鉛筆頭錐度加工成型自動(dòng)處理裝置的研制，使得現(xiàn)場(chǎng)電纜附件絕緣屏蔽層的剝切實(shí)現(xiàn)了PLC邏輯控制，消除了人為因素，為提高電纜附件在現(xiàn)場(chǎng)制作時(shí)的質(zhì)量控制提供了方便。

（1）PLC程序控制，提升了剝切刀的精度。所有的走刀采用數(shù)控模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，走刀的尺寸精度可控制在0.1mm以?xún)?nèi)。

（2）克服了傳統(tǒng)的手動(dòng)切刀作業(yè)耗費(fèi)人力的缺點(diǎn)，在減少人力的情況下，基本避免了電纜絕緣屏蔽層的剝切由于人為因素造成刀剝深淺不均勻問(wèn)題。

（3）設(shè)備的研制成功為今后在此設(shè)備上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拋光絕緣表面創(chuàng)造了條件。