李希明 尤堅(jiān)強(qiáng) 莊卓文

摘要：埋地電纜檢修工作展開(kāi)前，需先將鋪設(shè)于電纜井內(nèi)用散熱的沙層開(kāi)挖收取。目前對(duì)于沙層的處理，仍使用傳統(tǒng)的人力開(kāi)挖搬運(yùn)的方式。根據(jù)電纜井內(nèi)電纜排布特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)人力開(kāi)挖除沙極易對(duì)電纜造成二次損傷，導(dǎo)致檢修工作難以進(jìn)行。為了保證電纜檢修工作的正常進(jìn)行，延長(zhǎng)電纜的使用壽命，本文主要介紹一種新型的電纜井抽沙裝置。

關(guān)鍵詞：電纜井；抽沙裝置；檢修運(yùn)行；新型裝置

隨著城市用電需求的持續(xù)增長(zhǎng)，電纜敷設(shè)技術(shù)在電力配電工程中起著重要的作用，電纜敷設(shè)技術(shù)主要包括隧道敷設(shè)技術(shù)、溝埋敷設(shè)技術(shù)、走管敷設(shè)以及直埋敷設(shè)和暗溝敷設(shè)等五種不同的形式。[1]而電纜溝敷設(shè)技術(shù)則是最常見(jiàn)的電纜敷設(shè)形式之一。電纜溝敷設(shè)技術(shù)是通過(guò)軋帶將電纜整齊的排放在電纜溝槽中，使電纜能整齊、區(qū)域化的敷設(shè)在指定的電纜支架上。該方式具有占地面積小、電纜走線靈活方便等優(yōu)勢(shì)，因此得到廣泛的應(yīng)用。

然而，敷設(shè)于電纜溝內(nèi)的電纜在運(yùn)行期間，達(dá)到一定的工作溫度，電纜的運(yùn)行溫度會(huì)升高，加之受環(huán)境溫度的影響極易引起電纜的熱脹冷縮，導(dǎo)致電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)材料的機(jī)械物理性能產(chǎn)生變化。[2]不僅影響電纜的絕緣壽命和性能，還影響著電網(wǎng)運(yùn)行的安全。為了應(yīng)對(duì)電纜熱脹冷縮情況，通常采用填充河砂的方式來(lái)吸取電纜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱輻射能，同時(shí)達(dá)到防火阻燃的效果，避免電纜故障造成的損失。[3]

當(dāng)要對(duì)電纜進(jìn)行檢修時(shí)，需將填充物收取完畢后，才能開(kāi)展電纜檢修工作。目前施工過(guò)程中多采用人工挖取填充物的方式，該方法不僅消耗較多的人力，而且需要投入較高的材料成本。人工挖取容易對(duì)電纜造成不可逆的傷害，為降低對(duì)電纜損傷，提高電纜檢修的質(zhì)量，故此要研制一款用于電纜溝抽沙的裝置，改變傳統(tǒng)電纜井填充物收取的方式。

1電纜井填充物吸取裝置整體設(shè)計(jì)

1.1研究現(xiàn)狀

目前市面上用于埋地電纜填充物收取的工具有限，為避免工具給施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)隱患，大多數(shù)施工現(xiàn)場(chǎng)仍采用較傳統(tǒng)的收取方式。由于作業(yè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，不利于大型機(jī)械設(shè)備伸展，因此難以借助大型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行收取工作。市面上專門(mén)用于抽沙的裝置較少，如果使用現(xiàn)存的抽取裝置，并不適用在電纜井沙層的抽取，并且對(duì)接近電纜位置的沙子處理相對(duì)困難，稍不注意便會(huì)劃傷電纜。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，各行業(yè)的人員投入逐漸減少，陸續(xù)由更智能、機(jī)械化的設(shè)備替代傳統(tǒng)方式需要大量人力，以降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少施工過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知，十米左右的埋地電纜溝需5名施工人員2～3工作日才能完成對(duì)電纜溝內(nèi)填充物的收取與清理，所消耗的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。如有突發(fā)情況，還會(huì)延誤施工進(jìn)程，甚至對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定與持續(xù)運(yùn)行造成了嚴(yán)重的威脅。同時(shí)在操作過(guò)程中，人工拋沙作業(yè)行為也會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成一定的壓力。

1.2設(shè)計(jì)思路

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，研制一款用于電纜檢修前，對(duì)電纜井內(nèi)填充物進(jìn)行收取的裝置。本款電纜井抽沙裝置主要包括抽沙模塊、防護(hù)機(jī)構(gòu)、電源模塊等三部分組成。裝置的結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

本款裝置主要通過(guò)抽沙模塊工作，將沙子抽入到抽沙泵的內(nèi)部，利用抽沙泵產(chǎn)生的攪拌與吸力吸出電纜井內(nèi)堆填的細(xì)沙，使沙子順著抽沙管抵達(dá)出沙口并排出，直至可以將電纜上大部分的沙子抽出，另一方面雙葉輪具有相應(yīng)的防護(hù)裝置，可防止在攪拌細(xì)沙的過(guò)程中刮傷電纜，防止在工作時(shí)造成二次傷害。如此，不僅讓電纜井抽沙裝置實(shí)現(xiàn)電纜井填充物收取工作，還能有效避免刮損電纜。

電纜井抽沙裝置的使用可以方便后續(xù)電纜的檢修工作。將裝置放在需要進(jìn)行填充物抽取的電纜井附近，確保裝置穩(wěn)固后方可接入電源，隨后即可開(kāi)始填充物收取工作。防護(hù)機(jī)構(gòu)設(shè)置的限位保護(hù)能有效防止填充物收取工作對(duì)電纜造成的損傷。裝置通過(guò)采用電動(dòng)控制的工作方式，大大縮減填充物收取的時(shí)間，從而提高電纜檢修的效率，保證施工進(jìn)度能正常進(jìn)行。

2抽沙裝置結(jié)構(gòu)介紹

綜上所述，本款電纜井抽沙裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)主要分為抽沙模塊、防護(hù)機(jī)構(gòu)、電源模塊等。抽沙模塊作為裝置的主要執(zhí)行模塊，位于裝置整體的上方，可對(duì)電纜井內(nèi)填充物進(jìn)行抽取。而防護(hù)機(jī)構(gòu)則起到為裝置工作時(shí)對(duì)裝置與附近電纜保護(hù)作用；電源模塊則用于控制設(shè)備的啟停工作。三個(gè)模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜井填充物進(jìn)行快速收取，降低電纜損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1抽沙模塊

抽沙模塊作為電纜井抽沙裝置填充物收取工作的主要模塊，其主要由抽沙泵、雙葉輪、抽沙管、出沙口等組成。抽沙泵底部開(kāi)設(shè)有進(jìn)沙口，進(jìn)沙口的內(nèi)部裝配有雙葉輪，出沙口位于抽沙泵的側(cè)面，出沙口設(shè)計(jì)有抽沙管。通過(guò)設(shè)置抽沙管，讓裝置抽沙方向一致，方便將沙抽到合適的位置。抽沙管的端部與出沙口之間通過(guò)法蘭相連接，以方便對(duì)抽沙管的端部與出沙口進(jìn)行安裝與拆卸，同時(shí)連接時(shí)達(dá)到有效的密封效果。

抽沙模塊主要的工作原理是由抽沙泵和雙葉輪執(zhí)行抽取指令。在雙葉輪進(jìn)行旋動(dòng)時(shí)，將沙子抽到抽沙泵的內(nèi)部并通過(guò)出沙口排出，直至可以將電纜上的大部分的沙子抽出，從而方便將對(duì)電纜進(jìn)行維修。雙葉輪下方設(shè)置的限位環(huán)和保護(hù)環(huán)，能保證裝置在進(jìn)行抽沙工作時(shí)，對(duì)雙葉輪起到有效的防護(hù)作用?？蓱?yīng)對(duì)電纜可能出現(xiàn)局部凸起或凹陷的情況，因限位環(huán)的阻擋而無(wú)法與雙葉輪接觸。當(dāng)雙葉輪發(fā)生故障或葉片破損時(shí)，即可對(duì)安裝組件進(jìn)行拆卸與安裝，完成對(duì)雙葉輪的維修或更換。

2.2防護(hù)機(jī)構(gòu)

電纜井抽沙裝置的防護(hù)機(jī)構(gòu)包括保護(hù)罩、安裝組件、固定組件等結(jié)構(gòu)。該防護(hù)機(jī)構(gòu)對(duì)電纜及裝置皆起到有效的防護(hù)作用，既能確保電纜不被損傷，還能保證裝置支撐穩(wěn)固。

防護(hù)機(jī)構(gòu)的保護(hù)罩主要包括保護(hù)環(huán)，其位于抽沙泵正下方，對(duì)裝置整體起到支撐作用，避免裝置抽沙泵的雙葉輪與地面接觸。同時(shí)對(duì)雙葉輪起到有效的防護(hù)作用，限位環(huán)位于雙葉輪的正下方，施工過(guò)程中檢修的電纜可能存在局部向上凸起的情況，限位環(huán)可阻擋電纜與葉輪的直接接觸，進(jìn)而對(duì)電纜起到有效的防護(hù)效果。如此能有效防止電纜檢測(cè)維修時(shí)，填充物收取方式對(duì)挖出電纜的造成二次損傷的問(wèn)題。

安裝組件由多個(gè)安裝條、連接條、限位環(huán)等組成，如下圖2所示。安裝條可用于連接限位環(huán)和連接條，位于兩者之間，安裝條的一端貫穿連接條向外延伸并固定連接有限位塊，且限位塊與連接條的外壁緊密相抵，安裝條的另一端與限位環(huán)的相連接。安裝條開(kāi)設(shè)有多個(gè)貫通的通孔，通過(guò)設(shè)置的通孔，便于沙子穿過(guò)通孔與雙葉輪接觸。

當(dāng)需要對(duì)限位環(huán)進(jìn)行拆卸時(shí)，打開(kāi)固定塊的端部的螺母，即可向外拉動(dòng)安裝條，使得安裝條穿過(guò)連接條進(jìn)而脫離，直至將所有的安裝條拆卸，即可將限位環(huán)取下，在安裝限位環(huán)時(shí)，將安裝條再次穿過(guò)連接條，并使得安裝條端部的插塊的端部穿過(guò)固定塊上的插孔向外延伸并螺紋連接螺母，即可對(duì)安裝條限位環(huán)的位置進(jìn)行固定。

2.3電源模塊

抽沙裝置的電源模塊用于控制裝置的啟停，主要包括電源固定座、限位滑槽、電源線、插頭等組成。電源固定座包括夾持塊、限位滑槽等。其中夾持塊采用弧形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位于電源固定座上方，用于固定電源線主體；限位滑槽內(nèi)部有彈簧，用于控制夾持塊的活動(dòng)范圍，使夾持塊在指定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源線主體收納固定的效果。而電源線用于設(shè)備通電工作；電源插頭用于接入電源端，使設(shè)備通電工作。

通過(guò)在抽沙泵與保護(hù)罩交界處設(shè)置固定環(huán)，使得固定環(huán)與抽沙泵外表面突出部分可以形成電源線纏繞區(qū)，從而可以將部分電源線主體環(huán)繞設(shè)置在電源線纏繞區(qū)。與此同時(shí)，固定組件可以將部分電源線主體的另一端進(jìn)行固定，使電源線主體達(dá)到有效的收納效果。電源模塊的固定座使裝置在移動(dòng)過(guò)程中，確保電源線主體不掉落到地面上。由于電源插頭被夾持塊固定在抽沙泵頂部，使其不會(huì)接觸到水，因此固定座可對(duì)電源線起到一定的保護(hù)作用。

本款電纜井抽沙裝置在使用前，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行通電，即需先在固定座取下電源線主體，向上拉動(dòng)電源線的端部，接著擠壓夾持塊，使兩個(gè)夾持塊分別向兩邊撐開(kāi)移動(dòng)。此時(shí)電源線主體可以從兩個(gè)夾持塊之間脫離，隨后即可將插頭接入電源。在使用結(jié)束后，首先將部分電源線主體環(huán)繞在電源線纏繞區(qū)上，然后向著兩個(gè)夾持塊之間按壓電源線主體的端部，擠壓兩個(gè)夾持塊反向移動(dòng)，壓縮了限位彈簧，使得電源線主體可以卡入到兩個(gè)夾持塊之間，從而實(shí)現(xiàn)電源線主體收納固定的目的。

3抽沙裝置特點(diǎn)

3.1模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本款裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，整體采用模塊化拼裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各模塊之間為一個(gè)整體，不可進(jìn)行私自拆卸，可避免零件結(jié)構(gòu)散亂，導(dǎo)致工作過(guò)程中部件鏈接不緊密，引起安全事故的發(fā)生。對(duì)于可替換或調(diào)整的位置，則采用靈活的可拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于后續(xù)裝置使用的檢修和維護(hù)工作，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。

3.2工作原理簡(jiǎn)單

本款裝置工作原理簡(jiǎn)單，在裝置接入電源后，按下電源啟動(dòng)按鈕即可啟動(dòng)設(shè)備，主要是利用抽沙泵產(chǎn)生的攪拌與吸力吸出電纜井內(nèi)堆填的細(xì)沙，沙子會(huì)順著抽沙管到達(dá)出沙口并排出，以此達(dá)到填充物收取的目的。無(wú)需依靠過(guò)多的人力物力，便可完成電纜井填充物的收取，實(shí)現(xiàn)高效收取、輕松收取的工作特點(diǎn)。

3.3半自動(dòng)化收取

本款裝置是一種新型的、半自動(dòng)化的電纜井填充物收取方式，代替了傳統(tǒng)依靠人工對(duì)電纜井填充物進(jìn)行收取。為了防止裝置自身在攪拌細(xì)沙的過(guò)程中刮傷電纜，設(shè)計(jì)了防護(hù)裝置，可避免裝置在工作時(shí)給電纜造成二次傷害，以此保證后續(xù)電纜檢修的質(zhì)量，維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行的安全。

本款電纜井抽沙裝置與其他類型的收取裝置相比，不僅符合電纜井填充物收取的施工要求，高效地將電纜井內(nèi)填充物進(jìn)行抽取，還能將電纜周圍的沙石攪拌松動(dòng)并吸出并排出電纜井外，具有安全精準(zhǔn)收取的特點(diǎn)。本款抽沙裝置的使用，可以有效的降低電纜損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

4應(yīng)用成效

上述完成對(duì)電纜井填充物吸取裝置的研制，為了試驗(yàn)項(xiàng)目的可行性，對(duì)該裝置進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。電纜井抽沙裝置經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，驗(yàn)證了本款裝置對(duì)細(xì)沙、碎石等填充物的收取情況基本符合預(yù)期要求。

電纜井抽沙裝置模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可靈活應(yīng)用于電纜故障搶修，電纜井施工，地下電纜開(kāi)挖等不同工況施工場(chǎng)景，并在實(shí)際應(yīng)用中取得良好成效。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)改變填充物類型、含水比例等，將裝置的工作時(shí)長(zhǎng)控制在同一個(gè)時(shí)間段，以驗(yàn)證裝置的收取量，測(cè)試結(jié)果如下表所示。

裝置在測(cè)試過(guò)程中，抽沙管能正常進(jìn)料，出沙口能正常排料，無(wú)明顯異常故障出現(xiàn)。由表1所示可知，裝置在不同填充物在相同的含水比例，工作時(shí)長(zhǎng)相同的情況下，沙子的收取量最多，土和碎石的收取量最少。試驗(yàn)完畢后，雙葉輪葉片無(wú)明顯破損，裝置基本穩(wěn)固正常。與傳統(tǒng)人工收取方式相比，本款裝置能方便快捷地抽出電纜井的填充物，減少施工時(shí)間，提高工作效率。并且可以防止施工過(guò)程中損傷電纜而造成二次傷害。

結(jié)語(yǔ)

本款電纜井抽沙裝置的投入使用，改變了傳統(tǒng)方式對(duì)電纜井填充物進(jìn)行抽取的模式。電纜井抽沙裝置是通過(guò)半自動(dòng)機(jī)械化的形式進(jìn)行抽取，能最大化降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率，減少檢修或搶修所使用的時(shí)間，幫助施工單位最大限度高效完成搶修維護(hù)任務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：李希明（1972—??），男，漢族，廣東肇慶人，本科，電力工程高級(jí)工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)；尤堅(jiān)強(qiáng)（1976—??），男，漢族，廣東順德人，本科，電力工程工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)；莊卓文（1992—??），男，漢族，廣東普寧人，本科，電力工程工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。