电缆卷筒广泛应用在港口、码头、水利工程和钢铁等领域的诸多移动设备上,如门式起重机、塔式起重机、门座式起重机、岸桥集装箱起重机、散料装卸机械要(斗轮堆取料机)水电站坝顶门机及电动平车、舞台灯光音响等等。随着经济的发展,电缆卷筒也在日趋完善。下面对常用的7种电缆卷筒就工作原理和适用工况作简单介绍,分析利弊,有助于对电缆卷筒设备有更好的了解。
一、7种电缆卷筒适用范围分析
1、重锤式电缆卷筒
它是一种利用重锤被提升而储能的原理自动卷取电缆的机械装置。当拉出电缆时,带动电缆卷筒旋转,从而带动与电缆卷筒同轴相联的钢丝绳卷筒转动,以提升重锤而储存势能。当卷筒卷取电缆时,重锤下降释放势能,在钢丝绳张力的作用下,带动与钢丝绳卷筒同轴相联的电缆卷筒转动,同步卷取电缆。
它的优点是结构简单,性能稳定可靠,安装维修方便,使用寿命长。
它的缺点是体积庞大,受行程限制,如果需要大行程则必须给其留出足够大的安装空间。
它适用于35mm2以上大规格的电缆短行程的龙门起重机、炼钢车间的钢包车、铁水车、渣盘车等设备。这些设备适合电缆锚定端点和中点。
2、弹簧式电缆卷筒
它是一种利用放出电缆卷取弹簧发条储能的原理自动卷取电缆的机械装置。当电缆被拉出时,利用卷筒的转动收紧蜗卷弹簧而储能;当卷筒回返时,卷筒将自动收卷电缆。
它的优点是同步性能佳,电缆张力小,价格低廉。
它的缺点是由于弹簧发条自身的寿命有限,该种卷筒的使用寿命相对较短,受行程限制。
它适用于35mm2以下动力电缆和控制电缆的水平及垂直方向收缆,如起重电磁铁吸盘,抓斗,电动平车等设备及类似工况。这些设备适合电缆锚定端点和中点。
3、磁耦合式电缆卷筒
其核心技术是用永磁耦合器为同步差速机构。收缆过程是动力经永磁耦合器驱动卷筒收卷电缆,耦合器与卷筒之间不断进行差速打滑,保证卷缆线速度与设备移动速度相同,通过调整永磁耦合器的输出扭矩,可在一定范围内调整电缆所受的张力。放缆过程是通过单向离合装置,动力不能传给耦合器和卷筒,在电缆拉力作用下,卷筒克服放缆磁滞器的滞动作用,同步放电缆。该电缆卷筒按动力系统形式可分为有动力型和无动力型2种。
它的技术成熟,卷筒与移动设备的同步性能稳定可靠,永磁技术用于传动系统的末级,转速低,无发热现象;收缆放缆时,电缆张力大小可调,以保护电缆。它的优点是物美价廉,它的缺点是噪音大。动力型卷筒由电机驱动,适合于35mm2以下规格的电缆,如电动平车、台车、塔式起重机桥式或门式起重机、堆取料机等设备及类似工况。适合电缆锚定端点和中点。无动力型卷筒来自设备传动系统中的行走轮轴或某级传动齿轮,通过链条驱动卷筒,适合电缆锚定端点。
4、磁耦合式改良型电缆卷筒
该电缆卷筒原理与上述相同,根据用户需要可选择盘式电机或制动电机。卷筒的电控方式为收缆电机工作,放缆电机停电。
它的优点是结构更加紧凑,体积小,质量小,安装方便。
它的缺点是噪音较大。
5、长期堵转力矩电机式电缆卷筒
它利用具有长期堵转和自调速特性的力矩电机为动力,电机的输出转速随外负载的增加而自行降低,自动调整卷筒卷缆线速度与设备行走速度相同;放缆时,在电缆拉力作用下,克服堵转电机力矩同步放出电缆;停车断电时利用力矩电机的盘式制动器锁住电缆,保证电缆不滑落。
它的优点是电机始终通电,电控简单,可降低故障率,卷取电缆范围大,行程长。
它的缺点是在放缆时,需要克服电机堵转力矩阻力,小电缆需要谨慎使用。
它适用于堆取料机,桥工或门式起重机等大规格电缆,长距离运行的移动设备。这些设备适合电缆锚定端点和中点。
6、磁滞式电缆卷筒
一个由长久磁钢制成的盘形磁场,该盘对面有一个强感应盘,当电机驱动感应盘高速旋转时,通过磁耦合带动磁盘旋转。当2盘出现转速滑差时,磁盘必将交替磁化对面的感应盘,从而产生一种抗拒这种滑差的扭矩(即“磁联接”)驱动(或制动)磁盘旋转。电缆卷筒是由电动机将动力传至磁滞联轴器,经减速后,将放大的后的力矩传至电缆卷盘。电缆卷筒工作时,电机始终向收缆方向旋转。当起重设备朝远离电源点方向行走时,电缆拉动卷盘反转,使2盘产生滑擦,将卷盘上的电缆放开。磁滞联轴器的磁场扭矩将始终保证在放缆过程中电缆处于张紧状态。当起重设备回行时,电缆对卷筒的拉力消失,电缆卷筒朝卷取方向旋转完成收缆工况。
它的优点是结构紧凑,安装维修方便,可根据实际工况要求调节输出力矩且具有良好的自制动功能,不需要安装制动器,电缆卷筒运行可靠。它的控制系统简单,可与设备的正反车控制系统联动,只要设备运行,卷筒电机即工作,相序不变。电缆卷筒工作中,磁滞联轴器能依据主机设备的运行速度自行调节转速,使电缆卷筒收放电缆的线速度与主机设备的运行速度保持同步状态。
它的缺点是在电缆容量大,主机安装高度高的情况下,为了降低转子温升,提高转子使用寿命,需要采用多头小转矩的设计理念,相对价格较高。
它适用于港口门座起重机、集装箱起重机、装船机、塔式起重机等重型移动机械设备。这些设备适合电缆锚定端点和中点。
7、变频式电缆卷筒
变频电机为B5安装结构,与减速机输入端直联,减速机输出轴一端与电缆卷盘通过键联接发,另一端与集电箱中的电滑环联接,减速机和集电环输电箱固定在基座上方。变频器控制柜独立于电缆卷筒,可按实际情况选择适当的安装位置。变频器在闭环矢量(有速度传感器矢量控制)下,选择开环转矩控制模式,并通过厚度积分计算电缆卷筒的实际卷径,准确控制电机的输出转矩,从而保证电缆在卷盘上卷绕时不会因卷径变化而引起张力变化,即电缆所受的张力恒定。该电缆卷筒有如下优点:
(1)在收缆和放缆过程中,无论设备运行在轨道位置,作用在上的拉力始终恒定,且可通过变频器参数输入及控制箱面板旋钮操作,任意调整电缆所受拉力,较大限度地保护电缆,延长电缆的使用寿命。
(2)卷筒能迅速响应设备运行速度的变化,可与设备同步,其性能准确灵敏。
(3)突破了磁滞式、力矩电机式等传统电缆卷筒设计上的瓶颈,不受电缆规格、卷绕长度、设备速度及安装高度中超常规格的限制,复杂工况的电缆卷筒均由1台功率不同的变频电动机驱动。
(4)适应性强,可高负载全日制连续工作。
(5)卷筒与设备为运行联动保护,有效防止电缆被拉断等意外事故发生。
(6)通过变频器对卷筒电机进行准确控制和保护,可使其使用周期延长。
(7)变频控制电机式电缆卷筒可根据设定的张力和主机设备(大车)运行速度自行改变卷筒变频电机的运行频率,在0~n中的任意转速下正常工作(n为异步转速),当主机设备断电后,电缆卷筒的变频电机制动器制动,保证电缆不滑脱。
它的缺点是价格是同类产品较贵的,但是物有所值,在必要场所推荐使用。它适用于港口门座起重、集装箱起重机、装船机、塔式起重机等重型移动机械设备。