Správný elektrický kabelový naviják pro plynulé pokládání kabelů je definován jeho tažná kapacita první vrstvy při 1,5násobku maximálního napětí kabelu a S3 pracovní cyklus alespoň 40 % . Motor o výkonu 3,7 kW pohánějící planetovou převodovku přes elektromagnetickou brzdu zabezpečenou proti selhání navine 500 metrů pancéřovaného kabelu o průměru 35 mm konstantní rychlostí 8 metrů za minutu, aniž by došlo k přehřátí vinutí, za předpokladu, že průměr jádra bubnu je alespoň 20krát větší než průměr kabelu.
Tah první vrstvy a jak se liší od zvedacích navijáků
An elektrický kabelový naviják se hodnotí podle tahu za první vrstvu lana na bubnu, nikoli podle zavěšeného břemene. Pokládání kabelů zahrnuje vysoký horizontální odpor, zejména při tažení pancéřovaných podmořských kabelů přes válečky. Naviják s tahem první vrstvy 5 000 kg na jádro 300 mm zvládne napětí kabelu o 3 300 kg po navinutí čtvrté vrstvy v důsledku zvýšeného efektivního průměru bubnu, který snižuje mechanickou výhodu.
Na rozdíl od zvedacího navijáku, který vidí maximální zatížení pouze při zvednutí, musí lanový naviják vydržet tažnou sílu po celé hodiny. To vyžaduje motor se servisním faktorem 1.25 . Může dodávat motor o výkonu 7,5 kW s SF 1,25 9,4 kW nepřetržitě a pokryje tepelnou rezervu potřebnou, když se kabel na okamžik zachytí na mořském dně.
Průměr jádra bubnu a ochrana poloměru ohybu kabelu
Jádro bubnu je primárním faktorem, který zabraňuje poškození kabelu. Minimální poloměr ohybu napájecího nebo ovládacího kabelu je typicky 10 až 15 násobek jeho vnějšího průměru . Buben navijáku proto musí mít průměr jádra ne menší než 20násobek průměru kabelu pro dynamické navíjení pod napětím. U kabelu o průměru 40 mm musí být délka jádra alespoň 800 mm.
Použití menšího jádra vede k drcení vnitřní vrstvy. V zdokumentovaném případu zahrnujícím vlečený napájecí kabel pro zpětný sběrač stohovače opakovaně selhal 600mm buben s 38mm kabelem uvnitř 1200 navíjecích cyklů . Upgrade na jádro 900 mm zcela eliminoval selhání rozdrcení během následujícího 4 500 cyklů .
Zátěžový cyklus motoru a prevence tepelného přetížení
Motory lanových navijáků pracují v přerušované periodické klasifikaci S3. Typický štítek zní S3-40%, 10 minut , což znamená, že motor může běžet při plném zatížení po dobu 4 minut během jakéhokoli 10minutového cyklu, aniž by překročil limit zvýšení teploty třídy izolace. Výběr motoru s a 60% pracovní cyklus pro naviják používaný při opakovaném rýhování kabelů zabraňuje nepříjemnému vypínání tepelného nadproudového relé.
Níže uvedená tabulka porovnává výkon motoru s tažnou silou a rychlostí linky pro běžné operace navíjení kabelů, za předpokladu hodnocení S3-40 % a servisního faktoru 1,0 pro převodovku.
| Výkon motoru (kW) | Tah první vrstvy (kg) | Rychlost linky při plném zatížení (m/min) | Typický rozsah vnějšího průměru kabelu (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 až 15 |
| 3.7 | 1 500 | 8 | 18 až 28 |
| 7.5 | 3 200 | 10 | 30 až 42 |
| 15.0 | 6 500 | 12 | 45 až 65 |
Požadavky na brzdové systémy a statické držení
Elektrický kabelový naviják musí držet celou cívku kabelu v klidu, když je odpojeno napájení, a to i na svahu. Standard je a pružinová, elektricky uvolněná stejnosměrná brzda namontované přímo na koncový zvon motoru. Statický přídržný moment musí být min 1,5násobek maximálního točivého momentu bubnu generované horní vrstvou kabelu při plném tahu.
Pásová brzda na přírubě bubnu slouží jako nouzový sekundární systém. Při přejímací zkoušce navijáku o hmotnosti 10 tun držela pouze stejnosměrná brzda 105 % jmenovité zátěže po dobu 30 minut s nulovou rotací bubnu. Když byla pásová brzda použita po simulovaném výpadku napájení, kombinovaný brzdový systém udržel statické zatížení 15 tun než kotva kabelu sklouzla.
Navíjecí zařízení a navíjecí mechanismy
Náhodné vinutí způsobuje překrytí kabelu, které se při napnutém vytahování zařezává do pláště. U plochého kabelu nebo při navíjení na hladký buben je nezbytný řízený mechanismus rovinného navíjení, který pojíždí bubnem synchronizovanou rychlostí. Sklon rovného větru musí odpovídat průměru kabelu plus vůle 1 mm až 2 mm aby nedošlo k přiskřípnutí.
Pro kulatý kabel 32 mm, vodorovný vítr s roztečí vodících šroubů 33 mm a obousměrná matice eliminuje mezery. Terénní údaje z člunu s pokládáním kabelů ukázaly, že synchronizovaný úrovňový vítr redukoval jev výplatního skoku 3 výskyty na kilometr na nulu, čímž se zabrání ostrým tahovým špičkám, které předtím poškodily izolační odpor kabelu.
Elektrické ovládání a integrace s proměnnou rychlostí
Přímé spouštění velkého motoru navijáku posílá mechanický ráz přes ozubené soukolí. Měnič s proměnnou frekvencí umožňuje pozvolný rozběh 3 sekundy a zastavovací rampa 2 sekundy , snížení špičkového zapínacího proudu z 6násobný proud plného zatížení až 1,5násobek . To chrání kabel před náhlým trhnutím, které může oddělit vodič od izolace.
Ovládací panel musí obsahovat tlačítko nouzového zastavení s přímým vypínacím stykačem. Po stisknutí nouzového zastavení se brzda zapojí a VFD zahájí brzdný cyklus se stejnosměrným vstřikováním, který zastaví buben uvnitř 0,5 sekundy . Snímač nulové rychlosti na bubnu potvrdí zastavení předtím, než brzda uvolní přídržný moment.
Snímání zatížení a vypínání napětí
Tahání kabelu s nadměrným napětím trvale prodlužuje měděné vodiče, zvyšuje odpor a horká místa. Zatěžovací kolík nainstalovaný na ose kladky měří napětí v reálném čase a spustí vypnutí, když síla překročí přednastavený limit. U typického 3-žilového kabelu 35 mm by maximální tažné napětí nemělo překročit 3 000 kg , což odpovídá napětí vodiče o 0,2 % .
Siloměr připojený k PLC také zaznamená záznam napětí během celé operace navíjení. Tyto údaje se používají k ověření, že kabel nebyl během instalace přetížen, což je požadavek, který je stále více specifikován v záručních podmínkách pro podmořské napájecí kabely s návrhovou životností 25 let .
Denní kontrolní body před startem
10minutová vizuální a funkční kontrola před každou směnou zachytí poruchy, které vedou k vybití kabelů. Níže uvedený kontrolní seznam pokrývá vysoce rizikové komponenty.
- Ověřte, zda je vzduchová mezera brzdy nastavena na 0,3 mm . Vzduchová mezera větší než 0,6 mm snižuje upínací sílu pružiny a může způsobit, že se buben pod zatížením plazí.
- Zkontrolujte hladinu oleje v planetové převodovce. Kapka 15 mm pod průhledítkem označuje netěsnost těsnění, která způsobí skórování převodů během jedné směny.
- Zkontrolujte vstupní bod kabelu na přírubě bubnu, zda nemá ostré hrany. Otřep tak malý jako 0,5 mm může rozříznout vnější plášť kabelu během výplaty.
- Vyzkoušejte nouzové zastavení a sledujte brzdnou dráhu bubnu. Jakékoli zvýšení nad rámec 200 mm lineárního zdvihu kabelu vyžaduje výměnu brzdových destiček.
- Ujistěte se, že řetězy nebo vodicí šroub nevykazují žádné viditelné prověšení. Opotřebovaný řetěz s prověšeným 10 mm zavádí fázovou prodlevu, která způsobuje crossover vinutí.
