收排线机在海工电缆预裁中的应用和探讨

鲍远枝，陆 祥

（启东中远海运海洋工程有限公司，江苏启东 226251）

0 引言

海洋工程行业中电缆预裁工作是电缆敷设的前置工序，电缆预裁的效率高低直接关系到电缆设计和电缆采购的周期。原先电缆预裁工作都是采用人工作业的方式，首先把电缆盘用起重机吊到工装支架上，用人工拉出电缆，排在地上，然后用人工测量电缆长度，测量好长度切断以后再用人工卷绕到电缆盘上，做好标识。整个过程不仅需要较大的场地，工人劳动强度非常大，如果工人拉线过程中步调不一致情况下容易出现安全事故。传统方法效率很低、劳动强度大且安全风险高。

为了解决以上问题，借鉴电缆行业中常用的电缆收排线机，可以把电缆整齐地排列到电缆盘上，既节省场地和人工，又消除安全隐患。针对船舶海工的行业特点，组合地辊式放线线、计米器等装置、五轴校直器。覆盖船舶海工行业大部分规格的电缆盘规格，基本实现电缆预裁自动化。

1 电缆预裁组合设备的布置

电缆预裁组合设备包含龙门式收放线机、地辊式收放线机、履带式计米器、缆芯导向较直装置以及对中导向架。能够实现自动收线、自动测量、自动校直、自动放线等功能。各设备的布局如图1 所示。

图1 电缆预裁组合设备布局

2 各设备功能原理

（1）龙门式收排线机是组合设备中的核心设备，它可以实现和成品电缆效果相同的功效，能把需要的电缆整齐的排列在线盘上。其工作原理如下：首先把需要排线电缆直径和排线节距输入触摸屏，然后根据线盘宽度把龙门立柱分开至合适距离，再把收排线机主轴顶针插入线盘中心孔并夹紧，然后遥控抬升电缆盘至适当高度，两台升降机构可分别抬升或同时抬升至合适高度。此过程不需要起重机配合工作。线盘由主电机：Y2VP132M-4I-7.5 kW 带失电制动；1450 r/min 交流变频电机经三挡齿轮箱驱动，由西门子G120 控制器及变频控制调速电位器实现无级调速，便于随时调整收线速度。收线张力控制采用力矩和速度方式来实现。收线速度的张力由恒力矩方式来实现。整机采用S7-1200 PLC 管理，采用7 寸触摸屏及排线三菱伺服MR-JE-A 调速装置组成控制系统，驱动HG-SN102J-S100-1 kW 交流伺服电机，经摆线针轮减速器（BWED121-35×17-1 kW），链轮驱动龙门架行走轮滚动旋转，按照操作工设定的排线节距，实现自动跟踪排线。操作面板设有左排、右排、左补、右补按钮，以便收（放）线架在收线过程中根据生产线的需要调整收线架的工作位置。同时根据实现设定的电缆直径，实现自动跟踪排线。龙门架的工作行程根据线盘宽度调整，采用接近开关实现工作行程自动往复，接近开关的位置可用手柄随时调整。龙门式收排线机结构如图2 所示。

图2 龙门式收排线机

（2）履带式计米器是测量装置，其工作是设定收线长度多少米，确定剩余多少米。到剩余长度时，用电铃提醒用户准备做好标记，到达设定长度时电铃停止，同时当前长度清零，重复工作，累计长度为总长度计数。计米器本体由机座、机架、上履带结构、进出口导辊、气缸压紧机构、调节机构和电控部分组成。其工作原理是由上、下一条圆弧齿同步履带压紧线缆，采用被动运行方式，在上、下同步轮轴上设有两只编码器，一只本机使用、一只给用户使用。上部调节手轮可调节上部压紧履带的高度，以适应不同大小的线缆规格要求；下部气缸浮动顶紧下部履带，以保证线缆压紧状态；调节调压阀的压力，以适应不同规格的线缆。在计米器的进出口均设有水平和垂直导辊，在使用中应根据缆径调节导辊的间距和高度。每组同步带均设有履带张紧调节机构，更换履带后应仔细调节之，以防止履带在运行中“跑偏”。计米器结构如图3 所示。

图3 计米器

（3）地辊式放线机主要用于大卷和大直径电缆的放线。由7.5 kW 变频电机驱动减速箱和传动地辊组成。能满足较大载重线盘的放线。可以正、反转和大范围速度调节。满足大部分线盘放线需要。放线机是由交流变频电机、螺伞—斜齿轮减速箱和两根传动地辊组成；整个驱动由电机（带制动器）带螺伞减速箱驱动地辊转动，从而带动缆盘实现放线功能。

3 对电缆收排线组合设备效率的测算

经过多次的生产实践使用，该组合设备的生产效率可达到人工效率的6 倍以上。例如，要排放一卷3×90 的电缆5000 m，分为10 盘，按照简单的100 m 一根的计算。首先需要把电缆盘吊到电缆架上，然后再人工放出约100 m 的长度，人工测量长度然后剪断，然后再人工卷入空盘上。1 根100 m 的电缆需要4 个人工作2 h，如果采用电缆排放装置，只需要2 个人。开始时候把电缆盘上电缆拉到收放线装置内（经过计米器和压紧装置），然后确定参数开启机器就可以自动完成100 m 电缆的收线和排线工作。2 个人40 min 即可完成100 m 电缆的放线和收线工作。大约相当于人工效率的6 倍，如果长度更长一些则效率会更高。相对于人工拉电缆，工作轻松愉快，工人更愿意操作机器。

4 电缆预裁设备在船舶海洋工程的应用发展方向

电缆预裁组合设备的使用可显著提高生产效率，但是在信息化、智能化的大背景下，此设备还有提升的空间，结合生产实际，可以从以下4 个方面提升。

（1）增加电缆自动裁断设备，目前还采用人工裁断电缆。可以根据长度数据自动测量计算后用机器自动裁断电缆。此功能需要增加一套自动裁断设备。

（2）参考钢板无余量切割的套料设计方式。由设计部门在办公室对各种规格电缆进行套料（结合每盘电缆长度），套料好的电缆规格表格通过网络传输到预裁设备的车间，然后由车间根据生产进度进行生产安排，减少车间相关人员的计算错误概率。该套料软件适合前期采购时确定电缆盘的装盘长度，以及后期电缆预裁余量最小化的电缆长度组合。其是减少浪费的利器。

（3）电缆预裁设备的生产数据可以通过网络被生产管理系统软件提取，形成生产数据的统计报表，供生产或成本部门采用分析。其是实现信息化、智能化车间的基础。

（4）设备及时进行维护保养，再好的设备如果没有及时进行保养也会罢工。设备本身根据生产时间的积累，达到一定周期后就可以提醒生产部门对相应的保养部位进行保养。使设备保持在一个稳定的良好状态。

完成以上软硬件技术提升后，在可预见的未来完全能实现电缆预裁信息化、智能化。