一种埋地电缆管道内切割装置的研制

张立林 周键东 林金荧 庞伟洪

摘要：针对目前10kV及以上埋地电缆保护管的切割待解决的问题，从传统的切割工具、切割方式的基础上研制了一款电缆保护管内切割装置。本款埋地电缆管道内切割装置采用半自动环绕管内壁切割的方式，结合其装置前后两端的固定结构完成切割工作，内切割装置的使用能有效解决电缆保护管端面切割不整齐的问题，最大限度发挥了保护管的功能，提高了埋地敷设的施工质量。

关键词：电缆管道；MMP保护管；切割装置；内切割方式

Development of Cutting Device in Buried Cable Pipeline

Zhang Lilin  Zhou Jiandong   Lin Jinying  Pang Weihong

Guangdong Weiheng Power Transmission And Distribution Engineering Co.， Ltd.  GuangdongFoshan  528200

Abstract： In view of the current problems to be solved in the cutting of buried cable protection pipes of 10kV and above， a cutting device in the cable protection tube was developed on the basis of traditional cutting tools and cutting methods. The inner cutting device of this buried cable pipeline adopts the semi-automatic cutting method of surrounding the inner wall of the pipe， combined with the fixed structure at the front and rear ends of the device to complete the cutting work， the use of the internal cutting device can effectively solve the problem of uneven cutting of the end face of the cable protection pipe， maximize the function of the protective pipe， and improve the construction quality of buried laying.

Keywords： cable duct; MMP protective tube; cutting device; Inner cutting method

1概述

随着城市现代化建设稳健的脚步，埋地电缆枢纽逐渐成为城市的中心。目前电缆保护管多采用聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、微孔发泡聚丙烯（MPP）等材质，其中MMP电力电缆保护管广泛应用于非开挖技术。[1]通常在电缆敷设过程中，电缆保护管预留长度要比敷设电缆沟长度要长，因此在电缆保护管埋设完成后，需要对管道外露部分进行切除，才能执行下一步电缆敷设工作。而现有的切割方式多采用传统的切割工具完成切割工作，主要从电缆保护管外部进行切割，该切割方法通常导致切割后的电缆保护管出现端口切面不平整的现象，并且在使用中要格外小心谨慎。这种由作业人员使用传统工具完成切割的方式，不仅切割效率较低，甚至还伴随着一定的风险隐患。

当前施工过程使用的MMP电缆保护管具有冲击性能良好，减震效果佳的优点。[2]采用MMP材质电缆保护管能有效防止因管材质量问题而导致的线路中断所影响电力使用的情况，与传统电缆管道材料相比能在使用中取得更好的成效。[3]因此，为了保证MMP电缆保护管的功能特性，需对切割中所用到的工具做调整，研制一款适用于埋地电缆保护管切割的装置。

2研究背景

2.1存在问题

由于MMP材质的电缆保护管在施工中被要求保持端面切削垂直平整，凭借现有的切割方法难以满足此施工要求，当下电缆保护管切割多采用专用砂轮片、钢锯等工具进行切割，切割后的电缆保护管出现参差不齐的现象，电缆保护管的作用大打折扣。可见使用目前的切割工具难以达到埋设建设工作的MMP电缆管道切割要求，若要电缆保护管在敷设中起到最大价值，需在电力排管中严格遵守施工要求，并在电缆保护管切割过程中保持电缆端面垂直切割的平整，电缆保护管使用的切割工具仍是施工过程中待解决的一难题。

2.2研究目标

以应用较广的MPP材质的电缆保护管为切割的研究目标，现阶段常用于MMP电缆管道切割的工具包括砂轮片、钢锯等，而具体使用的切割方法可分为管道外切割和管道内切割两种。由于切割工具选择有限，一般施工中选择采用管道外切割的方式，管道外切割技术顾名思义，是使用工具直接简单的从保护管外垂直向下进行切割。通常情况下，MMP电缆保护管材常用规格为直径110mm～250mm的，根据埋设电缆保护管的施工要求，需要对两者之间的距离予以严格管控，确保两管间隔距离在10cm左右，保护管切口的切割质量应符切口表面应平整，无裂纹、铁屑等要求，切口端面倾斜偏差不应大于管道外径的1%，且不超过3mm，其中凹凸误差不得超过1mm。[4]

如果选用专用的砂轮片、砂轮切割机从管道外进行切割，一般情况下，是采用砂轮切割机完成电缆保护管的切割。该切割方式虽满足端面切割平滑的要求，但砂轮切割机的使用存在一定危险性，日常维护使用都需要严格管控。砂轮片在砂轮机上高速运转，对已经完成埋设的电缆保护管的切割极具考验。若使用钢锯从管道外进行切割，操作空间有限，对施工人员操作要求较高。由于钢锯的不固定性，使得钢齿与电缆保护管切割没有固定的切割轨迹，从而导致切割后的管口存在不整齐现象，切割后倾斜偏差、凹凸误差具有不确定性，较难满足电缆保护管管口端面切割的要求。无论是使用砂轮切割机，还是钢锯切割皆是耗费体力的方式，执行效率较低，并且劳动强度大。因此，电缆保护管直径、间隔皆具有规范性，管外切割工具也极受限制，内切割方式与管外切割方式相比，在操作上危险性较低，用于相邻较近的电缆管切割也比较容易，综合考虑决定该埋地电缆管道切割装置采用内切割方式设计。

3埋地电缆管道内切割装置

3.1设备结构设计

本款埋地电缆管道内切割装置结构采用“膨胀式”结构，满足内径为200mm～250mm的电缆保护管使用。整体装置是由管口固定模块、管内环绕切割模块、管内支撑模块，以及长杆组成。长杆表面设计了进管深度刻度标识，便于安装切割装置时直观的显示设备进管深度以及切除管道长度，进管深度刻度的可调节范围在50mm～300mm。装置的长杆是连接三个模块的桥梁，装置主体结构设计简单、易操作，携带轻便。

3.1.1管口固定模块

本款埋地电缆管道内切割装置的管口固定模块结构包括：螺杆、固定套环、控制手柄等三个部分。通过三个固定螺杆和固定套环将装置固定在电缆管口外壁上，固定过程中注意固定套环和管口的连接情况。固定套环可以根据所需切割电缆管内径更换合适的尺寸。而控制手柄则用于控制电机切割旋转的方向，与长杆为一体。方便使用时控制装置，达到操作容易的目的。

管口固定模块与管内支撑模块协同作用，使得装置在切割过程中更稳固，并且让装置能有固定的切割轨迹，如此能有效减少端口切面的偏差。管口固定装置的固定套环可更替，拓宽本款埋地电缆管道内切割装置的应用场景。

3.1.2管内环绕切割模块

管内环绕切割模块为装置的主体模块，其结构建模如图1所示。管内环绕切割模块主要包括电动推杆和电机。其中电动推杆可调范围为0mm～50mm，使用时通过将电动推杆调整至适合的位置，启动电机便可控制装置的切割刀片的切入深度，以此满足无需把手臂伸进管内即可完成的内切割操作，提高作业的安全性。此外，电动推杆的可调节功能，使得每根电缆保护管的切割长度维持在同一水平线上，避免传统测量不精准而导致切割后管道出现参差不齐的现象。

本切割模块采用电动的方式，可理解为利用电动推杆调节切割位置，直至切割片与管道内部接触，再通过控制面板的切割按钮启动切割电机，接着旋转同心螺杆手柄即可实现切割电机沿着管道内壁环绕切割。

3.1.3管内支撑模块

本款埋地电缆管道内切割装置的管内支撑模块采用三爪伸缩的支撑结构，该支撑结构的伸缩范围可适用内径为200mm～300mm的电缆管道。三爪伸缩结构类似折叠雨伞伸缩结构，使得装置能灵活收缩，易收纳。该三爪伸缩结构在装置安装使用过程中用于支撑固定装置。装置安装时需先将装置放在电缆管道内，通过同心螺杆手柄进行旋转可以同步调节三爪伸缩支撑的直径，三爪伸缩结构如图1箭头指示方向撑开。由于电缆管道内壁光滑，为此在支撑结构接触面增加了防滑设计，避免装置在使用过程中滑脱。

3.2功能控制设计

本款埋地电缆管道内切割装置的控制电路部分，主要由切割电机、电动推杆、控制器、控制面板等组成。控制面板是对设备进行控制和管理，可以通过三个不同的按钮分别控制设备、推杆、切割电机的启动，其原理如图2所示。

管道内切割装置的控制面板包括电源总开关、推杆控制按钮、切割电机控制按钮等。电源总开关是对整套系统的电源进行通断切换，即控制设备的启停。切割电机控制按钮是根据切割电机按钮的自锁和断开状态执行启动或暂停的。推杆控制按钮则是控制推杆执行动作指令。

装置的控制器主要用于接收控制面板的电信号指令，通过处理芯片向切割电机或电动推杆发出操作控制指令，使其能按照设定的程序逻辑进行工作。在本装置的程序逻辑中，电动推杆的程序逻辑被设定为：当推杆按钮处于自锁状态时，控制器将响应的控制信号发送至电动推杆，电动推杆将自动向前推进；当电动推杆被切割电机顶向管道内壁时，再按一下推杆按钮，电动推杆将保持此刻状态。等工作完毕后再按下推杆按钮，电动推杆将回到初始状态。

3.3切割方式选择

在传统切割方式中，多采用手动切割的方式，手动切割方式难免会效率低。环形的电缆保护管与大多切割工具的不匹配，并且在实际使用起来还降低了电缆保护管的切割质量，同时也降低了电缆保护管的功能价值。传统切割工具的使用未能提高施工效率，而且长时间进行单一的切割动作也增大了施工人员的工作强度。而本款埋地电缆管道内切割装置采用的半自动切割方式，通过手动旋转手柄以控制电机完成切割任务，能够很好的避免传统切割工具存在的弊端，同时保证了电缆保护管的价值。

4埋地电缆管道内切割装置的工作原理及其特点

4.1工作原理

管道内切割装置采用半自动切割方式，主要通过控制器控制电动推杆和电机执行切割步骤。埋地电缆管道内切割装置在使用前，需要对切割的电缆管进行测量切割深度，接着根据测量尺寸，把设备调整至合适位置，此时可参考长杆上的刻度。

在放置设备的过程中，注意把管口固定模块固定在管道内部的中心位置，然后通过旋转同心螺杆手柄，将三爪伸缩支撑结构张开支撑住管道内壁，注意确认装置撑开的稳固情况。再通过控制面板的推杆控制按钮启动电动推杆将切割电机推送至切割位置，接着便可启动设备的电源开关。最后旋转设备的同心螺杆手柄进行旋转，切割电机将沿着管道内壁环绕切割。

4.2装置特点

装置操作简单，与传统的切割装置相比，本款内切割装置通过控制器来控制装置整体的启停工作，三个按钮又可以单独控制装置的管口固定模块、管内环绕切割模块、管内支撑模块，操作中遵循一放置、两固定、三切割的步骤。装置使用不仅操作简单，还保证了施工中电缆保护管的切割质量。

结构简易便携，本款内切割装置整体结构简单，主要由三个部分组成。管内伸缩支撑结构采用三爪伸缩，伸缩范围灵活满足使用和收纳，适用于较常用的敷设电缆保护管尺寸中。

减少切割误差，本款内切割装置从内切割方式上对电缆保护管进行切割，精准到对相邻的保护管进行单独切割处理，从根本上减少了传统切割方式端面切割上存在的误差，做到精确而具有效率。

结语

自20世纪九十年代以后，新建或改造的城市电网工程便开始采用地下电缆的方式。而10kV配网敷设质量决定着后续供电、用电的安全，除了架线施工技术，还要对电缆保护管切割细节等作出严格的要求。[5]为顺应当下城市现代化建设，研制的本款埋地电缆管道内切割装置，可适用于10kV及以上埋地电缆管道切割场景。埋地电缆管道内切割装置通过机械化装备，实现了电缆管道半自动切割，提高施工效率，使施工质量有了质的飞跃，还有效降低人员作业安全的风险，提升了电网运行安全。

参考文献：

[1]孙冬林，李明喜，张强，等.非开挖拖管技术在电缆保护管施工中的应用[J].建筑技术开发，2021，48（01）：43-44.

[2]朱语杭， MPP电力电缆保护管. 浙江省，杭州攀华电力科技有限公司，2021-12-20.

[3]张教练，吕华，夏衍，等.MPP电缆保护管质量特性分析研究[J].电力设备管理，2021（09）：226-228.

[4]徐刚.电力电缆的排管施工技术分析[J].集成电路应用，2022，39（11）：84-85.

[5]马伟新.10 kV配网工程项目的质量管理对策[J].科技与创新，2019（13）：109-110.

作者简介：张立林（1971-），男，汉族，河南信阳人，大专，高级工程师，研究方向：电力工程施工；周键东（1986-），男，汉族，广东人，大专，电气工程师，研究方向：电力工程施工；林金荧（1989-），男，汉族，潮州潮安人，本科，工程师，研究领域：电力工程施工；庞伟洪（1984-），男，汉族，广东佛山人，本科，中级工程师，研究方向：电力工程施工。