يتم تحديد ونش الكابلات الكهربائية الصحيح لوضع الكابلات بشكل مستمر من خلاله قدرة سحب الطبقة الأولى تبلغ 1.5 مرة الحد الأقصى لشد الكابل و تصنيف دورة العمل S3 لا يقل عن 40% . محرك بقدرة 3.7 كيلو واط يقود علبة تروس كوكبية من خلال مكابح كهرومغناطيسية آمنة، سوف يقوم بلف 500 متر من كابل مدرع بقطر 35 مم بسرعة ثابتة تبلغ 8 أمتار في الدقيقة دون ارتفاع درجة حرارة اللفات، بشرط أن يكون قطر قلب الأسطوانة 20 مرة على الأقل قطر الكابل.
سحب الطبقة الأولى وكيف يختلف عن روافع الرفع
ان ونش الكابلات الكهربائية يتم تصنيفها عن طريق سحب الطبقة الأولى من الحبل على الأسطوانة، وليس عن طريق الحمل المعلق. يتضمن مد الكابلات سحبًا أفقيًا عاليًا، خاصة عند سحب الكابلات البحرية المدرعة عبر البكرات. ونش مع سحب الطبقة الأولى 5000 كجم على قلب 300 مم يمكنه التعامل مع شد الكابل 3300 كجم بعد لف الطبقة الرابعة، وذلك بسبب زيادة قطر الأسطوانة الفعال مما يقلل من الميزة الميكانيكية.
على عكس ونش الرفع الذي يرى الحمل الأقصى فقط عند الإقلاع، يجب أن يحافظ ونش الكابل على قوة السحب لساعات. وهذا يتطلب محركًا بعامل خدمة قدره 1.25 . يمكن لمحرك بقدرة 7.5 كيلو واط مع SF قدره 1.25 أن يحقق 9.4 كيلو واط بشكل مستمر، مما يغطي الاحتياطي الحراري اللازم عندما يتعطل الكابل للحظات في قاع البحر.
قطر قلب الطبلة وحماية نصف قطر انحناء الكابل
قلب الأسطوانة هو العامل الأساسي الذي يمنع تلف الكابل. الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء لكابل الطاقة أو التحكم هو عادةً 10 إلى 15 مرة قطره الخارجي . ولذلك يجب أن لا يقل قطر قلب أسطوانة الرافعة عن 20 مرة قطر الكابل للتخزين المؤقت الديناميكي تحت التوتر. بالنسبة للكابل مقاس 40 مم، يجب أن يكون طول القلب 800 مم على الأقل.
يؤدي استخدام نواة أصغر إلى سحق الطبقة الداخلية. في حالة موثقة تتضمن كابل طاقة خلفيًا لوحدة استصلاح المعبئ، فشلت أسطوانة مقاس 600 مم بشكل متكرر في توصيل كابل مقاس 38 مم داخل 1,200 دورة تخزين مؤقت . أدت الترقية إلى نواة مقاس 900 مم إلى القضاء على فشل السحق بالكامل على مدار فترة لاحقة 4500 دورة .
دورة تشغيل المحرك ومنع الحمل الزائد الحراري
تعمل محركات ونش الكابلات ضمن تصنيف الخدمة الدورية المتقطعة S3. يقرأ تسمية نموذجية S3-40%، 10 دقائق مما يعني أن المحرك يمكن أن يعمل بحمولة كاملة لمدة 4 دقائق خلال أي دورة مدتها 10 دقائق دون تجاوز الحد الأقصى لارتفاع درجة حرارة فئة العزل. اختيار المحرك مع دورة العمل 60% للونش المستخدم في حفر خنادق الكابلات المتكررة يمنع التعثر المزعج لمرحل الحمل الزائد الحراري.
يطابق الجدول أدناه قوة المحرك لسحب القوة وسرعة الخط لعمليات التخزين المؤقت للكابلات الشائعة، بافتراض تصنيف S3-40% وعامل خدمة 1.0 لعلبة التروس.
| قوة المحرك (كيلوواط) | سحب الطبقة الأولى (كجم) | سرعة الخط عند التحميل الكامل (م/دقيقة) | نطاق OD النموذجي للكابل (مم) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 إلى 15 |
| 3.7 | 1500 | 8 | 18 إلى 28 |
| 7.5 | 3200 | 10 | 30 إلى 42 |
| 15.0 | 6500 | 12 | 45 إلى 65 |
أنظمة الفرامل ومتطلبات الإمساك الثابت
ان electrical cable winch must hold the full reel of cable stationary when power is removed, even on an incline. The standard is a فرامل تيار مستمر مطبقة زنبركية ومحررة كهربائيًا يتم تركيبه مباشرة على جرس نهاية المحرك. يجب أن يكون عزم الدوران الثابت على الأقل 1.5 مرة الحد الأقصى لعزم دوران الأسطوانة تم إنشاؤها بواسطة الطبقة العليا من الكابل عند السحب الكامل.
تعمل فرامل الشريط الموجودة على شفة الأسطوانة كنظام ثانوي للطوارئ. أثناء اختبار القبول لرافعة سحب بوزن 10 أطنان، تم تثبيت فرامل التيار المستمر وحدها 105% من الحمل المقنن لمدة 30 دقيقة مع عدم دوران الأسطوانة. عندما تم استخدام فرامل الشريط بعد محاكاة انقطاع التيار الكهربائي، كان نظام الفرامل المدمج يحمل حملًا ثابتًا يبلغ 15 طن قبل أن تنزلق مرساة الكابل.
التخزين المؤقت للعتاد وآليات الرياح المستوى
يؤدي اللف العشوائي إلى تداخل الكابل الذي يقطع الغلاف أثناء الدفع المشدود. تعد آلية الرياح المستوية التي تعبر الأسطوانة بمعدل متزامن ضرورية للكابل المسطح أو عند التخزين المؤقت على أسطوانة ناعمة. يجب أن يتطابق مستوى ميل الرياح مع قطر الكابل بالإضافة إلى الخلوص 1 ملم إلى 2 ملم لمنع معسر.
بالنسبة للكابل المستدير مقاس 32 مم، يجب أن تكون الرياح مستوية مع درجة لولبية الرصاص 33 ملم والجوز ثنائي الاتجاه يزيل الفجوات. أظهرت البيانات الميدانية من بارجة مد الكابلات أن الرياح المستوية المتزامنة قللت من ظاهرة قفزة الدفع من 3 حوادث لكل كيلومتر إلى الصفر، مما يمنع حدوث طفرات توتر حادة كانت قد أضرت سابقًا بمقاومة العزل للكابل.
التحكم الكهربائي وتكامل السرعة المتغيرة
يؤدي التشغيل المباشر لمحرك ونش كبير إلى إرسال صدمة ميكانيكية عبر مجموعة التروس. يسمح محرك التردد المتغير بمنحدر بدء سلس يبلغ 3 ثواني ومنحدر توقف لـ 2 ثانية ، مما يقلل من ذروة التدفق الحالي من 6 مرات تيار الحمل الكامل إلى 1.5 مرة . وهذا يحمي الكابل من الاهتزاز المفاجئ الذي يمكن أن يفصل الموصل عن المادة العازلة.
يجب أن تشتمل قلادة التحكم على زر إيقاف الطوارئ مع موصل قطع مباشر. عند الضغط على التوقف الإلكتروني، يتم تعشيق الفرامل ويبدأ نظام VFD دورة فرملة حقن التيار المستمر التي توقف الأسطوانة داخل 0.5 ثانية . يؤكد مستشعر السرعة الصفرية الموجود على الأسطوانة على التوقف قبل أن تطلق الفرامل عزم الدوران.
استشعار الحمل وقطع التوتر
يؤدي سحب الكابل مع التوتر الزائد إلى إطالة الموصلات النحاسية بشكل دائم، مما يزيد من المقاومة والنقاط الساخنة. يقوم دبوس التحميل المثبت على محور الحزم بقياس التوتر في الوقت الفعلي ويؤدي إلى انقطاع عندما تتجاوز القوة الحد المحدد مسبقًا. بالنسبة للكابل النموذجي ثلاثي النواة مقاس 35 مم، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لشد السحب 3000 كجم ، والذي يتوافق مع سلالة موصل من 0.2% .
سوف تقوم خلية التحميل المتصلة بـ PLC أيضًا بتسجيل سجل التوتر خلال عملية التخزين المؤقت بأكملها. يتم استخدام هذه البيانات للتحقق من عدم تعرض الكابل لضغط زائد أثناء التثبيت، وهو متطلب محدد بشكل متزايد في شروط الضمان لكابلات الطاقة تحت سطح البحر ذات العمر التصميمي 25 سنة .
نقاط التفتيش اليومية قبل البدء
يتم إجراء فحص بصري ووظيفي لمدة 10 دقائق قبل كل وردية لاكتشاف الأعطال التي تؤدي إلى نفاد الكابلات. تغطي القائمة المرجعية أدناه المكونات عالية المخاطر.
- تأكد من ضبط فجوة هواء الفرامل على 0.3 ملم . تؤدي فجوة الهواء التي تزيد عن 0.6 مم إلى تقليل قوة تثبيت الزنبرك ويمكن أن تتسبب في زحف الأسطوانة تحت الحمل.
- تحقق من مستوى الزيت في علبة التروس الكوكبية. قطرة من 15 ملم يشير الجزء الموجود أسفل زجاج الرؤية إلى وجود تسرب في الختم سيؤدي إلى تسجيل الترس خلال نوبة واحدة.
- افحص نقطة دخول الكابل الموجودة على شفة الأسطوانة للتأكد من عدم وجود حواف حادة. لدغ صغير مثل 0.5 ملم يمكن أن تقطع الغلاف الخارجي للكابل أثناء الدفع.
- اختبر توقف الطوارئ ولاحظ مسافة توقف الأسطوانة. أي زيادة بعدها 200 ملم من السفر الخطي بالكابل يتطلب استبدال وسادة الفرامل.
- تأكد من أن سلاسل الرياح المستوية أو برغي الرصاص لا تظهر أي ارتخاء واضح. سلسلة بالية مع تبلد 10 ملم يقدم تأخرًا في الطور يؤدي إلى لف التقاطع.
