Kuinka valita kaapelikelat?

Jättiteknologiaa | Alan uutuus | 22. huhtikuuta 2025

1. Johdanto

Kaapelikelat ovat kaapelikelauslaitteita, jotka tarjoavat virtaa, ohjausvirtaa tai ohjaussignaaleja suurille liikkuville laitteille. Niitä käytetään laajalti monissa liikkuvissa laitteissa satamissa, laitureissa, vesiensuojeluhankkeissa ja terästeollisuudessa, kuten siltanostureissa, torninostureissa, portaalinostureissa, laiturinostureissa, irtomateriaalin käsittelykoneissa (kauhapyöräpinoamisvaunuissa), vesivoimalaitosten padon päällä olevissa siltanostureissa ja sähkökäyttöisissä lava-autoissa, näyttämön valaistuksessa ja äänentoistossa jne.

2. Tuotemuoto

Tehomuodon mukaan se voidaan jakaa: manuaaliseen tyyppiin, vastapainotyyppiin, elastiseen tyyppiin, vääntömomenttimoottorityyppiin, hystereesityyppiin, muuttuvataajuiseen siirtotyyppiin, hydrauliseen kytkentätyyppiin ja magneettiseen kytkentätyyppiin.
Erilaisten käämitysmateriaalien mukaan se voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin: kaapelikela, letkukela (siirtoväliaine on kaasu, neste) ja optinen kaapelikela.
Kaapelikelat jaetaan kaapelijärjestelyn mukaan aksiaalisiin yksirivisiin ja aksiaalisiin monirivisiin.
Kaapelikelat jaetaan kahteen tyyppiin keräilijän liukurenkaan sijainnin mukaan: sisäpuoliset liukurenkaan kelat ja ulkopuoliset liukurenkaan kelat.

3. Suunnitteluperiaatteet

3.1 Kaapelien tekniset tiedot ja tyypit

1) Kaapelin ulkohalkaisija, joka vaikuttaa suoraan kelan aksiaaliseen kokoon.
2) Kaapelin muoto, pyöreä tai litteä kaapeli. Litteä kaapeli voidaan kelata vain yhteen riviin.
3) Kaapeliyksikön paino (kg/m) ja pituus vaikuttavat kelan tehontarpeeseen. Mitä suurempi yksikön paino ja pituus, sitä suurempi on kelan tehontarpe.
4) Kaapelin taivutussäde vaikuttaa kelan vähimmäishalkaisijaan. Kun kelan halkaisija on pienempi kuin kaapelin taivutussäde, kaapeli vaurioituu.
5) Kaapelijohtimien lukumäärä vaikuttaa kollektoriliukurenkaiden lukumäärään.
6) Jännite ja virta vaikuttavat kollektoriliukurenkaan eristykseen ja kokoon. Joustavaa tyyppiä voidaan käyttää vain alle 500 V:n laitteissa.

3.2. Käämityspituus

Vaikuttaa kelan säteittäiseen kokoon ja tehontarpeeseen. Mitä pidempi pituus, sitä suurempi tehonvaatimus.

3.3. Laitteiden liikkumisnopeus

Vaikuttaa sähkökaapelikelan moottorin tehoon ja välityssuhteeseen. Kun laitteen liikenopeus ylittää 60 metriä minuutissa, on valittava muuttuvataajuusohjaustyyppi.

3.4. Laitteen asennuskorkeus

Mitä korkeampi asennuskorkeus on, sitä suurempi on tehontarve.

3.5. Kelausmenetelmä

 

Kelausmenetelmän kuva

3.6. Muut tekijät

1) Kelan materiaali: hiiliteräs, 304 ruostumaton teräs, 316 ruostumaton teräs.
2) Suojaustaso: IP55, IP56, IP65
3) Kaapeliohjain: tarvitaanko ohjainta ja onko ohjaimella vetolujuussuojaustoiminto
4) Kaapeliohjain: tarvitaanko kaapeliohjainta
5) Virtalähdemenetelmä: keskipisteen/päätepisteen virtalähde jne.

 

Ohjauskehyksen asennuskaavio

4. Erilaisten kaapelikelojen käyttöalueet

4.1. Vastapainokaapelikela

Se on mekaaninen laite, joka kelataa vaijerin automaattisesti varastoimalla energiaa painon nostettaessa. Kun vaijeri vedetään ulos, vaijerikela pyörii, jolloin vaijerikelaan koaksiaalisesti kytketty vaijerikela pyörii ja nostaa painoa sekä varastoi potentiaalienergiaa. Kun vaijerikela kelataa vaijeria, paino laskee ja potentiaalienergia vapautuu. Vaijeriköyden jännityksen vaikutuksesta vaijerikelaan koaksiaalisesti kytketty vaijerikela pyörii ja kelaa vaijeria synkronisesti.
Edut: yksinkertainen rakenne, vakaa ja luotettava suorituskyky, helppo asennus ja huolto sekä pitkä käyttöikä.
Haitat: suuri koko, rajoitettu matka, jos tarvitaan suuri matka, sille on jätettävä riittävästi asennustilaa.
Käyttöalue: lyhyellä liikeradalla varustetut siltanosturit, jotka on tarkoitettu yli 35 mm²:n paksuisille kaapeleille, valusankkurit, valurautavaunut, kuona-astian vaunut terästehtaissa ja muut laitteet. Nämä laitteet soveltuvat kaapelien ankkuroimiseen pääty- ja keskipisteisiin.

4.2. Jousitettu kaapelikela

Se on mekaaninen laite, joka kelaa kaapelin automaattisesti energian varastoinnin periaatteella vapauttamalla kaapelikelan jousen. Kun kaapeli vedetään ulos, kela pyörii kiristäen spiraalijousta ja varastoiden energiaa; kun kela palaa, kela kelaa kaapelin automaattisesti.
Edut: hyvä synkronointikyky, pieni kaapelijännitys, alhainen hinta.
Haitat: Jousen itsensä rajallisen käyttöiän vuoksi tämän tyyppisen kelan käyttöikä on suhteellisen lyhyt ja sitä rajoittaa iskunpituus.
Soveltamisala: Alle 35 mm²:n voima- ja ohjauskaapeleiden vaakasuora ja pystysuora kelaus, kuten nostolaitteiden sähkömagneetti-imukupit, kahmarit, sähkökäyttöiset lava-autot ja muut laitteet sekä vastaavat työolosuhteet. Nämä laitteet soveltuvat kaapelien ankkurointiin pääty- ja keskipisteissä.

4.3. Magneettisen kytkentävaijerin kela

Ydinteknologiana on käyttää kestomagneettikytkintä synkronisena differentiaalimekanismina. Kaapelin kelausprosessissa voima pyörittää kelaa kelaamaan kaapelia kestomagneettikytkimen läpi. Kytkin ja kela liukuvat jatkuvasti differentiaalisesti varmistaakseen, että kaapelin kelausnopeus on sama kuin laitteen liikenopeus. Säätämällä kestomagneettikytkimen lähtömomenttia kaapelin kireyttä voidaan säätää tietyllä alueella. Kaapelin irrotusprosessi tapahtuu yksisuuntaisen kytkimen kautta, eikä tehoa voida siirtää kytkimeen ja kelaan. Kaapelin kireyden vaikutuksesta kela voittaa kaapelin irrotushystereesilaitteen hystereesin ja irrottaa kaapelin synkronisesti.
Edut: kypsä teknologia ja korkea kustannustehokkuus. Kelan ja liikkuvan laitteen synkronointi on vakaata ja luotettavaa. Pysyvä magneettitekniikka käytetään siirtojärjestelmän viimeisessä vaiheessa, jossa nopeus on alhainen eikä kuumene; kun kaapeli kelataan sisään ja irrotetaan, kaapelin kireyttä voidaan säätää kaapelin suojaamiseksi.
Haittoja: korkea melutaso.
Soveltamisala: alle 35 mm²:n kaapelit, kuten sähkökäyttöiset lavetit, kärryt, torninosturit, silta- tai portaalinosturit, pinoamis- ja kierrätyslaitteet sekä muut laitteet ja vastaavat käyttöolosuhteet. Sopii kaapelien ankkurointiin pääty- ja keskipisteissä.

4.4. Magneettikytkentä parannetulla kaapelikelalla

Tämän kaapelikelan periaate on sama kuin yllä oleva. Levymoottori tai jarrumoottori voidaan valita käyttäjän tarpeiden mukaan. Kelan sähköinen ohjaustapa on sellainen, että kaapelikelausmoottori toimii ja kaapelin vapautusmoottori on sammutettu.
Edut: kompaktimpi rakenne, pieni koko, pieni massa, helppo asennus.
Haittoja: korkea melutaso.

4.5. Pitkäaikaisen jumitusmomentin moottorikaapelikela

Se käyttää tehonlähteenä vääntömomenttimoottoria, jolla on pitkäaikainen jumiutuminen ja itsenopeuden säätöominaisuudet. Moottorin lähtönopeus laskee automaattisesti ulkoisen kuormituksen kasvaessa, ja kelavaijerin nopeus säätyy automaattisesti samaksi kuin laitteen liikenopeus. Kun vaijeri vapautetaan, vaijerin jännityksen vaikutuksesta jumiutumismoottorin vääntömomentti ylitetään, jotta vaijeri vapautuu synkronisesti. Pysäköidessä ja sammutettaessa vääntömomenttimoottorin levyjarrua käytetään vaijerin lukitsemiseen, jotta se ei luista.
Edut: Moottori saa aina virtaa, elektroninen ohjaus on yksinkertainen, vikaantumisaste on pienempi, kaapelin käämitysalue on suuri ja liike on pitkä.
Haitat: Kaapelia irrotettaessa on voitettava moottorin jumiutumismomentin vastus, ja pieniä kaapeleita on käytettävä varoen.
Soveltamisala: suurikokoiset kaapelit, kuten pinoamisvaunut, sillanrakennusnosturit tai portaalinosturit, sekä pitkiä matkoja kulkevat liikkuvat laitteet. Nämä laitteet soveltuvat kaapelien ankkurointiin päätepisteissä ja keskipisteissä.

4.6. Hystereesikaapelikela

Kestomagneettisesta teräksestä valmistettu kiekko muodostaa vaihtuvan moninapaisen magneettikentän. Kiekon vastapäätä on voimakas induktiokiekko. Kun moottori pyörittää induktiokiekkoa suurella nopeudella, magneettinen kiekko pyörii magneettikytkennän avulla. Kun kahden kiekon välillä on nopeusluiska, moninapainen magneettinen kiekko magnetoi vuorotellen vastakkaisen puolen induktiokiekkoa, jolloin syntyy vääntömomentti (eli "magneettikytkentä"), joka vastustaa tätä luiskahdusta ja pyörittää (tai jarruttaa) magneettista kiekkoa. Moottori pyörittää kaapelikelaa ja siirtää tehoa hystereesikytkimeen, ja hidastuksen jälkeen vahvistettu vääntömomentti välittyy kaapelikelaan. Kun kaapelikela on käynnissä, moottori pyörii aina kaapelikelan suuntaan. Kun nostolaite liikkuu poispäin voimanlähteestä, kaapeli vetää kelaa taaksepäin, jolloin kaksi kelaa luiskahtaa ja kaapeli vapautuu kelalta. Hystereesikytkimen magneettikentän vääntömomentti varmistaa aina, että kaapeli on jännittyneessä tilassa kaapelin irrotusprosessin aikana. Kun nostolaitteet palaavat, kaapelin jännitys kelalla katoaa ja kaapelikela pyörii kelaussuuntaan, jolloin kaapelin kelaus on valmis.
Sen etuja ovat kompakti rakenne, helppo asennus ja huolto, säädettävä lähtömomentti todellisten käyttöolosuhteiden mukaan, hyvä itsejarrutustoiminto, ei tarvetta asentaa jarruja ja vaijerirummun luotettava toiminta. Sen ohjausjärjestelmä on yksinkertainen ja se voidaan yhdistää laitteen eteen- ja taaksepäin suuntautuvaan ohjausjärjestelmään. Niin kauan kuin laite on käynnissä, rumpumoottori toimii eikä vaihejärjestys muutu. Vaijerirummun käytön aikana hystereesikytkentä voi säätää nopeutta isäntälaitteen käyntinopeuden mukaan, jolloin vaijerirummun linjanopeus vaijerin vetämiseksi ja vapauttamiseksi on synkronoitu isäntälaitteen käyntinopeuden kanssa.
Sen haittapuolena on, että suuren kaapelikapasiteetin ja isännän korkean asennuskorkeuden tapauksessa roottorin lämpötilan nousun vähentämiseksi ja roottorin käyttöiän pidentämiseksi on tarpeen ottaa käyttöön monipäisen pienen vääntömomentin suunnittelukonsepti, joka on suhteellisen kallista.
Se sopii raskaille liikkuville koneille ja laitteille, kuten satamanostureille, konttinostureille, laivankuormaajille, torninostureille jne. Nämä laitteet soveltuvat kaapelien ankkurointiin päätypisteissä ja keskipisteissä.

4.7. Muuttuvataajuuksinen kaapelikela

Muuttuvataajuusmoottori on B5-asennusrakenne, joka on kytketty suoraan reduktorin tulopäähän. Reduktorin lähtöakselin toinen pää on kytketty kaapelikelaan kiilaliitännällä ja toinen pää kollektorilaatikon sähköiseen liukurenkaaseen. Reduktori ja kollektorirenkaan siirtolaatikko on kiinnitetty pohjan päälle. Invertterin ohjauskaappi on riippumaton kaapelikelasta, ja sopiva asennusasento voidaan valita tilanteen mukaan. Suljetun silmukan vektoriohjauksessa (nopeusanturin vektoriohjauksella) invertteri valitsee avoimen silmukan vääntömomentin ohjaustilan ja laskee kaapelikelan todellisen halkaisijan paksuuden integroinnin avulla moottorin lähtövääntömomentin tarkkaan säätämiseksi. Näin varmistetaan, että kaapeli ei aiheuta jännitysmuutoksia kelan halkaisijan muutosten vuoksi kelan kelauksen aikana, eli kaapelin kireys pysyy vakiona. Kaapelikelalla on seuraavat edut:
(1) Kaapelin kelaamisen ja purkamisen aikana, riippumatta siitä, missä laitteessa on kiskoilla, siihen vaikuttava jännitys on aina vakio, ja kaapelin kireyttä voidaan säätää mielivaltaisesti invertterin parametritulon ja ohjauspaneelin nupin avulla, mikä maksimoi kaapelin suojauksen ja pidentää huomattavasti kaapelin käyttöikää.

(2) Kela voi reagoida nopeasti laitteen käyttönopeuden muutoksiin ja se voidaan synkronoida laitteen kanssa. Sen suorituskyky on tarkka ja herkkä.
(3) Se murtaa perinteisten kaapelikelojen, kuten hystereesityyppisten ja vääntömomenttimoottorityyppisten, pullonkauloja. Sitä eivät rajoita kaapelin spesifikaatioiden, käämityspituuden, laitteen nopeuden tai asennuskorkeuden poikkeukselliset vaatimukset. Monimutkaisissa käyttöolosuhteissa kaapelikelaa käyttää vaihtelevan taajuuden moottori, jolla on eri teho.
(4) Sillä on vahva sopeutumiskyky ja se voi työskennellä jatkuvasti suuren kuormituksen alaisena koko päivän.
(5) Kela ja laite on yhdistetty toisiinsa käytön suojaamiseksi, mikä estää tehokkaasti onnettomuudet, kuten kaapelin katkeamisen.
(6) Kelamoottoria ohjataan ja suojataan tarkasti taajuusmuuttajalla, mikä voi pidentää sen käyttöikää.
(7) Muuttuvataajuuksinen moottorityyppinen kaapelikela voi automaattisesti muuttaa kelan muuttuvataajuisen moottorin toimintataajuutta asetetun jännityksen ja isäntälaitteen (vaunun) käyttönopeuden mukaan ja toimia normaalisti millä tahansa nopeudella välillä 0 - n (n on asynkroninen nopeus). Kun isäntälaite on sammutettu, kaapelikelan muuttuvataajuinen moottori jarruttaa varmistaakseen, että kaapeli ei luista.
Edut: voi tarkasti hallita voimaa, suojata kaapelia parhaiten ja pidentää kaapelin käyttöikää.
Haittoja: hinta on kallein vastaavien tuotteiden joukossa
Soveltamisala: satamanosturit, konttinosturit, laivankuormaajat, torninosturit ja muut raskaat liikkuvat koneet ja laitteet.