一种新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法，涉及海底电缆输送领域，本施工设备将电缆牵引机、皮带机集成于起重机中以承接后方廊道输送来的电缆，将电缆引入臂架经导缆卷盘改向装船；臂架系统和导缆卷盘可以分离、组合，这就同时兼顾了传统门机的杂货装卸船等作业功能；该设备运用自适应控制系统，通过对臂架位置、幅度变化调整和控制，以适应风浪摆动等偏离运动。

【技术实现步骤摘要】
一种新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法
本专利技术涉及海底电缆输送领域，特别涉及一种多功能海底电缆输送施工装备与系统。
技术介绍
目前，随着对海洋的广泛利用，海底电缆在整个海洋的开发、使用中起到重要作用。海缆生产、试验合格后，通过连接工厂和装卸码头的传送带将海缆输送到运输船上，再把海缆过缆到施工船舶上。目前，主要的输送方式以下几种：工厂码头的直接装运对于大长度海缆，国外通常的做法是将施工船开到电缆厂码头，通过连接工厂车间和码头的传送带直接将海缆输送到海缆施工船上，再由施工船运输到施工现场后直接展放海缆，中间不需要再次转运。这种方式适用于具备通航条件的所有类型海缆的施工。优点是安全可靠，不损害海缆；缺点是需要大型专业施工船到工厂运海缆，而且费用昂贵。整体吊运海缆出厂时，需要特制一个海缆盘，将海缆全部盘绕在海缆盘上，海缆盘必须满足海缆承载、圈绕半径等技术要求，海缆整盘运输至目的港口后，利用大型浮吊将海缆整盘吊装到施工船上。采用整体吊运的方式，可避免多次交接验收，操作简单，有利于保护海缆。但必须特制巨大的海缆盘，支付昂贵的码头吊装费。这种方式适用于盘装、重量轻或长度较短的海缆。优点是较安全，减少了过缆程序，实施简单；缺点是需要特制巨大的海缆卷盘和足以其起吊的吊装设备，受制约多，费用较高。现在海上海缆敷设工程中很少使用。散装过缆所谓散装过缆，就是在海缆出厂时，通过输送带将海缆卷盘绕在运输船的船舱中，运输船的船舱必须满足海缆承载、海缆绕圈的技术要求，海缆运输到交接港口后，再将海缆牵引到施工船上，采用散装过缆方式，如果运输船有足够的空间，可以解决缆盘无法盘绕、难以起吊的大长度海缆的运输问题，且海缆在目的港口装运到施工船上是，不受港口条件的限制。这种过缆方式优点是不受码头条件的限制，实施灵活；缺点是技术复杂，需要多次过缆作业，操作不慎有可能损伤海缆。申请号为201820018778.9，名为“一种用于码头输送海缆的高空铺缆机”，提出利用排线架和伸缩臂架来将海缆运到船上，通过液压缸前面的液压杆和顶块之间的固定连接，是伸缩臂架在水平方向上进行一定程度的前伸和后拉，从而带动伸缩臂架前后移动。其缺点是排线轨道过长，结构复杂，若在海缆运输过程中损坏维修困难，并且该设备无法完成竖直方向上的移动。同时该设备体型大，在港口单独作为海缆运输的设备，占地面积大，不适用于一些较小的港口。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术的目的在于提供一种新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法，以克服现有技术中的海缆运输操作繁琐、安全性低和价格昂贵的技术缺陷。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种新型多功能海底电缆输送施工装备，包括行走机构、起重机、和圆筒门架；所述行走机构可带动圆筒门架沿轨道行走，圆筒门架上设置有起重机；所述起重机上集成设置有海缆牵装置和导缆卷盘，通过所述起重机和海缆牵装置工作从而带动导缆卷盘工作。进一步的，所述起重机包括转台，所述转台包括起升机构、变幅机构和回转机构；臂架系统焊接在转台的一侧，臂架系统通过滑轮机构与起升机构和变幅机构连接，实现对普通货物的吊装。进一步的，所述臂架系统上设置有导缆卷盘和皮带机，其中，皮带机用来输送海缆，导缆卷盘用来卷送海缆。进一步的，所述导缆卷盘包括下夹持扣、插拔销和上夹持扣；所述上夹持扣中心对准导缆卷盘中心处轴承座，通过插拔销可实现上夹持扣和下夹持扣对导缆卷盘中心处轴承座的卡接。进一步的，还设置有臂架电缆卷筒支架，不工作时，所述臂架电缆卷筒支架用来支撑导缆卷盘。进一步的，还包括控制模块，所述控制模块包括控制器、角度、幅度传感器、修正机构、决策机构和PLC总线系统；通过向决策机构输入臂架系统在各工况下的理想位置信号，安装在臂架系统上的多个传感器检测出实际位置信号，交由修正机构进行自动修正，由控制器将信号传输给PLC总线控制系统，控制起升机构和变幅机构工作，实现臂架系统中臂架幅度、角度的变化和调整，实现改向、防摇和纠偏功能。进一步的，所述皮带机装有打滑限位装置、跑偏限位装置和拉伸限位装置，所述打滑限位装置安装在皮带从动轮处，用于检测从动轮运行速度；所述跑偏限位装置用于监测皮带在托辊上的横向摆动；所述拉绳限位装置设置在皮带两端，用于皮带机的急停。进一步的，所述PLC总线系统通过PLC总线控制系统控制工作，PLC总线控制系统采用负反馈调节机制，所述PLC总线控制系统包括起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构PLC、牵引装置PLC和锚定装置PLC，所述PLC总线控制系统各模块之间相互独立，通过总线接口传递连锁信号；所述起升机构PLC、变幅机构PLC、回转机构PLC控制着转台的回转和臂架系统的位置、幅度，完成臂架控制以及适应各种偏离运动；所述牵引装置PLC控制着牵引机的正反转和皮带机左右皮带的张紧、收缩，皮带的压紧、打开，来完成海缆运输的动作。进一步的，所述变幅机构的技术参数为：变幅幅度为11～33m；平均变幅速度为35m/min；单根钢丝绳最大拉力为94.2KN；工作级别为M7；卷筒直径为1050mm,钢丝绳型号为6×K36WS+IWRC1770-φ28。新型多功能海底电缆输送施工装备的控制方法，包括普通货物吊装模式和海缆导缆模式；先操纵行走机构移位，接着回转机构转动，起升机构和变幅机构带动臂架系统移动，调整至合适的工位；普通货物吊装模式：将吊钩安装在臂架系统前端，起吊货物；海缆导缆模式：将导缆卷盘安装在臂架系统上，从而输送海缆，此时吊钩不工作。本专利技术能够实现的有益效果如下：(1)海缆直径大，质量重，从而解决了海缆从后方输送廊道转移装船的难题，在不同的港口适应性强；(2)解决了海缆再运输过程中因为设备稳定性差、运送方式安全性能低而导致海缆损坏的问题。(3)设备同时兼顾传统门机的杂货装卸船功能，减少场地占用面积，节约成本。(4)集成海底电缆输送系统通过臂架位置、幅度变化调整和控制，可以适应风浪摆动等偏离运动，保证运输质量。附图说明图1为新型多功能海底电缆输送施工装备主视结构示意图；图2为新型多功能海底电缆输送施工装备右视结构示意图；图3为新型多功能海底电缆输送施工装备与控制方法中起升机构、变幅机构和回转机构结构平面布置图；图4、5为新型多功能海底电缆输送施工装备臂架导缆系统安装过程示意图；图6为新型多功能海底电缆输送施工装备PLC控制系统原理图；图7为新型多功能海底电缆输送施工装备控制方法流程图；图8为新型多功能海底电缆输送施工装备自适应控制原理图。附图标记：1-行走机构；4-起重机；5-臂架系统；6-圆筒门架；9-转台；10-导缆卷盘；11-起升机构；12-变幅机构；13-回转机构；14-下夹持扣；15-插拔销；16-上夹持扣；19-臂架电缆卷筒支架；20-海缆牵装置；22-皮带机。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，包括行走机构(1)、起重机(4)、和圆筒门架(6)；所述行走机构(1)可带动圆筒门架(6)沿轨道行走，圆筒门架(6)上设置有起重机(4)；所述起重机(4)上集成设置有海缆牵装置(20)和导缆卷盘(10)，通过所述起重机(4)和海缆牵装置(20)工作从而带动导缆卷盘(10)工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，包括行走机构(1)、起重机(4)、和圆筒门架(6)；所述行走机构(1)可带动圆筒门架(6)沿轨道行走，圆筒门架(6)上设置有起重机(4)；所述起重机(4)上集成设置有海缆牵装置(20)和导缆卷盘(10)，通过所述起重机(4)和海缆牵装置(20)工作从而带动导缆卷盘(10)工作。


2.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述起重机(4)包括转台(9)，所述转台(9)包括起升机构(11)、变幅机构(12)和回转机构(13)；臂架系统(5)焊接在转台(9)的一侧，臂架系统(5)通过滑轮机构与起升机构(11)和变幅机构(12)连接，实现对普通货物的吊装。


3.根据权利要求2所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述臂架系统(5)上设置有导缆卷盘(10)和皮带机(22)，其中，皮带机(22)用来输送海缆，导缆卷盘(10)用来卷送海缆。


4.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，所述导缆卷盘(10)包括下夹持扣(14)、插拔销(15)和上夹持扣(16)；所述上夹持扣(16)中心对准导缆卷盘(10)中心处轴承座，通过插拔销(15)可实现上夹持扣(16)和下夹持扣(14)对导缆卷盘(10)中心处轴承座的卡接。


5.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，还设置有臂架电缆卷筒支架(19)，不工作时，所述臂架电缆卷筒支架(19)用来支撑导缆卷盘(10)。


6.根据权利要求1所述的新型多功能海底电缆输送施工装备，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括控制器、角度、幅度传感器、修正机构、决策机构和PLC总线系统；通过向决策机构输入臂架系统(5)在各工况下的理想位置信号，安装在臂架系统(5)上的多个传感器检测出实际位置信号，交由修正机构进行自动修正，由控制器将信号传输给PLC总线控制系统，控制起升机构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜银方，赵健，王广德，金胜农，
申请(专利权)人：江苏鼎盛重工有限公司，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32