张力放线装置张力调节专利综述
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摘 要：张力放线是目前放线作业的主要放线方式，其难点在于如何调节放线时的线缆张力。文章从张力放线技术的原理、发展脉络、技术分类等角度出发，对涉及关键技术的专利文献进行分解，分析了该领域技术发展的代表性专利，通过具体案例阐述了如何对张力放线装置的张力进行调节。
关键词：放线;张力调节;反馈;恒定
中图分类号：T-18 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）19-0019-02
Abstract： Tension pay-off is currently the main pay-off method for pay-off operations. The difficulty lies in how to adjust the cable tension during pay-off. This paperanalyzes the patent literature related to key technologies from the perspective of the principle， development context， technology classification and other aspects of tension pay-off technology， analyzes the representative patents of technology development in this field， and explains how to adjust tension by specific cases.
Keywords： pay-off; tension adjust; feedback; constant
1 概述
敷設架空线路是电力施工中的一项重要作业，广泛应用于输电线路、通信电缆、铁路接触网的架设及跨沟跨河、岸电连接中。张力放线装置以适当的张力牵引线缆悬空展放，避免线缆受到损伤，保护了地面作物植被。
早在1903年8月4日法国申请人ALBERT COLLET的发明申请FR334409A《用于双回电缆安装和快速张紧的移动绝缘支架》就获得了专利授权，由此张力放线装置正式进入专利时代。在国内，1987年3月4日北京铁路局科学技术委员会的实用新型CN86202167U《电气化铁路接触网收放线车》也获得了授权;同年中国电机工程学会输变电专业委员会制订了《超高压架空输电线路张力架线施工工艺导则》，标志着我国张力放线装置正式掀开了专利化和标准化的大幕。经过多年的知识储备和技术积累，我国的张力放线技术已经取得了长足的发展和巨大的进步。
2 技术发展路线
张力放线装置的张力调节发展经历了被动调节和主动调节两个阶段。被动调节指简单的人力调节张力大小，主动调节指使用外部动力保持张力恒定。主动调节主要包括以下几种：
2.1 气缸调节
采用薄壁气缸与线盘接触，根据线盘直径变化量控制比例阀，调节气缸进气压，实现从满盘到浅盘的张力恒定。
2.2 制动器调节
采用磁粉制动器、电磁制动器等控制方式，实现电气调节张力大小，以及从满盘到浅盘保持张力恒定。
上述两种调节方式主要用于输电线路、通信电缆及岸电连接。其优点在操作方便、应用广泛，缺点在于缺乏反馈、难以精准调节张力。
2.3 反馈调节
利用张力传感器将张力值反馈至PLC，PLC根据反馈值进行运算，控制器根据运算结果进行正反转，使线缆的张力保持恒定。这种调节方式主要用于输电线路、通信电缆及岸电连接。其优点在于自动化程度高、调节精确，缺点在于结构复杂、成本高。
3 典型专利技术方案分析
考虑张力调节的演进过程以及专利是否解决本领域中相关重大技术问题和是否取得重大技术突破等方面，选出如下几个重要专利并对其技术方案进行分析。
3.1 气缸调节
采用薄壁气缸与线盘接触，根据线盘直径变化量控制比例阀，调节气缸进气压，实现从满盘到浅盘的张力恒定。
代表专利为FR2874360 A《一种恒张力放线车架装置》，当线索10的张力T低于设定油缸1的推力时，线索张力设定轮7向放出线索10的反方向移动，油缸4的缸体跟着移动，使油缸4的缸内油压增加，通过管路5传递到张力增加滚筒支架15上安装的制动油缸6的活塞上，活塞对制动片11的压力增大，制动片11对张力增加滚筒9的摩擦阻力增大，在线索10与滚筒的相互摩擦作用下，使线索10的张力增大。当线索10的张力T高于设定油缸1的推力时则反之，使线索10的张力减小。如此反复循环，保证了线索10的张力围绕设定油缸1的压力的一定比例大小波动而基本恒定。
3.2 制动器调节
采用电磁制动器将主动侧扭力传达给被动侧的连接器，可以据需要自由的结合，切离或制动，使用电磁力作为动力实现电气调节张力大小，以及从满盘到浅盘保持张力恒定。常见电磁制动器包括电磁粉末制动器和电磁涡流制动器。
代表专利为CN105006796A《一种岸电系统用电缆卷车》。磁滞联轴器4包括主动、被动两个磁性半副组成一对磁性副，通过磁力耦合进行动力传递;其中的一个磁性半副是由永久多极磁钢构成的磁盘，另一个磁性半副是一个强磁感应盘;当电机带动其中的一个磁性半副高速旋转时，一旦出现两盘之间的转速滑差，多极磁盘将交替磁化对面的感应盘，从而产生一种抗拒这种滑差的扭矩，从而实现了动力传入端与输出端之间的无接触耦合，从而带动或制动磁盘旋转;通过调节磁性副之间气隙距离，能够实现阻尼力矩的调节;当气隙距离被锁定后，在放缆运转过程中的阻尼力矩大小能够保持力矩恒定，且不随主、被动副相对转速变化而变化。
3.3 反馈调节
利用张力传感器将张力值反馈至PLC，PLC根据反馈值进行运算，控制器根据运算结果进行正反转，使线缆的张力保持恒定。这种调节方式主要用于输电线路、通信电缆及岸电连接。
代表专利为WO2010126215A《一种控制电缆放线机的方法》。电机提供放线张力，其张力经张力传感器反馈至PLC，PLC对反馈值及界面设定值进行运算，并将运算结果给定到控制器，由其控制电机正反转，保证张力恒定。操作人员在操作界面上可进行放线张力在允许范围内的任意设定以及PID参数的设定，并将设定值传至PLC，调节放线张力的大小。
4 结束语
随着张力放线技术的不断发展演进，从机械控制到电子控制，对放线线缆的张力调节逐渐精细恒定，这使得线缆在放线过程中不会因为不恒定的拉力而损伤，也使得放线效率进一步得到提高。
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