新型线缆冲洗吹干装置的设计_张春林.pdf

设备管理与维修2023 2（上）路板虚焊、漏焊、错焊的概率降到最低。成品电路板在测试完成后均需经过 70，24 h 的热老化处理来考验电子元器件的稳定性。4.3控制精度阀位传感器采用先进的 24 位光电绝对编码器提升定位精度。控制芯片采用高速 CPU，以缩短信号处理时间。控制电路采用新型电力电子器件替代传统的电磁继电器，提升响应速度。4.4大力矩减速箱配套设计了系列化的齿轮减速箱，可以组成多种传动比、转速、力矩的配置，满足各种不同种类和规格的阀门选取合适的电动执行器型号，确保力矩不能太大对阀门造成损害，同时兼顾全行程启闭时间满足阀门的控制要求，执行器和大传动比的减速箱配套组合，可以对执行器输出力矩进行放大，其结合力矩输出可达到 320 000 N m。5结语超大口径高压阀门智能型电动执行器是当今全球超大口径高压长输管线全焊接球阀和站场球阀使用的重要驱动机构。设计的电动执行器是中石油重大科技专项“油气管道关键设备国产化”关键设备之一，是流程工业大量应用的一种机电一体化产品，自动化程度高，安全性好，具有自主知识产权，产品具有输出力矩大、可靠性高、测量控制技术先进、保护功能完善等优势，填补了国内空白。该产品已大量应用多个国家重点工程，如西气东输中靖线工程、陕京四线输气管道工程、庆三庆四、中俄原油、胜利油田原油库，和我国目前为止口径最大、压力最高、输气量最大的中俄东线管道项目，运行稳定，有力保障了重大工程建设。参考文献1谭东杰，李柏松，杨晓峥，等.中国石油油气管道设备国产化现状和展望 J.油气储运，2015，34（9）：913-918.2杨安金，刘贵超，杨保军.高压大口径长输管道球阀 J.石油科技论坛，2017，92（196）：85-86.3黄泽俊，高顺华，王世君.我国天然气管道核心装备国产化进程及应用展望 J.天然气工业，2014，34（7）：1-6.4陆培文.实用阀门设计手册（第 4 版）M.北京：机械工业出版社，2020.5GB/T 28270-2012，智能型阀门电动执行装置 S.编辑张韵0引言现阶段，各领域对海洋的探测及开发日益增多，其中ROV（Remote Operated Vehicle，遥控无人潜水器）是使用较多的一类勘探设备，ROV 在水下工作中，甲板设备通过脐带缆与之相连，通过脐带缆控制 ROV。ROV 在水下工作时，脐带缆随之下水，在 ROV 结束工作时，通过脐带缆完成对 ROV 回收，此时脐带缆同样需回收缠绕至绞车上，脐带缆表面会残留海水和其他杂质，而海水中的化学物质对脐带缆表面有腐蚀效果，若不及时清理，存在降低脐带缆的寿命的风险；脐带缆在运动过程中，海水滴到甲板上，对工作环境造成污染，可能带来安全隐患，则需要一种装置能对脐带缆表面的海水和杂质进行清理。1装置总体方案设计1.1设计原则根据对现存的脐带缆回收状态的分析和研究，从工作需要出发，线缆冲洗吹干装置能提升脐带缆的清洁程度。结合现有线缆的使用情况，装置应能满足多种型号的脐带缆的使用。综上，本着装置经济，实用，使用方便等原则，设计研究一种线缆冲洗吹干装置。1.2装置整体结构线缆冲洗吹干装置外部的上壳体和下壳体作为整个装置的主体结构，既是整个装置的支撑件，其中的孔道又能为清水及高压气体提供流动的通道。壳体的一面安装相应的快插接头，快插接头用以与外界的管道联通，方便快捷；壳体的两端安装导轮组，对线缆进行扶正，减少线缆与装置腔壁的摩擦；装置内部嵌入两个半圆型的中间体，中间体由具有弹性的橡胶材质制成，两个中间体合并形成工作所需要的多个腔体；壳体的左右两端装有耐磨材料制成的去污环，对线缆进行第一道清理。整体外形结构如图 1 所示，内部结构如图 2 所示。新型线缆冲洗吹干装置的设计张春林，胡桂铭（上海中车艾森迪海洋装备有限公司，上海201306）摘要：以海洋探测中运用较多的脐带缆为使用对象，清理脐带缆在回收时表面附着的海水和其他杂质为目的，设计一种线缆冲洗吹干装置。装置通过多个模块之间的配合，使脐带缆依次穿过多个区域，分别利用清水对脐带缆进行冲洗、高压气体对脐带缆进行吹干，使脐带缆穿过这些区域后达到清洁的效果，并利用排出孔道排出废气、废水，保持工作场地的干燥和清洁。装置具有操作便捷、结构简单、成本低、使用方便等特点。关键词：线缆；冲洗；吹干中图分类号：P754；TM757文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.40101设备管理与维修2023 2（上）1.3主要零部件的设计装置外侧的上、下壳体由不锈钢材料制成，其结构如图 3所示。外形呈立方体状，内部具有半圆状的中空，且为实现密封件的压缩效果，半圆的圆心低于立方体下边缘 1 mm。较大的平面具有 5 个凸台，凸台中心存在口部带有管螺纹的贯穿孔，用以安装接头及流体的运动。内部的两端分别有一个凹槽，用以安装刮污环。装置上、下壳体的去污环作为第一道清理元件，由聚氨酯材料制成，其结构如图 4 所示。装置的每端由两个去污环合成一组，中间的凸缘嵌入上下壳体内，起到固定位置的作用，并带有一定的密封效果；内孔直径比脐带缆的外径略大，保证脐带缆能顺利通过，又能刮下脐带缆表面的杂质。中间体是整个装置中最重要的部件，由具有弹性的非金属材料制成（图 5），其外部有 5 道径向沟槽，沟槽的位置分别与壳体的 5 个孔位置相对应。内部径向同样有 5 道沟槽，内外沟槽之间有相应的孔相连。中间体最大外径略大于壳体内孔的直径，且外部呈沟壑状，当上下壳体压紧后，能保证密封效果，各个通道之间不互通；为保证进入装置内的气体具有一定的轴向方向的速度，进气孔位置的内外沟槽有一定的错位，则连接内外沟槽的孔具有一定的倾斜角度；清理区域的中间体通道内径大于脐带缆的直径，方便脐带缆的通过和水分及气体的运动；两个端部位置的内径比脐带缆的直径略小，起到一定的密封效果，保证内部的气体与水从指定位置排出。另外，由于脐带缆最外层为缠绕钢丝绳，为了使吹干效果更好，在进气孔和排出孔之间的中间体通道内壁上加工出螺旋沟槽，使气体在运动过程中具有一定的绕中间体内壁旋转的速度，能提高清理缠绕钢丝绳之间缝隙的水分的能力。导轮组的结构如图 6 所示，其主要由 3 部分组成，分别为支架、导轮及固定导轮的端盖。支架由螺钉安装在上下壳体的端部上，导轮中心穿过支架的横梁，导轮可绕支架横梁自由转动。为固定导轮的横向位置，在横梁的端部安装一个端盖，并使用两个螺钉固定，减小导轮转动使螺钉松动的可能性。导轮的凹槽半径尺寸比脐带缆外径略大，且由低摩擦的尼龙材料制成，这样可减少滑轮与横梁之间的转动摩擦和脐带缆在滑轮上运动的阻力，有效延长导轮的寿命，且由于凹槽的顶部具有更大的开口角度，当脐带缆运动方向出现较大的偏差时，导轮仍能使脐带缆以垂直于装置的方向，顺利地通过线缆冲洗吹图 3上、下壳体图 4去污环图 5中间体图 6导轮组图 2内部结构图 1整体外形102设备管理与维修2023 2（上）干装置，减少刮污环、中间体与脐带缆的摩擦。壳体的一端安装两个导轮组，导轮组之间形成一个封闭区域，脐带缆能在此区域运动，又不至于脱离导轮的束缚。去污环、中间体及导轮为可拆卸元件，为适应多种规格的脐带缆，可按照需求，更换不同内径的去污环和中间体、不同凹槽尺寸的导轮，而其他元件可继续使用，可以大大提高产品的使用范围。2装置的工作过程安装完成此装置，上下壳体之间增加密封垫，并使用长螺栓将上下壳体固定，装置的所有快插接头连接相关气管或者水管，脐带缆经过导轮组的引导，穿过冲洗吹干装置，装置工作原理如图 7 所示。在装置作业过程中，脐带缆由于外部的牵引，脐带缆在装置内部穿过。脐带缆的运动方向从左至右，当脐带缆移动过程中，首先由装置左端部的去污环刮除掉脐带缆表面的杂质和部分海水，达到首次清理的效果。由气泵通过进气孔往装置内注入气体，水泵通过进水孔往装置注入相同压力的清水，清水在进入中间体内孔后分为两股分别往左右流动，左右两股清水和两边的气体相遇后，气和水二者一起从排出孔排至装置外，再通过排水管将已使用的气体和水排放至指定位置。装置内部即被分割为4 块区域，区域 1、4 为吹干区，区域 2、3 为冲洗区。脐带缆依次通过 4 个区域，在区域 1 中，有左侧的进气清理掉一定量的海水；达到区域 2 后，清水由进水孔进入后，从右至左通过中间体之间的通道，与左侧进入的气体汇合后，从排出孔被排出到装置外，在此区域中，脐带缆经历第一道清洗；脐带缆进入区域 3，清水从左至右移动，脐带缆达到第二次清洗的效果；在区域 4 中，气体对已经经过两道清洗的脐带缆进行吹干，区域 3、4 的水和气体一起从右边的排出孔排出至装置外。最终，脐带缆通过冲洗吹干装置后，进行回收。为了保证清水和高压气体的顺利流动，外部接头内径、壳体上的孔道内径、中间体的尺寸以及中间体的孔道内径需满足一定的关系。以一组进气孔为例，进气孔接头与壳体的孔道一一相连，则接头内径与壳体孔道内径相等。气体进去中间体的沟槽后，会分为两股，分别进去一个中间体的气道内，为了以保证气体的顺利流动，每个沟槽的横截面积至少为壳体孔道截面积的一半，中间体孔道的截面积应与沟槽的截面积相等。其他类型的孔道与沟槽截面积也应满足此种关系。同理，整个装置中流体的进入孔为 2 个进水孔和4 个进气孔，废水废气的排出孔为 4 个，为保证内部的气体和水能够顺利地排出，一个排出孔的截面积大于一个进气孔与一个进水孔的截面积的 1/2 之和。而为了减小装置孔道被堵，废水废气无法排出的可能性，将一个排出孔的截面积设置为大于 2 个进气孔与一个进水孔的截面积的之和，则当一个排出孔被堵时，其他的排出孔能满足排出流量的需求。3装置的主要特点（1）整个装置只包含 5 个主要部件，形式简单、维护方便。（2）装置呈左右对称分布，可双向使用，减小了安装难度，无需考虑装置安装的特殊性。（3）进气道呈斜角布置，可减小高压气体的运动阻力。（4）螺旋状气道是高压气体可绕脐带缆旋转运动，增加脐带缆外圈螺旋钢缆缝隙内的水分清理能力。（5）中间体、刮污环、导轮可根据需要更换所需尺寸的件，大大提高装置的使用范围。4结语为解决去除脐带缆表面残留的海水和其他杂质的问题，设计一种线缆冲洗吹干装置。该装置的社会效益不限于海工，对普通电缆制造中的吹干问题也有一定的指导意义，且该装置操作便捷、结构简单、成本低、使用方便，值得被推广。参考文献1谢书鸿，栗雪松，蔡炳余，等.浅谈水下探测设备用金属铠装缆 J.光纤与电缆及应用技术，2013（5）：1-3.2濮良贵，纪名刚.机械设计 M.北京：高等教育出版社，2006.编辑毕来金图 7工作原理103