Il corretto argano elettrico per la posa continua del cavo è definito dal suo Capacità di trazione del primo strato pari a 1,5 volte la tensione massima del cavo e un Grado di ciclo di lavoro S3 pari ad almeno il 40% . Un motore da 3,7 kW che aziona un riduttore epicicloidale attraverso un freno elettromagnetico di sicurezza avvolgerà 500 metri di cavo armato di 35 mm di diametro a una velocità costante di 8 metri al minuto senza surriscaldare gli avvolgimenti, a condizione che il diametro del nucleo del tamburo sia almeno 20 volte il diametro del cavo.
Tiro del primo strato e differenze rispetto agli argani di sollevamento
An verricello elettrico a fune è valutato in base alla trazione sul primo strato di fune sul tamburo, non in base al carico sospeso. La posa dei cavi comporta un'elevata resistenza orizzontale, soprattutto quando si tirano cavi sottomarini corazzati sui rulli. Un argano con tiro di primo strato 5.000 chilogrammi su un nucleo da 300 mm può sopportare una tensione del cavo di 3.300 chilogrammi dopo l'avvolgimento del quarto strato, a causa del maggiore diametro effettivo del tamburo che riduce il vantaggio meccanico.
A differenza di un argano di sollevamento che vede il carico di picco solo al momento del decollo, un argano a cavo deve sostenere la forza di trazione per ore. Ciò richiede un motore con un fattore di servizio di 1.25 . Un motore da 7,5 kW con un SF di 1,25 può fornire 9,4 kW continuamente, coprendo la riserva termica necessaria quando il cavo si impiglia momentaneamente sul fondo del mare.
Protezione del diametro del nucleo del tamburo e del raggio di curvatura del cavo
Il nucleo del tamburo è il fattore principale che previene danni al cavo. Il raggio di curvatura minimo di un cavo di alimentazione o di controllo è in genere Da 10 a 15 volte il suo diametro esterno . Il tamburo di un verricello deve quindi avere un diametro del nucleo non inferiore a 20 volte il diametro del cavo per l'avvolgimento dinamico sotto tensione. Per un cavo da 40 mm, il nucleo deve essere almeno 800 mm.
L'utilizzo di un nucleo più piccolo porta alla frantumazione dello strato interno. In un caso documentato che coinvolgeva un cavo di alimentazione da trascinamento per un recuperatore di impilatori, un tamburo da 600 mm ha ripetutamente ceduto un cavo da 38 mm all'interno 1.200 cicli di bobinatura . L'aggiornamento a un nucleo da 900 mm ha eliminato completamente il guasto da schiacciamento nel successivo 4.500 cicli .
Ciclo di lavoro del motore e prevenzione del sovraccarico termico
I motori dei verricelli funzionano secondo la classificazione di servizio periodico intermittente S3. Si legge una tipica etichetta S3-40%, 10 minuti , il che significa che il motore può funzionare a pieno carico per 4 minuti in un ciclo di 10 minuti senza superare il limite di aumento della temperatura della classe di isolamento. Selezionando un motore con a Ciclo di lavoro del 60%. per un argano utilizzato nello scavo ripetitivo di cavi impedisce l'intervento intempestivo del relè termico.
La tabella seguente mette in relazione la potenza del motore con la forza di trazione e la velocità della linea per le comuni operazioni di avvolgimento dei cavi, presupponendo una classificazione S3-40% e un fattore di servizio di 1,0 per il riduttore.
| Potenza motore (kW) | Tiro primo strato (kg) | Velocità della linea a pieno carico (m/min) | Gamma tipica del diametro esterno del cavo (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | dalle 10 alle 15 |
| 3.7 | 1.500 | 8 | 18-28 |
| 7.5 | 3.200 | 10 | 30-42 |
| 15.0 | 6.500 | 12 | 45-65 |
Sistemi frenanti e requisiti di tenuta statica
Un verricello elettrico deve mantenere ferma l'intera bobina di cavo quando viene interrotta l'alimentazione, anche in pendenza. La norma è a Freno CC azionato a molla e rilasciato elettricamente montato direttamente sulla campana terminale del motore. La coppia di tenuta statica deve essere almeno 1,5 volte la coppia massima del tamburo generato dallo strato superiore del cavo a piena trazione.
Un freno a nastro sulla flangia del tamburo funge da sistema secondario di emergenza. Durante un test di collaudo di un argano da tiro da 10 tonnellate, solo il freno CC ha resistito 105% del carico nominale per 30 minuti con rotazione del tamburo pari a zero. Quando il freno a nastro veniva applicato dopo un'interruzione di corrente simulata, il sistema frenante combinato manteneva un carico statico di 15 tonnellate prima che l'ancoraggio del cavo scivolasse.
Ingranaggi di avvolgimento e meccanismi di vento livellato
L'avvolgimento casuale provoca una sovrapposizione del cavo che taglia la guaina durante il tensionamento. Un meccanismo a vento livellato che attraversa il tamburo a una velocità sincronizzata è essenziale per il cavo piatto o durante l'avvolgimento su un tamburo liscio. L'inclinazione del vento livellato deve corrispondere al diametro del cavo più una distanza di da 1 mm a 2 mm per evitare pizzicamenti.
Per un cavo tondo da 32 mm, un vento livellato con un passo della vite di comando di 33 mm e un dado bidirezionale elimina gli spazi vuoti. I dati sul campo di una chiatta posacavi hanno mostrato che un vento livellato sincronizzato ha ridotto il fenomeno del salto di rendimento 3 occorrenze per chilometro a zero, evitando bruschi picchi di tensione che precedentemente danneggiavano la resistenza di isolamento del cavo.
Controllo elettrico e integrazione della velocità variabile
L'avviamento diretto del motore di un verricello di grandi dimensioni invia uno shock meccanico attraverso il treno di ingranaggi. Un convertitore di frequenza consente una rampa di avvio graduale di 3 secondi e una rampa di arresto di 2 secondi , riducendo la corrente di spunto di picco da 6 volte la corrente a pieno carico fino a 1,5 volte . Questo protegge il cavo da uno strappo improvviso che può separare il conduttore dall'isolante.
La pulsantiera di comando deve includere un pulsante di arresto di emergenza con un contattore ad interruzione diretta. Quando si preme l'e-stop, il freno si inserisce e il VFD avvia un ciclo di frenatura con iniezione CC che arresta il fusto all'interno 0,5 secondi . Un sensore di velocità zero sul tamburo conferma l'arresto prima che il freno rilasci la sua coppia di tenuta.
Rilevamento del carico e interruzione della tensione
Tirare il cavo con una tensione eccessiva allunga permanentemente i conduttori in rame, aumentando la resistenza e i punti caldi. Un perno di carico installato sull'asse della puleggia misura la tensione in tempo reale e attiva un'interruzione quando la forza supera il limite preimpostato. Per un tipico cavo a 3 conduttori da 35 mm, la tensione di trazione massima non deve essere superata 3.000 chilogrammi , che corrisponde ad una tensione del conduttore di 0,2% .
Una cella di carico collegata a un PLC registrerà inoltre un registro della tensione durante l'intera operazione di avvolgimento. Questi dati vengono utilizzati per verificare che il cavo non sia stato sollecitato eccessivamente durante l'installazione, requisito sempre più specificato nei termini di garanzia per i cavi elettrici sottomarini con una vita di progetto di 25 anni .
Punti di ispezione pre-partenza giornalieri
Un controllo visivo e funzionale di 10 minuti prima di ogni turno rileva i guasti che portano alla fuoriuscita dei cavi. La lista di controllo seguente copre i componenti ad alto rischio.
- Verificare che il traferro del freno sia impostato su 0,3 mm . Un traferro superiore a 0,6 mm riduce la forza di serraggio della molla e può far scivolare il tamburo sotto carico.
- Controllare il livello dell'olio nel riduttore epicicloidale. Una goccia di 15 mm sotto il vetro spia indica una perdita della guarnizione che causerà rigature sugli ingranaggi durante un turno.
- Ispezionare il punto di ingresso del cavo sulla flangia del tamburo per individuare eventuali bordi taglienti. Una bava piccola quanto 0,5 mm può tagliare la guaina esterna del cavo durante il pagamento.
- Testare l'arresto di emergenza e rispettare la distanza di arresto del tamburo. Qualsiasi aumento oltre 200 mm di corsa lineare del cavo richiede la sostituzione delle pastiglie dei freni.
- Verificare che le catene del vento livellato o la vite di comando non presentino allentamenti visibili. Una catena usurata con un cedimento 10 mm introduce un ritardo di fase che causa l'avvolgimento incrociato.
