De juiste elektrische kabellier voor het continu leggen van kabels wordt bepaald door zijn trekvermogen van de eerste laag bij 1,5 keer de maximale kabelspanning en een S3 inschakelduur van minimaal 40% . Een motor van 3,7 kW die een planetaire versnellingsbak aandrijft via een failsafe elektromagnetische rem, zal 500 meter gepantserde kabel met een diameter van 35 mm oprollen met een constante snelheid van 8 meter per minuut zonder de wikkelingen te oververhitten, op voorwaarde dat de diameter van de trommelkern minstens 20 maal de kabeldiameter is.
Trekkracht in de eerste laag en hoe dit verschilt van hijslieren
Een elektrische kabellier wordt beoordeeld door trekkracht aan de eerste laag touw op de trommel, niet door hangende last. Het leggen van kabels brengt een hoge horizontale weerstand met zich mee, vooral bij het trekken van gepantserde onderzeese kabels over rollen. Een lier met een eerste laag trekkracht 5.000 kg op een kern van 300 mm kan een kabelspanning van 3.300 kg nadat de vierde laag is opgewikkeld, vanwege de grotere effectieve trommeldiameter, waardoor het mechanische voordeel wordt verminderd.
In tegenstelling tot een hijslier die pas piekbelasting ervaart bij het opstijgen, moet een kabellier de trekkracht urenlang volhouden. Hiervoor is een motor nodig met een servicefactor van 1.25 . Een motor met een vermogen van 7,5 kW en een SF van 1,25 kan dit leveren 9,4 kW continu, waardoor de thermische reserve wordt gedekt die nodig is wanneer de kabel even op de zeebodem blijft haken.
Diameter trommelkern en bescherming tegen buigradius van de kabel
De trommelkern is de belangrijkste factor die schade aan de kabel voorkomt. De minimale buigradius van een stroom- of besturingskabel is doorgaans: 10 tot 15 keer de buitendiameter . Een liertrommel moet daarom een kerndiameter hebben die niet kleiner is dan 20 keer de kabeldiameter voor dynamisch spoelen onder spanning. Bij een kabel van 40 mm moet de kern minimaal 800 mm zijn.
Het gebruik van een kleinere kern leidt tot verbrijzeling van de binnenlaag. In een gedocumenteerd geval waarbij sprake was van een achterblijvende voedingskabel voor een stapelmachine, faalde een trommel van 600 mm herhaaldelijk een kabel van 38 mm binnen 1.200 spoelcycli . Door te upgraden naar een kern van 900 mm werd het falen van de verbrijzeling in een volgende periode volledig geëlimineerd 4.500 cycli .
Motorbelastingscyclus en preventie van thermische overbelasting
Kabelliermotoren werken volgens de S3-classificatie voor periodieke dienst. Een typisch etiket luidt S3-40%, 10 minuten , wat betekent dat de motor binnen een cyclus van 10 minuten gedurende 4 minuten op volle belasting kan draaien zonder de temperatuurstijgingslimiet van de isolatieklasse te overschrijden. Een motor selecteren met een Inschakelduur van 60% voor een lier die wordt gebruikt bij het herhaaldelijk graven van kabels, voorkomt het onnodig uitschakelen van het thermische overbelastingsrelais.
De onderstaande tabel vergelijkt het motorvermogen met de trekkracht en de lijnsnelheid voor gebruikelijke kabelopwikkelwerkzaamheden, waarbij wordt uitgegaan van een S3-40% classificatie en een servicefactor van 1,0 voor de versnellingsbak.
| Motorvermogen (kW) | Trekkracht eerste laag (kg) | Lijnsnelheid bij volledige belasting (m/min) | Typisch kabel-OD-bereik (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 tot 15 |
| 3.7 | 1.500 | 8 | 18 tot 28 |
| 7.5 | 3.200 | 10 | 30 tot 42 |
| 15.0 | 6.500 | 12 | 45 tot 65 |
Remsystemen en statische vasthoudvereisten
Een electrical cable winch must hold the full reel of cable stationary when power is removed, even on an incline. The standard is a veerbediende, elektrisch geloste gelijkstroomrem direct op de motoreindbel gemonteerd. Het statische houdkoppel moet minimaal zijn 1,5 keer het maximale trommelkoppel gegenereerd door de bovenste laag kabel bij volledige trekkracht.
Een bandrem op de trommelflens dient als secundair noodsysteem. Tijdens een acceptatietest van een treklier van 10 ton hield alleen de gelijkstroomrem stand 105% van de nominale belasting gedurende 30 minuten zonder trommelrotatie. Wanneer na een gesimuleerde stroomstoring de bandrem werd aangetrokken, hield het gecombineerde remsysteem een statische belasting van 15 ton voordat het kabelanker gleed.
Spoeluitrusting en Level-Wind-mechanismen
Willekeurig opwikkelen veroorzaakt kabeloverlapping die tijdens gespannen uitbetaling in de mantel snijdt. Een aangedreven vlakwindmechanisme dat de trommel met een gesynchroniseerde snelheid doorkruist, is essentieel voor platte kabel of bij het opspoelen op een gladde trommel. De vlakke windhelling moet overeenkomen met de kabeldiameter plus een speling van 1 mm tot 2 mm om knellen te voorkomen.
Voor een ronde kabel van 32 mm is een vlakke winding met een spoed van de spindel van 33 mm en een bidirectionele moer elimineert gaten. Veldgegevens van een kabellegger toonden aan dat een gesynchroniseerde horizontale wind het fenomeen van de uitbetalingssprongen verminderde 3 voorvallen per kilometer naar nul, waardoor scherpe spanningspieken worden voorkomen die eerder de isolatieweerstand van de kabel beschadigden.
Elektrische bediening en variabele snelheidsintegratie
Direct-on-line starten van een grote liermotor stuurt een mechanische schok door de tandwieltrein. Een frequentieregelaar maakt een softstart-helling mogelijk van 3 seconden en een stophelling van 2 seconden , waardoor de piekinschakelstroom wordt verminderd van 6 keer volledige belastingsstroom tot 1,5 keer . Dit beschermt de kabel tegen een plotselinge ruk die de geleider van de isolatie kan scheiden.
De bedieningshanger moet een noodstopknop met directe verbreekschakelaar bevatten. Wanneer de noodstop wordt ingedrukt, wordt de rem ingeschakeld en start de VFD een remcyclus met gelijkstroominjectie, waardoor de trommel binnen een bepaalde tijd tot stilstand komt. 0,5 seconden . Een nulsnelheidssensor op de trommel bevestigt de stop voordat de rem zijn houdkoppel vrijgeeft.
Lastdetectie en spanningsuitschakeling
Als u aan een kabel met overmatige spanning trekt, worden de koperen geleiders permanent verlengd, waardoor de weerstand en hete plekken toenemen. Een op de schijfas geïnstalleerde belastingspin meet de spanning in realtime en activeert een uitschakeling wanneer de kracht de vooraf ingestelde limiet overschrijdt. Voor een typische 3-aderige kabel van 35 mm mag de maximale trekspanning niet overschrijden 3.000 kg , wat overeenkomt met een geleiderspanning van 0,2% .
Een loadcel die op een PLC is aangesloten, registreert ook een spanningslogboek over de gehele spoeloperatie. Deze gegevens worden gebruikt om te verifiëren dat de kabel tijdens de installatie niet overbelast is geraakt, een vereiste die steeds vaker wordt gespecificeerd in de garantievoorwaarden voor onderzeese stroomkabels met een ontwerplevensduur van 25 jaar .
Dagelijkse inspectiepunten vóór het starten
Een visuele en functionele controle van 10 minuten vóór elke dienst spoort storingen op die tot kabeluitlopers leiden. In onderstaande checklist worden de componenten met een hoog risico behandeld.
- Controleer of de remluchtspleet is ingesteld op 0,3 mm . Een luchtspleet groter dan 0,6 mm vermindert de veerklemkracht en kan ervoor zorgen dat de trommel onder belasting gaat kruipen.
- Controleer het oliepeil in de planetaire tandwielkast. Een druppel van 15 mm onder het kijkglas duidt op een afdichtingslek dat binnen één ploegendienst tot krassen in de versnelling zal leiden.
- Inspecteer het kabelingangspunt op de trommelflens op scherpe randen. Een braam zo klein als 0,5 mm kan tijdens de uitbetaling de buitenmantel van de kabel doorsnijden.
- Test de noodstop en let op de remweg van de trommel. Elke stijging daarbuiten 200 mm lineaire kabelafstand vereist vervanging van de remblokken.
- Controleer of de waterpaskettingen of de spindel geen zichtbare speling vertonen. Een versleten ketting met een doorzakking 10 mm introduceert een fasevertraging die crossover-wikkeling veroorzaakt.
