Die richtige elektrische Seilwinde für die kontinuierliche Kabelverlegung wird dadurch definiert Zugkapazität der ersten Schicht bei 1,5-facher maximaler Kabelspannung und ein S3-Einschaltdauer von mindestens 40 % . Ein 3,7-kW-Motor, der über eine ausfallsichere elektromagnetische Bremse ein Planetengetriebe antreibt, spult 500 Meter armiertes Kabel mit 35 mm Durchmesser mit einer konstanten Geschwindigkeit von 8 Metern pro Minute auf, ohne dass die Wicklungen überhitzen, vorausgesetzt, der Trommelkerndurchmesser beträgt mindestens das 20-fache des Kabeldurchmessers.
Zug der ersten Schicht und wie er sich von Hubwinden unterscheidet
Ein elektrische Seilwinde wird anhand der Zugkraft der ersten Seillage auf der Trommel bewertet, nicht anhand der schwebenden Last. Bei der Kabelverlegung ist ein hoher horizontaler Widerstand erforderlich, insbesondere wenn armierte Unterwasserkabel über Rollen gezogen werden. Eine Winde mit einem First-Layer-Zug 5.000 kg auf einem 300-mm-Kern hält eine Kabelspannung von aus 3.300 kg nach dem Aufwickeln der vierten Lage verringert sich der mechanische Vorteil aufgrund des vergrößerten effektiven Trommeldurchmessers.
Im Gegensatz zu einer Hubwinde, bei der die Spitzenlast erst beim Abheben auftritt, muss eine Seilwinde die Zugkraft stundenlang aufrechterhalten. Dies erfordert einen Motor mit einem Betriebsfaktor von 1.25 . Ein Motor mit einer Nennleistung von 7,5 kW und einem SF von 1,25 kann liefern 9,4 kW kontinuierlich und deckt die erforderliche Wärmereserve ab, wenn das Kabel kurzzeitig am Meeresboden hängen bleibt.
Trommelkerndurchmesser und Kabelbiegeradiusschutz
Der Trommelkern ist der Hauptfaktor, der Schäden am Kabel verhindert. Der minimale Biegeradius eines Strom- oder Steuerkabels beträgt typischerweise Das 10- bis 15-fache seines Außendurchmessers . Eine Windentrommel darf daher einen Kerndurchmesser von nicht weniger als haben 20-facher Kabeldurchmesser für dynamisches Spulen unter Spannung. Bei einem 40-mm-Kabel muss die Aderlänge mindestens 800 mm betragen.
Die Verwendung eines kleineren Kerns führt zur Zerkleinerung der inneren Schicht. In einem dokumentierten Fall, bei dem es um ein nachlaufendes Stromkabel für einen Stapler-Reclaimer ging, versagte in einer 600-mm-Trommel wiederholt ein darin befindliches 38-mm-Kabel 1.200 Spulzyklen . Durch die Aufrüstung auf einen 900-mm-Kern konnte der Quetschfehler im Laufe der nächsten Jahre vollständig beseitigt werden 4.500 Zyklen .
Schutz vor Motoreinschaltdauer und thermischer Überlastung
Seilwindenmotoren unterliegen der Klassifizierung S3 für den intermittierenden periodischen Betrieb. Ein typisches Etikett lautet: S3-40 %, 10 Minuten Dies bedeutet, dass der Motor innerhalb eines 10-Minuten-Zyklus 4 Minuten lang unter Volllast laufen kann, ohne dass die Temperaturanstiegsgrenze seiner Isolationsklasse überschritten wird. Auswahl eines Motors mit a 60 % Einschaltdauer für eine Winde, die beim wiederholten Ausheben von Kabelgräben verwendet wird, verhindert ein unerwünschtes Auslösen des thermischen Überlastrelais.
In der folgenden Tabelle werden Motorleistung, Zugkraft und Leitungsgeschwindigkeit für übliche Kabelspulvorgänge unter der Annahme einer Nennleistung von S3-40 % und eines Betriebsfaktors von 1,0 für das Getriebe verglichen.
| Motorleistung (kW) | Zugkraft der ersten Schicht (kg) | Liniengeschwindigkeit bei Volllast (m/min) | Typischer Kabel-Außendurchmesserbereich (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 bis 15 |
| 3.7 | 1.500 | 8 | 18 bis 28 |
| 7.5 | 3.200 | 10 | 30 bis 42 |
| 15.0 | 6.500 | 12 | 45 bis 65 |
Bremssysteme und statische Halteanforderungen
Ein electrical cable winch must hold the full reel of cable stationary when power is removed, even on an incline. The standard is a federbetätigte, elektrisch gelüftete Gleichstrombremse direkt an der Motorendglocke montiert. Das statische Haltemoment muss mindestens betragen 1,5-faches maximales Trommeldrehmoment erzeugt durch die oberste Seillage bei vollem Zug.
Als Notsekundärsystem dient eine Bandbremse am Trommelflansch. Bei einem Abnahmetest einer 10-Tonnen-Zugwinde hielt allein die Gleichstrombremse 105 % der Nennlast 30 Minuten lang ohne Trommeldrehung. Beim Betätigen der Bandbremse nach einem simulierten Stromausfall hielt das kombinierte Bremssystem eine statische Belastung von 15 Tonnen bevor der Kabelanker verrutschte.
Spulgetriebe und Level-Wind-Mechanismen
Zufälliges Aufwickeln führt zu einer Kabelüberlappung, die beim gespannten Abwickeln in den Mantel einschneidet. Bei Flachkabeln oder beim Aufspulen auf eine glatte Trommel ist ein angetriebener Horizontalwickelmechanismus unerlässlich, der die Trommel mit synchronisierter Geschwindigkeit bewegt. Die Windrichtungsneigung muss dem Kabeldurchmesser zuzüglich eines Abstands von entsprechen 1 mm bis 2 mm um ein Einklemmen zu verhindern.
Für ein 32-mm-Rundkabel ist eine ebene Wicklung mit einer Spindelsteigung von erforderlich 33 mm und eine bidirektionale Mutter beseitigt Lücken. Felddaten von einem Kabelverlegungsschiff zeigten, dass ein synchronisierter Horizontalwind das Phänomen des Abwurfsprungs reduzierte 3 Ereignisse pro Kilometer auf Null, wodurch scharfe Spannungsspitzen vermieden werden, die zuvor den Isolationswiderstand des Kabels beschädigt haben.
Elektrische Steuerung und Integration variabler Geschwindigkeit
Durch den Direktstart eines großen Windenmotors wird ein mechanischer Stoß durch das Getriebe übertragen. Ein Frequenzumrichter ermöglicht eine Sanftanlauframpe von 3 Sekunden und eine Stopprampe von 2 Sekunden , wodurch der Spitzeneinschaltstrom reduziert wird 6-facher Volllaststrom bis 1,5-facher . Dies schützt das Kabel vor einem plötzlichen Ruck, der den Leiter von der Isolierung lösen kann.
Der Steuerschalter muss über einen Not-Aus-Taster mit direktem Öffnerschütz verfügen. Wenn der Not-Aus-Schalter gedrückt wird, wird die Bremse aktiviert und der VFD leitet einen Gleichstrom-Bremszyklus ein, der die Trommel im Inneren anhält 0,5 Sekunden . Ein Stillstandssensor an der Trommel bestätigt den Stopp, bevor die Bremse ihr Haltemoment freigibt.
Lasterkennung und Spannungsabschaltung
Durch das Ziehen des Kabels mit übermäßiger Spannung werden die Kupferleiter dauerhaft gedehnt, wodurch der Widerstand zunimmt und Hotspots entstehen. Ein an der Scheibenachse installierter Laststift misst die Spannung in Echtzeit und löst eine Abschaltung aus, wenn die Kraft den voreingestellten Grenzwert überschreitet. Bei einem typischen 3-adrigen 35-mm-Kabel sollte die maximale Zugspannung nicht überschritten werden 3.000 kg , was einer Leiterdehnung von entspricht 0,2 % .
Eine an eine SPS angeschlossene Kraftmessdose zeichnet außerdem ein Spannungsprotokoll über den gesamten Spulvorgang auf. Diese Daten werden verwendet, um zu überprüfen, ob das Kabel während der Installation nicht überbeansprucht wurde, eine Anforderung, die zunehmend in Garantiebedingungen für Unterwasserstromkabel mit einer Auslegungslebensdauer von festgelegt wird 25 Jahre .
Tägliche Inspektionspunkte vor dem Start
Eine 10-minütige Sicht- und Funktionsprüfung vor jeder Schicht erkennt Fehler, die zu Kabelausfällen führen. Die folgende Checkliste deckt die Hochrisikokomponenten ab.
- Stellen Sie sicher, dass der Bremsluftspalt auf eingestellt ist 0,3 mm . Ein Luftspalt über 0,6 mm verringert die Federspannkraft und kann dazu führen, dass die Trommel unter Last kriecht.
- Überprüfen Sie den Ölstand im Planetengetriebe. Ein Tropfen 15 mm unterhalb des Schauglases weist auf ein Dichtungsleck hin, das innerhalb einer Schicht zu Riefenbildung im Getriebe führt.
- Überprüfen Sie die Kabeleinführungsstelle am Trommelflansch auf scharfe Kanten. Ein Grat so klein wie 0,5 mm kann beim Abwickeln den Außenmantel des Kabels zerschneiden.
- Testen Sie den Notstopp und beachten Sie den Bremsweg der Trommel. Jede darüber hinausgehende Erhöhung 200 mm linearer Kabelweg erfordert den Austausch der Bremsbeläge.
- Stellen Sie sicher, dass die Nivellierketten oder die Leitspindel keinen sichtbaren Durchhang aufweisen. Eine abgenutzte Kette mit einem Durchhang von 10 mm führt zu einer Phasenverzögerung, die eine Kreuzwicklung verursacht.
