Cáp Cuộn (Reeling)
Sổ tay Kỹ thuật

Anhui FeiChun Special Cable Co., Ltd., có trụ sở tại Hợp Phì, tỉnh An Huy, Trung Quốc, là nhà sản xuất chuyên về nghiên cứu và sản xuất cáp công nghiệp đặc chủng. Sản phẩm của chúng tôi được sử dụng rộng rãi trong thiết bị cảng, thiết bị nâng hạ, khai khoáng, luyện kim, điện gió và điện mặt trời, giao thông đường sắt và công nghiệp nặng.

Dải sản phẩm FeiChun bao gồm cáp cuộn (reeling), cáp xích kéo, cáp cẩu và cáp cảng, cáp lực hạ thế và trung thế, cáp mỏ và cáp hợp kim nhôm đất hiếm, được hỗ trợ bởi tài liệu kỹ thuật và giải pháp tùy chỉnh cho các thị trường quốc tế, bao gồm Nga và EAEU, Việt Nam và Đông Nam Á, Mỹ Latinh, Úc và Trung Đông.

Bán kính uốn cong là yếu tố quan trọng nhất đối với độ tin cậy của cáp cuộn. Bán kính quá nhỏ gây kéo giãn và xoắn nội tại trong ruột dẫn, đẩy nhanh mỏi và đứt gãy. Việc tăng bán kính uốn tối thiểu có tác động hơn cả tỷ lệ thuận lên tuổi thọ cáp. Bảng dưới đây đưa ra bán kính uốn tối thiểu khuyến nghị cho các kiểu sử dụng khác nhau, biểu thị theo bội số của đường kính ngoài cáp (OD).

Một chiều và hai chiều: bộ dẫn hướng một chiều thường được dùng cho nhả cáp hai hướng vì có vẻ là giải pháp kinh tế nhất. Tuy nhiên, tuổi thọ cáp tăng đáng kể khi dùng bộ dẫn hướng hai chiều đối xứng, vì nó cân bằng hiệu ứng xoắn và “nhào” tác động lên cáp. Vấn đề này không xảy ra khi hệ thống cuộn được cấp từ đầu cuối (end-fed): khi đó bộ dẫn hướng một chiều luôn tiếp xúc với cáp bất kể hướng di chuyển.

Trong các kiểu dẫn hướng, kiểu cung tròn (radius) là tốt nhất — cho bán kính uốn rộng rãi với độ lệch cáp tối thiểu. Bộ dẫn hướng nhiều con lăn hoặc hai chiều cần được thiết kế sao cho cung kéo dài vượt quá góc lệch, giữ bán kính tối thiểu. Khuyến nghị bắt buộc: giữ bộ dẫn hướng thẳng hàng chính xác với mặt phẳng nhả cáp; bất kỳ sai lệch nào cũng làm tăng xoắn lên cáp.

Đổi hướng: ở giai đoạn thiết kế, để đủ khoảng cách giữa các lần đổi hướng — ít nhất 20 × OD cáp (dài hơn với hệ thống tốc độ cao). Điều này giúp cáp lấy lại hình dạng ban đầu trước khi chịu lần uốn tiếp theo.

Rất khuyến nghị hệ thống dẫn hướng cáp bao gồm bảo vệ cả thiếu căng và quá căng. Ngay cả khi quá căng trong thời gian ngắn do hỏng hóc cơ khí hoặc sự cố cũng có thể làm cáp hỏng do biến dạng vĩnh viễn hoặc đứt ruột dẫn. Mọi thiết bị quá căng nên được đặt ở lực làm việc an toàn liên tục tối đa xác định cho từng tiết diện cáp.

Ngược lại, bảo vệ thiếu căng là cần thiết để đảm bảo cáp không tự tuột khỏi tang và bị hư hại. Bảo vệ này đặc biệt quan trọng với tang cáp lắp trên cao.

Neo giữ cáp đúng cách là nền tảng cho vận hành tin cậy. Các hệ thống khác nhau dùng phương pháp khác nhau, nhưng đều chung mục đích cơ bản: phân tán lực kéo trên diện tích vỏ đủ lớn để tránh hư hại hoặc hỏng tại điểm neo.

Tuổi thọ và hiệu suất cáp gắn chặt với thiết kế cuộn. Hệ thống cuộn được thiết kế tốt, kết hợp với lựa chọn cáp đúng, đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ cáp dài. Tang cuộn ngày nay chia thành ba loại chính:

Để tuổi thọ tối ưu, việc rải cáp phải do nhân viên chuyên môn thực hiện. Ngoài các biện pháp thông thường khi rải cáp, điều kiện vận hành riêng của cáp di động đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt các điểm dưới đây. Chạy thử lắp đặt vài lần ngay sau khi rải cáp để kiểm tra vận hành và sửa ngay mọi khuyết tật.

Nếu cáp bị xoắn trong quá trình trên, chúng tôi đặc biệt khuyến nghị loại bỏ nó. Có một định luật vật lý quan trọng: cáp được lắp đúng cách, không có xoắn do bộ dẫn hướng hay uốn cong bất thường gây ra, thì không thể tự xoắn. Thường dùng hai phương pháp.

Neo giữ: lắp đặt trên spreader (khung cẩu container) hoặc ứng dụng thẳng đứng khác cần chú ý đặc biệt. Các khuyến nghị trước (nhả từ tang gốc; tránh vòng lặp, xoắn không cần thiết; loại bỏ mọi xoắn) cũng áp dụng ở đây. Neo giữ tốt nhất đạt được với tang giảm ứng suất: kết cấu đầu hở giúp lắp đặt và thay thế dễ dàng, đồng thời giảm ứng suất và bảo vệ vỏ tốt hơn kẹp cáp — trường hợp này nên quấn ít nhất 2 vòng. Nếu dùng kẹp, độ ôm khuyến nghị là 20/25 × OD.

Cố định đầu dưới: khi cần, cố định đầu dưới bằng kẹp phù hợp; độ ôm vỏ giống như neo giữ (20/25 × OD). Khoảng cách từ đầu thiết bị neo đến cuối hành trình máy nên ít nhất 40 × OD. Nếu dự kiến có ứng suất động thường xuyên gần điểm neo, có thể dùng lò xo.

Điện áp định mức là cơ sở để thiết kế và thử nghiệm đặc tính điện của cáp, biểu thị bằng hai giá trị điện áp tần số công nghiệp U₀/U: U₀ là giá trị hiệu dụng giữa một ruột dẫn và đất, U là giá trị hiệu dụng giữa hai ruột dẫn. Trong hệ thống xoay chiều (AC), điện áp định mức của cáp phải ít nhất bằng điện áp định mức của hệ thống — cho cả U₀ và U. Trong hệ thống một chiều (DC), điện áp định mức không được vượt quá 1,5 lần giá trị định mức của cáp.

Điện áp vận hành là điện áp đặt giữa ruột dẫn và đất khi vận hành không sự cố. Với cáp đến U₀/U 0,6/1 kV, điện áp vận hành liên tục tối đa không được vượt quá giá trị định mức hơn +10 % (đến 450/750 V) hoặc +20 % (0,6/1 kV). Với cáp trên 0,6/1 kV, không quá +20 %. Điện áp thử nghiệm theo các phần liên quan của DIN VDE 0250; định nghĩa điện áp theo DIN VDE 0298 Phần 3.

Khả năng tải dòng và hệ số chiết giảm dưới đây dựa trên DIN VDE 0298-4. Mặc dù cáp di động thường cách điện EPR/cao su (cho phép 90 °C liên tục), các giá trị ở đây tính cho nhiệt độ ruột dẫn 80 °C — vừa để tuân theo VDE vừa là biện pháp phòng ngừa do loại cáp này tản nhiệt khó hơn. Các giá trị áp dụng cho cáp ba ruột (có hoặc không có ruột đất), không quấn, đặt trên mặt đất, không khí môi trường 30 °C. Nơi biết rõ tuổi thọ cáp bị giảm do ứng suất cơ học cao hoặc mài mòn vỏ, lão hóa nhiệt ít quan trọng hơn, và có thể xét 90 °C, tăng các giá trị khoảng 7 %.

Hệ số chiết giảm tính đến điều kiện lắp đặt và vận hành (nhiệt độ, gom nhóm, chế độ chu kỳ gián đoạn, số ruột mang tải đồng thời) và được dùng cùng với khả năng tải ở trên.

Trong nhiều trường hợp, vận hành không liên tục. Một chu kỳ gián đoạn điển hình với thiết bị nâng, ví dụ, 10 phút đầy tải sau đó là khoảng thời gian không tải dài hơn. 10 phút này tính theo phần trăm của tổng chu kỳ DT cho hệ số tải FC %. Với chế độ gián đoạn, khả năng tải dòng có thể tăng tương ứng.

Sụt áp cần được kiểm tra không chỉ với hạ thế mà cả với kết nối trung thế nơi chiều dài lớn. Nó được tính bằng cách nhân hệ số cáp K (mV/A·m) với dòng điện và chiều dài tuyến.

Theo VDE 0250, giới hạn nhiệt cho phép đối với dòng ngắn mạch trong cáp di động chịu tải nặng được tính từ các giá trị tham chiếu: nhiệt độ ban đầu 80 °C (cáp đầy tải), nhiệt độ ngắn mạch cuối 200 °C. Bảng đưa ra giới hạn nhiệt một giây. Với các khoảng thời gian khác, chia cho căn bậc hai của thời gian hiệu dụng tính bằng giây.