A เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ เป็นอุปกรณ์การผลิตลวดและสายเคเบิลที่มีความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งบิดเกลียวลวดหลายเส้นเข้าด้วยกันรอบๆ แกนกลางหรือแกน ในขณะที่ยังคงรักษาความตรงและความตึงของเกลียวแต่ละเส้นผ่านการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่เป็นเอกลักษณ์ แตกต่างจากการมัดแบบเดิมๆ หรือเครื่องควั่นกรงแบบแข็ง เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าไส้กระสวยแต่ละเส้นจะหมุนรอบแกนของตัวเองในขณะที่หมุนรอบเพลากลางของเครื่องจักร ซึ่งจะช่วยขจัดการบิดหรือการบิดกลับที่ไม่พึงประสงค์ในเส้นใยแต่ละเส้นได้อย่างสมบูรณ์ ตามข้อมูลอุตสาหกรรมจากสมาคมลวดและเครื่องจักรระหว่างประเทศ (IWMA) เทคโนโลยีการพันเกลียวดาวเคราะห์กลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการผลิตสายไฟแรงสูง สายเคเบิลใต้น้ำ และสายส่งข้อมูลที่ซับซ้อน ซึ่งความแม่นยำของความยาวชั้นและความสมบูรณ์ทางกลของตัวนำตีเกลียวเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าขั้นสุดท้ายและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน
เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์คืออะไรและทำงานอย่างไร?
เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์เป็นระบบการหมุนแบบหลายกระสวย โดยแต่ละกระสวยแบบจ่ายออกจะติดตั้งอยู่บนแท่นหมุนที่ขับเคลื่อนแยกกันภายในเฟรมหลักที่หมุนได้ขนาดใหญ่ขึ้น ช่วยให้สามารถบิดสายไฟแต่ละเส้นเข้าด้วยกันโดยไม่มีความเค้นบิดหรือการเสียรูปที่ไม่สามารถควบคุมได้ หลักการพื้นฐานของก เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ สามารถเปรียบเทียบได้กับการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์: เช่นเดียวกับที่โลกหมุนบนแกนของมันขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์ ไส้กระสวยแต่ละเส้นในเครื่องจะหมุนรอบจุดศูนย์กลางของมันเองเพื่อชำระลวด ขณะเดียวกันก็ถูกอุ้มไปในเส้นทางวงกลมรอบจุดรวมศูนย์กลางของตัวนำตีเกลียว กลไกการหมุนแบบคู่นี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากจะทำให้การบิดกลับเป็นกลาง ซึ่งอาจสะสมอยู่ในสายไฟแต่ละเส้น หากถูกดึงออกจากไส้กระสวยที่อยู่นิ่งในขณะที่หมุนวนรอบแกน ในการวางแบบมาตรฐาน แผ่นวางขนาด 1/2 นิ้ว (12.7 มม.) ที่มีกระสวย 18 อันสามารถประมวลผลได้สูงสุด 37 เส้นลวดแต่ละเส้น ในการผ่านครั้งเดียวด้วยความเร็วการหมุนของโรเตอร์หลักสูงถึง 100 ถึง 300 รอบต่อนาที ขึ้นอยู่กับขนาดเครื่องและเกจสายไฟ การทำงานทั้งหมดถูกควบคุมโดยเซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครไนซ์และตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เพื่อให้แน่ใจว่าความยาวของเลย์—ระยะห่างตามแนวแกนที่จำเป็นสำหรับการหมุนเกลียวรอบแกนทั้งหมดหนึ่งครั้ง—จะคงอยู่ภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่น้อยกว่า ±1% . Wire Association International รายงานว่าระดับความแม่นยำนี้จำเป็นสำหรับการพันเกลียวศูนย์กลางหลายชั้นที่ใช้ในสายไฟขนาดกลางและแรงสูง ซึ่งแม้แต่ความยาวที่ไม่สอดคล้องกันเล็กน้อยก็สามารถสร้างจุดความเครียดทางไฟฟ้าเฉพาะที่ซึ่งนำไปสู่การคายประจุบางส่วนและความล้มเหลวของฉนวนก่อนเวลาอันควร
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการพันเกลียวดาวเคราะห์เหนือวิธีการทั่วไป
ข้อได้เปรียบที่กำหนดได้ของเครื่องตีเกลียวดาวเคราะห์คือความสามารถในการผลิตตัวนำตีเกลียวที่ปราศจากแรงบิดอย่างสมบูรณ์ ซึ่งรักษาคุณสมบัติการยืดตัวและความแข็งแรงในการแตกหักของสายไฟแต่ละเส้น ขณะเดียวกันก็มีความสม่ำเสมอทางเรขาคณิตที่เหนือกว่า ในเครื่องตีเกลียวกรงแบบแข็งทั่วไปหรือเครื่องตีเกลียวแบบท่อ กระสวยจะถูกยึดไว้ภายในโครงที่หมุนได้ และลวดจะถูกดึงออกจากหน้าแปลน ทำให้ลวดแต่ละเส้นมีการบิด 360 องศาสำหรับการหมุนรอบแกนรอบแกนอย่างสมบูรณ์ การบิดงอนี้จะทำให้ลวดเสียรูปอย่างถาวร ลดความต้านทานแรงดึง และทำให้ลวดเสี่ยงต่อการเกิดกรงนก ซึ่งเป็นสภาวะที่เกลียวด้านนอกของสายเคเบิลที่เสร็จแล้วแยกออกจากแกนภายใต้การดัดงอหรือแรงดึง ในทางตรงกันข้าม การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของ เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ป้องกันการบิดตัว ส่งผลให้เกลียวที่อยู่ในโครงสร้างสายเคเบิลตรงอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะช่วยให้ตัวนำตีเกลียวสามารถบรรลุปัจจัยการเติมซึ่งเป็นอัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดรวมของสายไฟต่อพื้นที่หน้าตัดของตัวนำได้มากถึง 93% ถึง 95% ซึ่งจะเพิ่มการนำไฟฟ้าสูงสุดสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด สำหรับตัวนำทองแดงหรืออะลูมิเนียมในระบบส่งกำลัง ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นนี้แปลโดยตรงเป็นความต้านทานของเส้นที่ลดลงและการสูญเสีย I²R ที่ลดลง นอกจากนี้ พื้นผิวเรียบและกะทัดรัดของตัวนำที่มีเกลียวดาวเคราะห์ยังช่วยลดช่องว่างอากาศและการยื่นออกมาซึ่งอาจทำให้เกิดการปล่อยโคโรนาในสายไฟฟ้าแรงสูงที่ทำงานสูงกว่า 110 kV ด้วยการลดความจำเป็นในการติดเทปและการคัดกรองอย่างครอบคลุม ผู้ผลิตจึงสามารถประหยัดต้นทุนวัสดุที่สำคัญในการดำเนินการผลิตขนาดใหญ่ได้
เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ใช้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ที่ไหน?
เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการผลิตตัวนำประสิทธิภาพสูง ซึ่งข้อกำหนดทางกลและทางไฟฟ้าเข้มงวดมากจนไม่สามารถยอมรับการบิดเบี้ยวของสายไฟหรือความยาวเลย์ที่ไม่สม่ำเสมอเพียงเล็กน้อยได้ พื้นที่การใช้งานที่สำคัญมีดังนี้:
- สายไฟแรงสูงและไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ: ตัวนำไฟฟ้าอัดแน่นสมบูรณ์แบบไร้แรงบิดที่ผลิตโดย เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ จำเป็นสำหรับสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE ที่มีพิกัดตั้งแต่ 66 kV ถึง 500 kV ตามโบรชัวร์ทางเทคนิคของ CIGRE 720 พื้นผิวด้านนอกเรียบของตัวนำเซ็กเมนต์เกลียวดาวเคราะห์ (ตัวนำมิลลิเคน) ช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ส่วนต่อประสานระหว่างตัวนำและฉนวน ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของสายเคเบิลในระยะยาวในเครือข่ายส่งสัญญาณใต้ดิน
- สายไฟใต้น้ำและใต้ทะเล: สายเคเบิลเหล่านี้ต้องผ่านการดัดงอและความตึงแบบไดนามิกอย่างต่อเนื่องระหว่างการวาง ความต้านทานแรงดึงสูงและความยืดหยุ่นที่คงไว้โดยสายทองแดงหรืออลูมิเนียมตีเกลียวที่ไม่มีแรงบิดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการแตกหักของตัวนำ ความล้มเหลวเพียงครั้งเดียวของสายเคเบิลใต้น้ำอาจส่งผลให้ค่าซ่อมแซมเกินหลายล้านดอลลาร์ ตามที่นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมจาก CRU Group ระบุไว้
- สายควบคุมและส่งข้อมูลแบบพิเศษ: ในกลุ่มแขนหุ่นยนต์ การเดินสายไฟในอวกาศ และสายสัญญาณเสียงคุณภาพสูง เสียงไมโครโฟนหรือการสะท้อนของสัญญาณใดๆ ที่เกิดจากรูปทรงเรขาคณิตของตัวนำที่ไม่สม่ำเสมอเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ ความร่วมศูนย์และความเรียบของพื้นผิวที่ยอดเยี่ยมจาก a เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ให้คุณลักษณะทางไฟฟ้าที่เสถียรซึ่งจำเป็นสำหรับอิมพีแดนซ์และความสมบูรณ์ของสัญญาณที่สม่ำเสมอ
- การผลิตลวดเหล็กและลวดสลิง: สำหรับสายเสริมแรงของยางและเชือกยกที่มีความแข็งแรงสูง เส้นใยเหล็กแต่ละเส้นจะต้องถูกตีเกลียวโดยไม่มีแรงเค้นบิดหลงเหลืออยู่ เพื่อป้องกันการคลี่คลายเมื่อทำการตัด Planetary Stranders ใช้ในการผลิตเชือกหลายเส้นโดยมีความยาวในการวางที่แม่นยำมาก และการหมุนเป็นศูนย์ภายใต้ภาระ
การเปรียบเทียบ Planetary Stranders กับ Rigid Cage และ เครื่องพันท่อs
เมื่อผู้ผลิตสายเคเบิลประเมินอุปกรณ์ตีเกลียวสำหรับสายการผลิตใหม่ ทางเลือกระหว่างเครื่องตีเกลียวดาวเคราะห์ เครื่องตีเกลียวแบบกรงแข็ง และเครื่องตีเกลียวแบบท่อจะต้องแลกกันระหว่างคุณภาพผลิตภัณฑ์ ความเร็วในการผลิต และการลงทุนด้านทุน ตารางด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบโดยตรงของประสิทธิภาพหลักและพารามิเตอร์การใช้งานที่ทำให้เครื่องจักรทั้งสามประเภทนี้แตกต่างกัน
| พารามิเตอร์ | เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ | Strander กรงแข็ง | Tubular Strander |
|---|---|---|---|
| แรงบิดของกระสวย | Zero Twist (การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ยกเลิกการหมุน) | บิดเต็มที่ (กระสวยยึดอยู่ในกรง) | บิดแปรผันได้ (ขึ้นอยู่กับกลไกการบิดกลับ) |
| ความตรงของลวด | ยอดเยี่ยม; สายไฟแต่ละเส้นยังคงตรงอย่างสมบูรณ์ | แย่; สายไฟพัฒนาชุดขดลวดถาวร | ปานกลาง; ยืดตรงบางส่วนด้วยการบิดไปด้านหลัง |
| ความเร็วในการหมุนสูงสุด | 100–300 รอบต่อนาที (โรเตอร์ขนาดใหญ่) | 200–500 รอบต่อนาที | 500–2,000 รอบต่อนาที |
| ช่วงขนาดตัวนำ | ใหญ่; หน้าตัดสูงสุด 2,500 มม.² | ปานกลางถึงใหญ่ | เล็กถึงปานกลาง สูงถึง 500 มม.² |
| การลงทุนด้านทุน | สูง | ปานกลาง | ต่ำถึงปานกลาง |
| การสมัครหลัก | สายไฟ HV/EHV, สายเคเบิลใต้น้ำ, เชือกลวด | ตัวนำเหนือศีรษะ (ACSR) สายเคเบิลเอนกประสงค์ | สายไฟอาคาร สายไฟรถยนต์ สายเคเบิลข้อมูล |
ดังที่แสดงในตาราง เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ไม่ใช่วิธีที่เร็วที่สุดหรือถูกที่สุด แต่ให้ตัวนำคุณภาพสูงสุด สำหรับสายเคเบิลที่จะติดตั้งใต้ดินหรือใต้น้ำเป็นเวลา 40 ปี และไม่สามารถเปลี่ยนได้หากไม่มีโครงการวิศวกรรมโยธาขนาดใหญ่ ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าเพิ่มเติมของการพันเกลียวดาวเคราะห์นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของความผิดปกติของฉนวนเดี่ยว
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญและข้อควรพิจารณาในการปฏิบัติงาน
ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ถูกกำหนดโดยความจุกระสวย จำนวนโรเตอร์ ความเร็วในการหมุนสูงสุด และความแม่นยำของระบบควบคุมความยาวชั้น เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ขนาดกลางทั่วไปที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตตัวนำสายไฟจะมีลักษณะดังต่อไปนี้:
- เส้นผ่านศูนย์กลางกระสวย: กระสวยจ่ายออกมีเส้นผ่านศูนย์กลางหน้าแปลนตั้งแต่ 400 มม. ถึง 630 มม. โดยมีความจุลวดสูงถึง 500 กิโลกรัม ทองแดงหรืออะลูมิเนียมต่อกระสวย สำหรับการตีเกลียวตัวนำขนาดใหญ่ เส้นอาจประกอบด้วยโรเตอร์หกหรือสิบสองตัว โดยแต่ละอันมีกระสวยหลายอัน
- ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางลวด: เครื่องสามารถประมวลผลสายไฟแต่ละเส้นได้ตั้งแต่ประมาณ 0.5 มม. ถึง 5.0 มม เส้นผ่านศูนย์กลาง โดยมีช่วงเฉพาะขึ้นอยู่กับตัวกั้นลูกกลิ้งและการตั้งค่าตัวปรับความตึง
- การควบคุมความยาวของเลย์: ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสมัยใหม่ เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์s บรรลุความยาวเลย์ตั้งแต่สั้นเพียง 30 มม. ถึงมากกว่า 500 มม. ปรับได้ผ่านหน้าจอสัมผัส HMI ความยาวของชั้นจะซิงโครไนซ์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์กับตัวยกขึ้น เพื่อรักษาอัตราส่วนให้คงที่ แม้ว่าล้อม้วนเก็บจะเต็มและเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพเปลี่ยนแปลงไป
- การบิดก่อนและหลังการขึ้นรูป: สำหรับตัวนำอัดแน่น เครื่องจักรอาจติดตั้งหัวบิดก่อนซึ่งจะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกเล็กน้อยกับเส้นลวดที่ป้อน และแม่พิมพ์หรือลูกกลิ้งหลังการขึ้นรูปที่อัดตัวนำตีเกลียวให้เป็นรูปวงกลมหรือปล้องสุดท้าย ตามเอกสารทางเทคนิคที่นำเสนอในการประชุมประจำปีของ IWMA การประยุกต์ใช้กำลังหลังการขึ้นรูปของ 2 ถึง 4 กิโลนิวตัน สามารถเพิ่มปัจจัยการเติมได้อีก 3%
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์
อะไรคือความแตกต่างระหว่างการพันเกลียวของดาวเคราะห์และการพันเกลียว?
การตีเกลียวเป็นกลุ่มจะบิดสายไฟทั้งหมดเข้าด้วยกันในคันชักหรือกรงที่หมุนได้เพียงตัวเดียว โดยไม่ต้องควบคุมตำแหน่งของเกลียวแต่ละเส้น ซึ่งส่งผลให้เกิดการเรียงแบบสุ่มและความผิดเพี้ยนของสายไฟอย่างมาก ก เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ในทางกลับกัน จะควบคุมตำแหน่ง ความตึง และแรงบิดของสายไฟทุกเส้นอย่างแม่นยำ ทำให้เกิดการวางจุดศูนย์กลางที่ได้รับการจัดลำดับสูงโดยไม่มีการบิดภายในเป็นศูนย์ การพันเกลียวแบบมัดใช้สำหรับตัวนำแบบยืดหยุ่นที่มีต้นทุนต่ำ ในขณะที่การพันเกลียวแบบดาวเคราะห์สงวนไว้สำหรับสายไฟและสายเคเบิลข้อมูลที่มีความน่าเชื่อถือสูง
เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์สามารถผลิตตัวนำอัดแน่นได้หรือไม่?
ใช่ และมักเป็นวิธีที่นิยมใช้กัน เนื่องจากลวดได้รับการจัดเรียงในรูปทรงที่มีศูนย์กลางที่สมบูรณ์แบบโดยไม่มีแรงบิดเป็นศูนย์ สายไฟจึงมีขนาดกะทัดรัดสม่ำเสมอมากขึ้นภายใต้แรงกดดันของแม่พิมพ์หรือลูกกลิ้งที่มีรูปทรง ก เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ การติดตั้งหัวบดอัดสามารถลดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำลง 8% ถึง 12% ในขณะที่ยังคงรักษาพื้นผิวที่เรียบและไม่มีช่องว่าง ซึ่งช่วยลดปริมาณฉนวนและวัสดุป้องกันที่จำเป็นในขั้นตอนการอัดขึ้นรูปที่ตามมาได้อย่างมาก
วัสดุใดบ้างที่สามารถแปรรูปบนเครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ได้
เครื่องได้รับการออกแบบให้รองรับสายไฟทั้งที่เป็นเหล็กและไม่ใช่เหล็ก รวมถึงทองแดงอบอ่อน ทองแดงดึงแข็ง อลูมิเนียม โลหะผสมอลูมิเนียม ลวดเหล็กชุบสังกะสี และสแตนเลส การเลือกใช้วัสดุขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้าย: ทองแดงและอะลูมิเนียมสำหรับการนำไฟฟ้า และเหล็กกล้าสำหรับความแข็งแรงทางกลในตัวนำเหนือศีรษะ (ACSR) และเชือกลวด ข้อกำหนดที่สำคัญคือลวดต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยืดสม่ำเสมอเพื่อรักษาความตึงที่สม่ำเสมอทั่วทั้งไส้กระสวย
คุณจะรักษาความตึงที่แม่นยำบนเครื่องควั่นดาวเคราะห์ได้อย่างไร?
แป้นวางกระสวยแต่ละอันมีเบรกเสียดทานเชิงกลแบบปรับได้หรือตัวปรับความตึงแม่เหล็กไฟฟ้าแบบแอคทีฟ ความตึงเครียดจะถูกตั้งค่าเป็นค่าปกติระหว่าง 1 และ 10 นิวตัน ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดและความแข็งแรงของผลผลิต ถ้าแรงดึงต่ำเกินไป สายไฟจะหลวมและตัวนำจะมีความเสถียรทางเรขาคณิตต่ำ หากสูงเกินไป สายไฟอาจคอลงหรือแตกหักได้ การสอบเทียบระบบปรับความตึงเป็นประจำด้วยเครื่องวัดความตึงแบบมือถือถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เนื่องจากความตึงที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างไส้กระสวยเป็นสาเหตุหลักของความผิดปกติของความยาวของการวาง
เนื่องจากความต้องการระบบส่งกำลังและการสื่อสารข้อมูลที่มีความจุสูงและเชื่อถือได้ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เครื่องพันเกลียวดาวเคราะห์ ยังคงเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตสายเคเบิลขั้นสูง ความสามารถในการส่งตัวนำที่สมบูรณ์แบบทางเรขาคณิตที่ปราศจากแรงบิดไม่สามารถจับคู่ได้โดยวิธีการตีเกลียวที่เร็วกว่าแต่แม่นยำน้อยกว่า ด้วยการลงทุนในเทคโนโลยีดาวเคราะห์ ผู้ผลิตสายไฟและสายเคเบิลทำให้มั่นใจได้ว่าตัวนำที่สำคัญที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง และเครือข่ายการสื่อสารของเราจะทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมานานหลายทศวรรษภายใต้สภาวะที่มีความต้องการมากที่สุด
