机器代人剥切打磨 安装电缆接头又快又好

　　随着城市化进程加快，高压电缆设备体量逐年增加。高压电缆接头安装质量是保障电缆安全运行的关键。国网天津市电力公司电缆分公司自主研发了高压电缆接头自动预处理机器人，提升了高压电缆接头安装的效率。

张华(左一)和团队成员在现场使用机器人开展电缆接头预处理。郭斌 摄

　　8月13日，在国网天津市电力公司电缆分公司电缆运检第四中心，电缆运检一班班长张华正在教青年员工使用一台机器人。

　　这台机器人是第四代高压电缆接头自动预处理机器人，由张华带领创新团队研发，实现了高压电缆接头自动化剥切、打磨，使高压电缆接头预处理平均时长由4小时缩减为90分钟，大幅提高了电缆接头安装的效率。

　　用机器人完成电缆接头剥切、打磨一体化操作

　　当前，高压电缆已成为城市电能传输的“主动脉”，其安全运行对保障城市能源安全意义重大。接头处是高压电缆的薄弱部位，接头安装质量不佳可能引发电缆故障。绝缘层与绝缘屏蔽层剥切、绝缘层打磨等接头预处理操作尤其关键。以往，相关操作依靠人工完成，存在作业效率不够高、质量参差不齐等问题，影响电缆接头安装质量。为此，自2021年6月起，张华带领创新团队研发机器人来完成高压电缆接头预处理，提升相关作业质量和效率，降低人工操作存在的安全风险。

　　“电缆在生产过程中会存在线芯偏心或者电缆绝缘层及绝缘屏蔽层外表面非标准圆形的问题。”团队成员魏占朋介绍，“我们在设计机器人时遇到的一个难题就是如何在这种情况下对电缆进行随形剥切。为此，我们专门设计了随形浮动刀架与蜗轮蜗杆传动刀具微量进给机构，实现了刀具沿电缆外表面形状剥切及剥切深度的微量调整，确保不会过度剥切。”

　　随形浮动刀架和蜗轮蜗杆传动刀具配合电力滑环供电系统和数控技术，形成了电缆接头剥切、打磨一体化自动操作模式。2021年12月，第一代高压电缆接头自动预处理机器人研发成功，由剥切打磨模块、旋转机构、轴向行走机构以及控制模块等部分组成，实现了对220千伏和110千伏电压等级电缆接头制作工艺质量的标准化把控。

　　高压电缆接头自动预处理机器人持续迭代升级

　　第一代高压电缆接头自动预处理机器人具备自动剥切、打磨功能，但体积大、重量大，限制了其在作业现场的推广应用。从2022年1月起，张华带领创新团队成员迭代升级高压电缆接头自动预处理机器人，推动机器人从实验室走向施工现场。

　　瞄准小型化、轻量化目标，创新团队采用模块化设计方案，于2022年11月研发了第二代高压电缆接头自动预处理机器人。它的“体重”仅27公斤，比第一代机器人重量轻了66%，体积也大幅缩小，两个人即可搬运。第二代高压电缆接头自动预处理机器人可在工井、沟槽、隧道等多种电缆敷设场景中使用。

　　绝缘屏蔽断口处理是高压电缆接头预处理的核心工艺，要将1毫米厚的绝缘屏蔽层剥切成平滑过渡的斜坡，并且要求断口平齐。“这就像是要把一个台阶改造成一个斜坡。”魏占朋说，“第一代和第二代机器人完成绝缘屏蔽断口处理后还需要人工‘精修’。”为此，创新团队开始研发第三代高压电缆接头自动预处理机器人。他们设计了固定电缆圆心的刀架，保证剥切时进刀基准一致，在此基础上，利用自动退刀装置使绝缘屏蔽层在30毫米长度内平滑过渡。第三代机器人于2023年7月研制成功。

　　为了提升机器人的智能化水平，创新团队采用视觉传感机构与智能控制算法代替机械仿形机构，于今年5月研发出了第四代高压电缆接头自动预处理机器人。它可以实时监测绝缘屏蔽层的剥切状态，消除了电缆绝缘偏心与绝缘屏蔽层厚度不均匀对电缆自动化剥切、打磨作业的影响，实现了绝缘层、绝缘屏蔽层的智能化仿形剥切，使绝缘屏蔽断口操作精度达微米级。

　　“第四代机器人有了‘眼睛’，剥切电缆更精准，向着大范围推广应用迈出了关键一步。”张华说。

　　已在天津50余个作业现场应用

　　创新成果需要走出实验室，接受现场应用的检验。自2022年开始，高压电缆接头自动预处理机器人已经在天津地区50余个作业现场应用。

　　5月7日，在天津市东丽区某110千伏高压电缆检修现场，第四代高压电缆接头自动预处理机器人完成了首次现场应用。第四代机器人使平均剥切精度由人工操作的1毫米提高到0.4毫米，打磨效率提升近60%，大幅提高了电缆接头制作的工艺水平和安装质效。

　　“以天津地区每年平均安装150个电缆接头为例，应用第四代高压电缆接头自动预处理机器人后，每年电缆接头预处理用时可减少375个小时。”张华介绍。

　　目前，高压电缆接头自动预处理机器人相关创新成果已获得国家发明专利授权7项、实用新型专利授权4项。该成果还获评2023年全国职工“五小”优秀创新成果、中国电力企业联合会2023年度电力职工技术创新二等奖。