內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)升降座地式改造

陳 震, 白 坤，劉 濤，劉利平

(遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽(yáng) 110021)

內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)升降座地式改造

陳 震, 白 坤，劉 濤，劉利平

(遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽(yáng) 110021)

通過(guò)對(duì)內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿的技術(shù)改造，內(nèi)懸浮改為座地式，人工絞磨提升，升降變幅改為液壓自動(dòng)頂升，自動(dòng)升降變幅，人工拖拽旋轉(zhuǎn)改為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，增大不平衡力矩，增長(zhǎng)回轉(zhuǎn)半徑，提高了抱桿性能和安全性，改變了原抱桿組立輸電線路鐵塔安全性差、施工人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等不足，并滿足組立特高壓輸電線路鋼管塔的要求。改造對(duì)充分利用已有抱桿、減少購(gòu)置投入、節(jié)約施工成本、有效提高施工裝備水平具有重要的實(shí)際意義。

內(nèi)懸浮；雙搖臂抱桿；技術(shù)改造；座地式；自動(dòng)旋轉(zhuǎn)升降

1 問(wèn)題概述

目前特高壓交流輸電線路工程鐵塔尤其是鋼管塔，根開大(19.050～29.23 m)、外形高(98～140 m)、橫擔(dān)長(zhǎng)(有的達(dá)到67 m)、塔材重(平均每基200 t左右，最大單件重達(dá)5.9 t)，給施工單位組塔作業(yè)帶來(lái)了一系列的難題，施工環(huán)境愈發(fā)惡劣，山區(qū)、丘陵、高原、無(wú)人區(qū)作業(yè)，抱桿工作半徑不斷擴(kuò)大，對(duì)施工組塔所用的抱桿提出了更高的要求[1-2]?，F(xiàn)鋼管塔組立使用的抱桿多是落地雙平臂抱桿、落地單動(dòng)臂塔機(jī)，安全性高，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、底座自動(dòng)升降提升、自動(dòng)水平移動(dòng)或自動(dòng)變幅，施工效率高(15～20 t/d)，但存在自身重量大(一般在60 t以上)，價(jià)格高(150萬(wàn)元/套左右)，山地運(yùn)輸需索道，組裝、拆解工作量大等不足[3-4]。

內(nèi)懸浮搖臂抱桿分立組塔方法, 也具備組立特高壓工程鐵塔的功能，采用內(nèi)拉線固定桿身，施工占地面積小，可隨著鐵塔高度的提高而不斷提升，無(wú)需續(xù)接桿身，而且具有自身重量輕(一般在10 t左右)，價(jià)格低(20萬(wàn))的特點(diǎn)[5-6]。但這種抱桿組立鋼管塔時(shí)，由于塔材較重，抱桿不平衡力矩較小，隨著鐵塔的提高，抱桿的穩(wěn)定可靠性較差，只要一根鋼絲繩松弛或兩臂吊重平衡較大，就會(huì)引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，因此使用安全性要求高，施工隊(duì)伍、指揮操作人員必須熟練配合，稍有疏忽發(fā)生安全隱患幾率較大,此外重物升降、變幅以及抱桿的提升利用機(jī)動(dòng)絞磨人工操作，旋轉(zhuǎn)需人工拖拽，不但勞動(dòng)力使用多，而且施工效率低(7～10 t/d)，因此內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿雖然重量輕、價(jià)格低但組立特高壓輸電工程鋼管塔還存在一定的不足[7-8]。

遼寧省送變電工程公司現(xiàn)有2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿：總高63 m，吊重2×5 t，搖臂長(zhǎng)15 m，自重只有8.5 t，不平衡重量250 kg。質(zhì)量輕，運(yùn)輸方便，適合角鋼塔的組立，但組立鋼管塔存在安全性差，施工效率低等不足。公司承建的特高壓輸電線路工程組立鋼管塔的抱桿不足，落地雙平臂抱桿購(gòu)買150萬(wàn)元/套，外租每天1 800元/套(工期集中時(shí)難以租到)。如何發(fā)揮現(xiàn)有的這2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿，使其能夠安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)適用于特高壓線路工程鋼管塔組立是研究的目的。

2 改造內(nèi)容

為充分利用現(xiàn)有資源，節(jié)省費(fèi)用，把現(xiàn)有的2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿，改造成2套座地式雙搖臂抱桿。主要解決方案如下。

a.高度。一套利用現(xiàn)有的2套高度為63 m的內(nèi)懸浮抱桿的900 mm×900 mm標(biāo)準(zhǔn)節(jié)合并成120 m高度落地雙搖臂抱桿；另一套利用已有的1 000 mm×1 000 mm的抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)改造成120 m高的落地式雙搖臂抱桿。

b.提升。由內(nèi)懸浮機(jī)動(dòng)絞磨提升改造為安全可靠的座地液壓自動(dòng)頂升結(jié)構(gòu)。

c.旋轉(zhuǎn)。由人工拖拽旋轉(zhuǎn)改造為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

d.起吊、變幅。由依靠機(jī)動(dòng)絞磨、人工改造為自動(dòng)起吊、變幅。

e.搖臂回轉(zhuǎn)半徑。由原15 m增加到19 m，提高長(zhǎng)橫擔(dān)鐵塔的適應(yīng)能力。

f.計(jì)算桅桿、吊臂強(qiáng)度，增大不平衡力矩，提高使用安全性。

g.拉力大小具有監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，能夠有效控制兩側(cè)拉力，確保受力平衡。

2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖

設(shè)計(jì)計(jì)算提高抱桿整體承載力；提高橫擔(dān)安裝能力，增大搖臂長(zhǎng)度；改造回轉(zhuǎn)塔身，增大回轉(zhuǎn)支撐軸承，提高不平衡力矩；設(shè)計(jì)加工套架及頂升機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)液壓頂升等。

2.2 研制過(guò)渡節(jié)

由于原內(nèi)懸浮抱桿回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)截面與現(xiàn)有抱桿截面尺寸對(duì)不上，不能直接連接，所以研制過(guò)渡節(jié)使旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)截面和現(xiàn)有的1 000 mm×1 000 mm抱桿截面可靠連接，如圖1所示。 該過(guò)渡節(jié)有效地將2個(gè)不同截面的抱桿連接在一起。

圖1 研制過(guò)渡節(jié)

2.3 研制液壓提升機(jī)構(gòu)

套在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的外面，利用套架頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，如圖2所示。采用雙油缸下頂升座地形式的套架，套架可分拆為3個(gè)框架及若干腹桿，各零件之間用銷軸與螺栓連接，套架主體部分高度8 m。

采用積木式承壓基礎(chǔ)，可重復(fù)利用，面積2 m×2 m?；A(chǔ)上設(shè)置有十字梁底架，用于連接塔身以及套架。

抱桿的提升由原來(lái)利用機(jī)動(dòng)絞磨、已組立好的鐵塔、滑輪組實(shí)現(xiàn)，需要絞磨多、人員多、效率

圖2 研制的套架

低、安全性差。改造液壓提升后，利用液壓油缸頂升抱桿，從底部一節(jié)節(jié)裝入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)實(shí)現(xiàn)抱桿的提升。設(shè)計(jì)制作了液壓工作站來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓油缸的伸縮。

2.4 改造桅桿、增長(zhǎng)搖臂

經(jīng)計(jì)算桅桿的頂端強(qiáng)度不夠，為此把頂端段去除，在桅桿的底部增加1節(jié)，滿足強(qiáng)度要求；搖臂長(zhǎng)由原來(lái)的16 m增加到19 m，經(jīng)計(jì)算可以滿足要求，在根部第1、2節(jié)中間制作一段3 m長(zhǎng)搖臂段實(shí)現(xiàn)搖臂增長(zhǎng)。

2.5 改造起吊及變幅鋼絲繩路徑

原內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿的起吊及變幅鋼絲繩在抱桿內(nèi)部行走，由于使用中抱桿不增減，鋼絲繩不影響使用。改造為落地式結(jié)構(gòu)后，抱桿在底部要不斷的增加，起吊及變幅鋼絲繩就不能在抱桿內(nèi)部行走，必須走在外部，不影響主抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的增加且要滿足搖臂又可轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.6 改造回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

由人工拖拽旋轉(zhuǎn)改造為電氣自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，利用按鈕就可自動(dòng)完成旋轉(zhuǎn)，安全性高，穩(wěn)定性好，如圖3所示。

圖3 研制電氣自動(dòng)旋轉(zhuǎn)

2.7 改造吊鉤

原吊鉤重量較輕，約200 kg，重物卸載后依靠自身重量難以落到地面，需要人工用繩向下用力拽，而且易旋轉(zhuǎn)，給使用造成一定的困難，影響施工效率。研究后增大了吊鉤的重量為700 kg，同時(shí)在吊鉤的兩側(cè)增加了防旋轉(zhuǎn)臂，這樣依靠自重能迅速落地，同時(shí)用2根繩子控制吊鉤也防止了旋轉(zhuǎn)，提高了施工效率。

圖4 改造的自動(dòng)化升降變幅

2.8 升降、變幅系統(tǒng)改造

原有升降、變幅需4臺(tái)機(jī)動(dòng)絞磨，人員12人。改造后使用卷?yè)P(yáng)機(jī)，如圖4所示，1人操作就可完成升降、變幅作業(yè)，所需人員、機(jī)具大大減少，效率提高。

2.9 拉力監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

為保證兩側(cè)吊裝力平衡、穩(wěn)定提升抱桿和穩(wěn)定變幅，研究加裝起吊、變幅提升系統(tǒng)的拉力大小監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。旁壓式傳感器如圖5所示，無(wú)需串入鋼絲繩，只是用弧形構(gòu)件壓靠在鋼絲繩等受力索具上，不作為受力工具，不損傷受力索具，可以隨時(shí)安裝和拆卸，使用方便，安全可靠。拉力傳感器既可以在自身直接數(shù)字顯示拉力數(shù)值，也可以無(wú)線傳輸將拉力數(shù)值傳至手持機(jī)上無(wú)線集控，以保證其差值始終處于可接受的安全范圍內(nèi)，超出設(shè)定范圍，該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員應(yīng)立即暫停組立施工。

圖5 10 t旁壓式無(wú)線集控拉力測(cè)量?jī)x

3 測(cè)試試驗(yàn)

樣機(jī)委托浙江省建設(shè)機(jī)械集團(tuán)有限公司、國(guó)家建筑承建機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了結(jié)構(gòu)應(yīng)力試驗(yàn)檢測(cè)，測(cè)試了10點(diǎn)，最大危險(xiǎn)應(yīng)力點(diǎn)安全系數(shù)為2.1，經(jīng)檢測(cè)該樣機(jī)的的檢測(cè)結(jié)果符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 實(shí)際應(yīng)用

由內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿改造的120 m高度的落地雙搖臂抱桿，應(yīng)用到公司承建的1 000 kV浙北—福州和淮南—南京—上海特高壓交流輸變電工程線路工程中，應(yīng)用效果良好。在使用中，隨著電力塔高度的不斷提升，抱桿的起升高度也需要不斷提高。抱桿的升高采用液壓下頂升接長(zhǎng)的方法，使用頂升套架，利用液壓油缸把底座以上的抱桿全部提升3 m后，在下部再安裝1節(jié)3 m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，以此逐步提高，如圖6所示；自動(dòng)變幅、起吊如圖7所示；自動(dòng)旋轉(zhuǎn)如圖8所示。

圖6 抱桿液壓提升接長(zhǎng)方法

圖7 利用卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)變幅和起吊

圖8 利用電氣自動(dòng)旋轉(zhuǎn)

實(shí)際應(yīng)用證明，利用該抱桿組立鐵塔，較原內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿穩(wěn)定性大大提高，提升結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，達(dá)到落地雙平臂抱桿的功能，且重量輕、價(jià)格低，適合特高壓交流輸電線路工程鋼管塔的組立，避免了利用內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿由于施工隊(duì)伍應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏，難以安全使用，存在安全隱患較大的不足。綜合比較各種抱桿的重量、價(jià)格、使用性能等，該抱桿優(yōu)勢(shì)較大，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

主要技術(shù)參數(shù)如下：最大起升高度為120 m；最大工作幅度由15 m提高到19 m；最大起重量由2×5 t提高到2×6 t；不平衡重量由250 kg提高到1 800 kg，提高7.2倍；回轉(zhuǎn)角度為雙向±110°；變幅角度為0°～85°；起升、變幅機(jī)構(gòu)由人工操作機(jī)動(dòng)絞磨改為電動(dòng)自動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由人工拖拽改為電動(dòng)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)；提升機(jī)構(gòu)由機(jī)動(dòng)絞磨人工提升改造為液壓油缸底部頂升。與同類抱桿比較如表1所示。

表1 與同類抱桿對(duì)比表

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿進(jìn)行技術(shù)改造，變?yōu)榻M立特高壓鋼管塔需要的落地式雙搖臂抱桿，場(chǎng)地適應(yīng)性好，占地小，提高了使用安全性，降低了施工難度，提高施工效率2倍以上，勞動(dòng)力減少9人且勞動(dòng)強(qiáng)度降低，加速了施工工期，減小了施工成本，安全經(jīng)濟(jì)性好。因此使用技術(shù)改造方法充分利用現(xiàn)有抱桿升級(jí)提高性能以適應(yīng)特高壓建設(shè)的需求，對(duì)盤活閑置資產(chǎn)、避免機(jī)具外租和外購(gòu)、節(jié)省施工成本，具有重要意義，該技術(shù)升級(jí)改造方法及改造的抱桿具有良好的推廣應(yīng)用前景。

[1] 1 000 kV 架空送電線路鐵塔組立施工工藝導(dǎo)則：Q/GDW 155—2006 [S].

[2] 電力建設(shè)安全工作規(guī)程(2)：架空電力線路：DL 5009. 2—2004 [S].

[3] 1 000 kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范：Q /GDW 153—2006 [S].

[4] 鄭曉廣，李君章. 特高壓線路鐵塔幾種組立施工方法[J]. 電力建設(shè)，2009，30(4)：39-43.

[5] 李慶林. 特高壓輸電線路鐵塔組立的方案選擇[J]. 電力建設(shè)，2007，28(3)：29-33.

[6] 陳 勇，萬(wàn)啟發(fā)，谷莉莉，等. 關(guān)于我國(guó)特高壓導(dǎo)線和桿塔結(jié)構(gòu)的探討[J]. 高電壓技術(shù)，2004，30(6)：38-41.

[7] 劉萬(wàn)東，鄭曉廣，李君章. 特高壓線路施工新技術(shù)的應(yīng)用[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(10)：83-89.

[8] 偉 敏. 座地式四搖臂抱桿分解組塔施工工藝[J]. 電力建設(shè)，2008，29(1)：29-33.

Transformation on Automatic Rotating Lifting Seat of Internal Suspension Double Rocker Arm

CHEN Zhen，BAI Kun，LIU Tao，LIU Liping

( Liaoning Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company, Shenyang, Liaoning 110021，China)

Through the technological transformation of internal suspension double rocker arm, the inner suspension type is transferred seat type, manual lifting and the lifting amplitude are changed into hydraulic automatic lifting, automatic lifting amplitude, manual drag rotation is changed into automatic rotation which increases the unbalance torque and the gyration radius, improves the performance and security, changes many problems such as low safety of original holding rod group high-voltage transmission line tower, high labor intensity and low efficiency. It can meet the requirements of the erection for ultra high voltage transmission line steel tower. The transformation has important practical significance for full using of existing arms, reducing purchase investment, saving construction costs and effectively improving the level of construction equipment.

internal suspension; double rocker arms; technical transformation; seat type; automatic rotating lifting

TM754

A

1004-7913(2017)01-0058-05

陳 震(1976)，男，博士，高級(jí)工程師，從事輸電線路施工技術(shù)工作。

2016-08-25)