廖海銘1,韋增靖1,孫 濤1,王 倫,蔡志國(guó)
(1.廣西南寧供電局,廣西 南寧 530000;2.武漢華儀智能設(shè)備有限公司,湖北 武漢 430000)
隨著供電可靠性的高要求和配網(wǎng)帶電作業(yè)的普及與發(fā)展,農(nóng)網(wǎng)開(kāi)展帶電作業(yè)已經(jīng)成為常態(tài)。一般架空線帶電作業(yè)必須借助登高裝置才能到達(dá)作業(yè)高度,而對(duì)于許多鄉(xiāng)間主道或者城市小道的情況下,帶電作業(yè)絕緣斗臂車(chē)無(wú)法進(jìn)入,或進(jìn)入后無(wú)法展開(kāi),影響了帶電作業(yè)項(xiàng)目實(shí)施。
目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展農(nóng)配網(wǎng)在特殊地形開(kāi)展帶電作業(yè)主要依靠絕緣腳手架和履帶車(chē)式登高車(chē)。絕緣腳手架對(duì)作業(yè)地面平整度有極高的要求,且四角支撐點(diǎn)對(duì)地面寬度有一定的要求;組裝和拆卸比較繁瑣,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,影響作業(yè)效率。履帶式登高車(chē)對(duì)地面的平整寬容度較高,但底盤(pán)支腿同樣需要較寬的路面,且主要在于其售價(jià)非常高,不容易大范圍推廣。
所以研發(fā)實(shí)用、便捷性較高的登高裝置可以有效的幫助農(nóng)配網(wǎng)開(kāi)展帶電作業(yè)項(xiàng)目。
配網(wǎng)線路中,電桿常規(guī)尺寸及埋深見(jiàn)表1所示。
表1 電桿常規(guī)尺寸及埋深
由表1計(jì)算得出登高裝置最高需達(dá)到12 m。考慮到升降梯在絕緣性能滿(mǎn)足的情況下要保證一定的機(jī)械強(qiáng)度,故選用玻璃鋼作為主體材料,桿身尺寸為30 mm×70 mm、厚度4 mm,踏板尺寸為22 mm×56 mm、厚度4 mm,踏板與桿身鉚接而成。梯子寬度45 cm,單節(jié)梯3.3 m,共4節(jié),其中2節(jié)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)包覆件(玻璃鋼)連接成上段,另外2節(jié)用同樣方式連接成下段,上下段內(nèi)側(cè)為滑槽限位連接方式。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示,材料屬性見(jiàn)表2所示。
圖1 升降梯結(jié)構(gòu)
表2 材料屬性
1名工作人員上梯作業(yè),其自重加上所攜帶的工器具及配件合計(jì)100 kg負(fù)載,對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格化后實(shí)施1 000 N的負(fù)載力,其應(yīng)力、位移、應(yīng)變受力分析如圖2所示。
圖2 應(yīng)力、位移、應(yīng)變受力分析
分析數(shù)據(jù)如下表3所示。
應(yīng)力1分析:
Vmax=4.187 e+06 N/m2<1.38 e+08 N/m2即最大應(yīng)力點(diǎn)小于材料的許用應(yīng)力,故滿(mǎn)足應(yīng)力要求。
位移1分析:
Umax=4.304 e+00 mm<5.724 e+00 mm即最大位移點(diǎn)小于材料的許用位移,故滿(mǎn)足位移要求。
應(yīng)變1分析:
Emax=1.931 e-03<2.25 e-03即最大應(yīng)變點(diǎn)小于材料的許用應(yīng)變值,故滿(mǎn)足應(yīng)變要求。
表3 分析數(shù)據(jù)
升降梯上段頂部設(shè)有絕緣操作平臺(tái),材料為環(huán)氧樹(shù)脂澆注板,登高梯每段設(shè)有2個(gè)抱桿裝置,共4個(gè),使用收緊裝置與電桿抱合緊固連接,抱桿裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。
圖3 抱桿裝置結(jié)構(gòu)
抱桿裝置主要作用是將升降梯與電桿連成一體。將梯子受力大部分轉(zhuǎn)移到電桿上,增加作業(yè)人員在梯子上作業(yè)的安全性。
為了保證依靠絕緣抱桿梯進(jìn)行作業(yè)的方便性,特別在梯子下部設(shè)計(jì)了移動(dòng)底盤(pán)。
底盤(pán)結(jié)構(gòu)類(lèi)似四輪小車(chē),底盤(pán)前輪為直徑400 mm的萬(wàn)向馬車(chē)輪,后輪為直徑700 mm的定向馬車(chē)輪,總體滿(mǎn)載承重可達(dá)600 kg,兩側(cè)上部設(shè)置有長(zhǎng)桿扶手;主體材料為熱軋鋼成型,前端中間設(shè)置有抱桿裝置,圓弧直徑400 mm,連接方式為長(zhǎng)螺桿抱桿固定,兩側(cè)下沉處裝有兩套液壓推桿裝置,行程500 mm,推桿連接處帶有連桿套筒底座,通過(guò)控制液壓推桿動(dòng)作可使得連桿套筒從倒伏狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至豎直狀態(tài);尾端設(shè)置有伸縮加長(zhǎng)式支撐桿,支撐桿上有螺栓孔,用于支撐升降梯3 m處的承力點(diǎn),尾端下沉處設(shè)置有控制箱。
絕緣抱桿梯總重量為70 kg,未升起前長(zhǎng)度6 m,為了將如此重量和長(zhǎng)度的梯子快速由倒伏狀態(tài)變成垂直狀態(tài),我們?cè)O(shè)計(jì)了電動(dòng)液壓系統(tǒng)輔助動(dòng)作。系統(tǒng)電源選擇24 V直流供電動(dòng)力電池。液壓模塊電機(jī)選擇2.7 kw、轉(zhuǎn)速2 600 r/min的直流電機(jī)。液壓泵在滿(mǎn)負(fù)載額定轉(zhuǎn)速下液壓泵的排量V=25 mL/r,泵的壓力p=20 MPa。連桿套筒從倒伏狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至豎直狀態(tài)所需時(shí)間為90 s。遙控電機(jī)工作時(shí),驅(qū)動(dòng)液壓泵從油箱吸油,過(guò)流到單向閥同時(shí)采用壓力推動(dòng)液壓缸,在活塞作用下推動(dòng)液壓推桿裝置,壓力傳導(dǎo)到連桿套筒底座從而使得升降梯直立;升降梯工作完成后,遙控電機(jī)使得液壓油在節(jié)流閥和溢流閥的控制下,從電磁閥流回油箱,繼而活塞回縮行程,升降梯從豎立狀態(tài)變?yōu)榈狗鼱顟B(tài)。
1)將升降梯上下段2節(jié)單梯用包覆條分別拼裝,并用M12的螺栓擰緊,上下段通過(guò)導(dǎo)軌滑槽限位。
2)將4套抱桿裝置分別固定在升降梯3.5 m、5.5 m、7.5 m和9.5 m處,伸縮滑輪安裝好,拉繩末端朝下。
3)將底盤(pán)伸縮加長(zhǎng)式支撐桿拉出,升降梯底部插入連桿套筒底座,梯身平躺在車(chē)輛底盤(pán)上,支撐桿螺栓孔插入螺栓與梯身固定。
4)將底盤(pán)推至電桿合適位置并用抱箍將底盤(pán)與電桿緊密抱合。
1)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),遙控將升降梯從水平狀態(tài)動(dòng)作到直立狀態(tài)。
2)工作人員攜帶防墜落裝置緩慢登上升降梯,分別將3.5 m 和5.5 m處的抱桿裝置安裝好。
3)地面工作人員拉動(dòng)升降繩將升降梯升高至12 m高度。
4)梯上工作人員繼續(xù)上行,分別將7.5 m和9.5 m處的抱桿裝置安裝好。
5)梯上工作人員登上絕緣操作平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。
6)作業(yè)完成后,工作人員按照1~9順序逆時(shí)針拆除設(shè)備及回收。
抱桿升降梯依據(jù)GB/T 17620-2008《帶電作業(yè)用絕緣硬梯》標(biāo)準(zhǔn)完成委托試驗(yàn)。部分結(jié)果如表4所示。
表4 抱桿升降梯委托試驗(yàn)結(jié)果
表2結(jié)果證實(shí):抱桿升降梯電氣性能及機(jī)械性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求,能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的需要。
本文介紹了一種配網(wǎng)帶電作業(yè)升降抱桿絕緣梯的設(shè)計(jì)方法。
1)確定采用電動(dòng)液壓系統(tǒng)將升降梯從倒伏狀態(tài)動(dòng)作到直立狀態(tài)。
2)通過(guò)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)值確定總長(zhǎng)12 m的升降梯選用玻璃鋼作為主體材料,桿身尺寸為30 mm×70 mm、厚度4 mm,踏板尺寸為22 mm×56 mm、厚度4 mm,踏板與桿身鉚接而成。梯子寬度45 cm,單節(jié)梯3.3 m共4節(jié)的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足應(yīng)用要求。
3)根據(jù)本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的樣機(jī)根據(jù)GB/T 17620-2008《帶電作業(yè)用絕緣硬梯》標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)了驗(yàn)證試驗(yàn)。