一種可拆卸、伸縮的電動(dòng)井蓋起吊裝置研發(fā)與設(shè)計(jì)

符德宇，鄒 宇，陳恒龍，謝振俊，郭子培，蒙翔宇

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司欽州供電局，廣西 欽州 535000）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化的進(jìn)程發(fā)展飛速，地下電纜慢慢取代架空線，城市地下電纜的鋪設(shè)也越來(lái)越多。電纜鋪設(shè)的地域被稱作為電纜走廊，一般來(lái)說(shuō)，每間隔一段距離就會(huì)設(shè)置一個(gè)電纜井，而電纜井必須用到蓋板。以某供電局為例，管轄范圍內(nèi)共有30 805 km電力線路，其中電纜長(zhǎng)度為24 981 km（電纜化率為81%），電纜井74 943個(gè)。

在開(kāi)展地下電纜作業(yè)過(guò)程中，須要打開(kāi)電纜井蓋后才能開(kāi)展作業(yè)，但很多井蓋由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有檢修，導(dǎo)致傳統(tǒng)的開(kāi)啟手段不能有效的打開(kāi)井蓋。在每次的計(jì)劃工作維修時(shí)，打開(kāi)井蓋都須要耗費(fèi)很多時(shí)間和人力，不僅維修效率受到影響，更存在一定的安全隱患[1-2]。

1 情況介紹

根據(jù)南方電網(wǎng)公司Q/SCG 210124-2009《中低壓配電運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施細(xì)則》中巡視周期要求：10 kV電纜線路需每月開(kāi)展一次巡視。假設(shè)巡視一個(gè)電纜井須要打開(kāi)2塊電纜井蓋板進(jìn)行觀察，供電局每月設(shè)備巡視須要打開(kāi)電纜蓋板149 886塊。

目前電纜井蓋起吊有3種方式，一種是采用大型吊車，將井蓋吊起。吊車工作時(shí)占地面積大，不便于在施工面積較小的場(chǎng)合使用，且過(guò)于耗費(fèi)人力物力；另一種方式是完全依賴人工，至少4名施工人員使用人力將其抬起，用鐵鍬撬開(kāi)和回位，手動(dòng)將電纜井蓋拉起。然而大部分地方的電纜井蓋安裝使用時(shí)間較長(zhǎng)，受雨水、泥土等影響，井蓋與井蓋的圈被侵蝕成為一個(gè)整體，使用普通的井蓋鉤無(wú)法正常開(kāi)啟，特別是在梅雨季節(jié)，僅投入一兩名操作人員是難以打開(kāi)電纜井蓋的。并且因電纜井蓋的蓋板重量較大，依靠人工起吊時(shí)容易出現(xiàn)摔落，從而導(dǎo)致蓋板破損或砸傷操作人員，存在著極大的安全隱患。還有一種方式是采用市場(chǎng)上的小型起吊工具，起吊重量有限，采用2個(gè)掛鉤掛在井蓋板的開(kāi)孔上的方式，仍需人工手搖輔助起吊，人工手動(dòng)調(diào)整掛鉤位置，容易損傷井蓋，安全性低。依據(jù)當(dāng)前電纜發(fā)展的實(shí)際情況，不管采用以上哪種方式都須要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力，適用范圍小。

2 設(shè)計(jì)思路

為提高電力企業(yè)的電纜維護(hù)便利性，提高實(shí)際施工的效率，縮短搶修的時(shí)間，減少停電的時(shí)間。在現(xiàn)實(shí)工作中，亟須一種模塊化的電動(dòng)井蓋起吊工具，該模塊設(shè)計(jì)最重要的是可以降低電纜井蓋開(kāi)啟的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)模塊化的電動(dòng)井蓋起吊工具的研制，進(jìn)一步有效地解決電纜井蓋開(kāi)啟的難題[3]。

2.1 承重部分設(shè)計(jì)

裝置采用可拆卸、門型結(jié)構(gòu)，可伸縮的起吊橫杠，裝置整體自重約25 kg，占地面積約0.5 m2。在橫杠材料環(huán)節(jié)，結(jié)合研發(fā)設(shè)計(jì)需要，可以選取環(huán)氧玻璃鋼圓管，其管徑為80 mm，壁厚為3 mm，同時(shí)出于強(qiáng)化吊裝受力因素的考慮，須要將陰陽(yáng)耦合螺母應(yīng)用于橫杠銜接位置。另外，考慮到蓋板寬度層面的需求與要求，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體施工來(lái)針對(duì)橫杠節(jié)數(shù)加以選取。在有關(guān)支撐架環(huán)節(jié)，其主要?jiǎng)t是借助于環(huán)氧玻璃鋼板來(lái)加以無(wú)縫焊接，并且基于吊裝蓋板升降方面的相關(guān)要求來(lái)進(jìn)一步設(shè)計(jì)鋼板厚度。在吊裝行程及裝置高度設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到蓋板厚度情況，其最高起吊為0.3 m。

在蓋板被裝置起吊的過(guò)程當(dāng)中，由于其為1～2 t的承重，因此，結(jié)合研發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)際需要，可以選取利用方型鋼管（厚8 mm）所焊接的方形金屬支撐底座（長(zhǎng)0.7 m，寬0.45 m），并且還要加貼鋼板于其上方。另外，須要考慮設(shè)計(jì)的適用性，比如分離裝置活動(dòng)套環(huán)與吊裝鋼鉤，吊裝鋼構(gòu)能夠調(diào)節(jié)抓鉤長(zhǎng)度等。

2.2 底座部分設(shè)計(jì)

須要利于移動(dòng)，設(shè)計(jì)好相應(yīng)的滾輪裝置以及推車把手，使相關(guān)操作者可以更好地移動(dòng)支撐架與底座。

在綜合分析比較不同底輪方案后，出于實(shí)際控制的施力、穩(wěn)定等效果因素方面的考慮，在具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)選取“前2小輪 + 后2大輪”方案。

裝置主要是依據(jù)電機(jī)的定理來(lái)做整體的設(shè)計(jì)，操作應(yīng)用非常的靈活，并且不需要操作人員和電纜井蓋板進(jìn)行一個(gè)實(shí)際的接觸，可以說(shuō)使用新型的電纜蓋板快速開(kāi)啟工具相對(duì)傳統(tǒng)的起吊方式有著更為安全的和靈活的特點(diǎn)，裝置整體上是比較輕巧的。這是一種快速開(kāi)啟電纜井蓋板的工具，分為起吊部分與操作部分。操作部分包括2個(gè)用于放置在地面上的小車底座，在每個(gè)底座上都會(huì)設(shè)置有一個(gè)矩形門架，分別連接4個(gè)滾輪，滾輪為萬(wàn)向輪，滾輪配有固定卡扣，門架頂部設(shè)有電機(jī)，電機(jī)銜接部分設(shè)有伸出去的觸手架，觸手架尾端為滑輪，支撐起吊絲桿的重量及控制其上下移動(dòng)；起吊絲桿的門型框架上設(shè)有滑動(dòng)模塊，滑動(dòng)模塊可在起吊絲桿上可靈活移動(dòng)，各有吊鉤鉸接。操作部分包括控制箱與操作手柄，控制箱與起吊部分連接，內(nèi)含電池，作為整個(gè)裝置的主控核心；操作手柄與控制箱為無(wú)線操控，可遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行相應(yīng)上下左右等指令。

裝置在使用過(guò)程中不需要施工人員與電纜井蓋板產(chǎn)生直接接觸，操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人，擺脫原始人工操作方法，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)井蓋起吊和復(fù)蓋操作，可降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，消除施工中存在的安全隱患。且裝置為可拆卸結(jié)構(gòu)，攜帶方便，使用時(shí)占用面積小，依據(jù)井蓋起吊類型智能識(shí)別起吊點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)起吊寬度，方便靈活，適用于行人蓋板、行車蓋板等場(chǎng)合[4-5]，實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 電動(dòng)井蓋起吊工具實(shí)物圖

3 電動(dòng)井蓋起吊工具的主要功能和優(yōu)點(diǎn)

針對(duì)該模塊化的電動(dòng)井蓋起吊工具的主要功能、特點(diǎn)具體如下：

電動(dòng)/手動(dòng)龍門架、承重結(jié)構(gòu)、操作手柄，能有效解決使用不便、有安全隱患等問(wèn)題，能夠高效地打開(kāi)帶孔電纜井蓋板并實(shí)現(xiàn)復(fù)蓋，一方面增強(qiáng)了工作人員的工作效率，一方面能夠極大地減少開(kāi)蓋時(shí)間，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，采用該起吊裝置要比傳統(tǒng)方法至少提速10 min。具有良好的應(yīng)用推廣前景。裝置主要材料包括鋼管、鋼筋、圓鋼、軸承、無(wú)線控制模塊、主控模塊、電源管理模塊、電機(jī)模塊等。

電動(dòng)/手動(dòng)龍門架處于裝置兩側(cè)，裝置底部安裝了萬(wàn)向輪，這樣在打開(kāi)后能夠?qū)崿F(xiàn)快速移動(dòng)，同時(shí)裝置還設(shè)置了自鎖功能，通過(guò)制動(dòng)來(lái)避免裝置隨意滑動(dòng)。中間部分為電機(jī)結(jié)構(gòu)及手動(dòng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)含電池，作為整個(gè)裝置的主控核心，有電源時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起吊，如戶外突發(fā)無(wú)電源時(shí)可手動(dòng)升起起吊，通過(guò)兩側(cè)的手搖輪把支架升高，這能夠適用于各種場(chǎng)合；頂部為螺栓接頭，與承重結(jié)構(gòu)相連。

承重結(jié)構(gòu)為“工”字的鋼材，包括承重桿、滑動(dòng)吊絲桿，既保證了強(qiáng)度，同時(shí)也不會(huì)太重，吊絲桿可隨意滑動(dòng)，根據(jù)不同井蓋吊起點(diǎn)準(zhǔn)確地掛到開(kāi)孔上。

操作手柄連接電動(dòng)/手動(dòng)龍門架中部的電機(jī)結(jié)構(gòu)，用于控制并執(zhí)行相應(yīng)上下指令，避免施工人員與電纜井蓋板產(chǎn)生直接接觸，減少被擠手、砸腳，蓋板不慎掉入井中等情況的發(fā)生。

4 電動(dòng)井蓋起吊工具的應(yīng)用情況

4.1 該裝置方便快捷

使用本開(kāi)啟工具可以最大程度省力，可以輕松地使用本裝置提升窖井蓋；

利用萬(wàn)向輪，可輕松實(shí)現(xiàn)窖井蓋提升后的移動(dòng)，并可利用其自鎖功能實(shí)現(xiàn)裝置的制動(dòng)，防止隨意滑動(dòng)；

本開(kāi)啟工具框架式設(shè)計(jì)，攜帶方便，只需1人用手提就可以將本工具帶到各個(gè)施工場(chǎng)地；

起吊部分為純機(jī)械機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，制作方便、易于推廣。

工作原理：模塊化的電動(dòng)井蓋起吊工具采用電機(jī)原理，工作人員不須要接觸到電纜井蓋板，不僅操作方便、輕巧靈活，更有著較高的安全性[6]。

4.2 該裝置的安全性能高

安裝簡(jiǎn)單、方便攜帶。該起吊裝置構(gòu)成較為簡(jiǎn)單，主要包括1根橫桿、2個(gè)帶液壓式千斤頂及支架。在具體施工中，只須結(jié)合電纜井蓋板的大小放置支架即可，而且支架配有滾輪，調(diào)整時(shí)非常方便，起吊結(jié)束后能夠輕松拆卸。

方便操作、省時(shí)省力。該起吊裝置與以往的人工打開(kāi)電纜井蓋相比，節(jié)省了人力和時(shí)間，在具體操作時(shí)只需兩位工作人員，大于5 min即可完成電纜井蓋的起吊[7]。

4.3 該裝置通用性強(qiáng)

該裝置的適用范圍比較廣，比較常見(jiàn)的電纜井蓋板都能夠適用，而且在使用過(guò)程中不需要工作人員接觸井蓋板，這樣就避免了夾手、砸腳等問(wèn)題。

根據(jù)需求設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)單快捷地將電纜井蓋板起吊挪位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，運(yùn)輸、組裝和拆卸都十分方便快捷，降低工作人員的工作強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可拆卸、伸縮的電動(dòng)井蓋起吊裝置研發(fā)工作以及設(shè)計(jì)思路，對(duì)該裝置的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)、操作模式和裝置的各項(xiàng)便捷優(yōu)點(diǎn)等應(yīng)用前景進(jìn)行了介紹，該模塊化的電動(dòng)井蓋起吊工具具有非常好的推廣和使用價(jià)值，可全面地提高電力企業(yè)的電纜維護(hù)、檢修便利性，提高實(shí)際電纜施工的效率，縮短搶修的時(shí)間，減少停電的時(shí)間，最大程度上降低電力電纜井蓋開(kāi)啟的困難，有效的解決電纜施工檢修人員、操作人員的工作強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。