淺談工器具的改進(jìn)對帶電作業(yè)工效的提高——帶電更換500kV輸電線路直線塔單片玻璃絕緣子

鹿秀風(fēng) 常 彥 范 勝

1.山西省臨汾高級技工學(xué)校 山西 臨汾 041000；

2.山西省電力公司檢修公司 山西 太原 030000

0 引言

2012年11月，第八屆全國電力行業(yè)500kV輸電線路帶電作業(yè)職業(yè)技能競賽將在浙江省建德市舉行，山西省電力公司作為一只參賽隊(duì)從2012年6月開始進(jìn)行了為期5個(gè)月的集訓(xùn)技術(shù)攻關(guān)。鑒于集訓(xùn)的目的是為了技術(shù)比武打基礎(chǔ)，做準(zhǔn)備。而技術(shù)比武的評分標(biāo)準(zhǔn)除了工作過程安全可靠，工作流程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)這些基本要求外，工作效率的提高，工作時(shí)間的縮短將成為27支參賽隊(duì)爭奪比武名次、頭銜的重要籌碼。

由于傳統(tǒng)的帶電作業(yè)工器具都是依照常規(guī)化檢修生產(chǎn)和制造的，工器具的安全可靠、輕便實(shí)用作為首要研制標(biāo)準(zhǔn)，但是對于工作效率如何提高到最佳、工作時(shí)間如何縮短到極限并沒有進(jìn)行更加深刻的研究與挖掘，為了適應(yīng)本次比武競賽優(yōu)勝劣汰的機(jī)制要求，將本次帶電作業(yè)比武的團(tuán)體項(xiàng)目——帶電更換500kV輸電線路直線塔單片絕緣子工作的工效最大化，時(shí)間最短化，原來的帶電作業(yè)工器具在未改進(jìn)常態(tài)化使用的基礎(chǔ)之上已不能適應(yīng)競賽比武新形勢下的要求，必須進(jìn)行改良改進(jìn)以爭取每分每秒，最大限度縮短作業(yè)流程的時(shí)間才能有機(jī)會(huì)在比武中創(chuàng)造佳績。

1 工器具簡介

1.1 作業(yè)設(shè)備簡介

為了能在比賽中取得佳績，山西代表隊(duì)模仿浙江建德市的比賽場地設(shè)備按照1：1相同標(biāo)準(zhǔn)建造了一基設(shè)備裝置完全相同的桿塔，

設(shè)備概況如下：

桿塔名稱：500kV橋林5127線4＃塔

塔型：ZTS2酒杯型直線塔

塔高：44米

呼稱高：39米

絕緣子結(jié)構(gòu):懸垂單串玻璃絕緣子

絕緣子型號(hào)JLH－Q160P

絕緣子串長：4.5m

絕緣子串荷重：0.3噸

導(dǎo)線型號(hào)：4＊LGJ－400／35

1.2 作業(yè)方法作業(yè)流程及所需工器具簡介

1）作業(yè)方法：利用托瓶架作業(yè)法更換橫擔(dān)側(cè)第16片劣化絕緣子。

2）帶電更換500kV輸電線路直線塔單片絕緣子作業(yè)流程簡介。

（1）地面電工進(jìn)行工器具組裝、擺放、檢測工作。

（2）核對線路雙重名稱后，塔上電工登塔掛好單滑車。

（3）地面電工依次將緊線絲杠、拉桿、四線鉤、導(dǎo)線保護(hù)繩、滑車組絕緣繩及進(jìn)電位小梯傳遞至桿塔橫擔(dān)工作位置。

（4）塔上1＃電工在塔上合適位置安裝好絲杠、拉桿、四線鉤整套提線裝置，2＃、3＃電工掛好絕緣滑車組、小梯。

（5）等電位電工坐小梯進(jìn)入電位，掛好導(dǎo)線保護(hù)繩，配合1＃電工將提線工具與導(dǎo)線連接好。

（6）塔上電工收緊承力工具，轉(zhuǎn)移絕緣子荷載。

（7）地面電工傳遞絕緣托瓶架至塔上，塔上1＃電工將托瓶架上端與橫擔(dān)連接好，等電位電工將絕緣托瓶架的下端與絕緣滑車連接好。

（8）導(dǎo)線荷載轉(zhuǎn)移后，等電位電工摘開與導(dǎo)線連接的絕緣子，地面電工利用滑車組提升托瓶架至橫擔(dān)處。

（9）塔上電工更換劣化絕緣子片。

（10）更換完畢后按照相反的流程拆除并傳遞工具至塔下，塔上人員下塔，做到工完、料凈、場地清。

3）帶電更換500kV輸電線路直線塔單片絕緣子作業(yè)工器具簡介，如表1所示：

表1 所需主要工器具一覽表

2 工器具改進(jìn)前存在的問題

決定整套作業(yè)流程工作效率和時(shí)間快慢有三個(gè)因素：

1）工作人員的上下塔速度，即工作人員的體能狀態(tài)。

2）工作人員的配合默契程度，即整套流程的研究設(shè)計(jì)是否完善，以及工作人員對工作流程的熟悉程度。

3）工器具是否輕便實(shí)用、拆裝連接的過程能否達(dá)到方便、迅捷。

在集訓(xùn)的過程中，人員體能已經(jīng)達(dá)到了最佳，登塔速度和體能狀態(tài)基本已很難再有提高，而且經(jīng)過長期悉心研究和不斷地探索和改進(jìn)的過程中，基本確定出了一套最優(yōu)化、最省時(shí)的工作流程。在工作人員體力最充沛，狀態(tài)最佳的條件下，在配合默契，發(fā)揮最好的情況下完成整套作業(yè)流程的時(shí)間約為10分30秒。

但是在縱向比較歷屆比武的成績，橫向比較目前27個(gè)隊(duì)伍的現(xiàn)有實(shí)力，10分30秒的速度很難在比賽中奪取佳績。

那么，工器具的改進(jìn)，尤其是能使工器具之間安裝和連接部位方便迅捷的設(shè)計(jì)將成為工作人員體能最佳、配合最默契情況的成績基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高工效的最大突破口。

2.1 絲杠與拉桿連接的方式對工效的影響

鑒于上述作業(yè)流程介紹，作業(yè)時(shí)絲杠與拉桿的連接要求工作人員在橫擔(dān)最外側(cè)絕緣子正上方塔頭完成，工器具未改進(jìn)前，絲杠與拉桿的連接方式是使用一個(gè)直徑12mm，長度約4cm的錳鋼螺栓連接。作業(yè)人員需要在塔頭橫擔(dān)處單手提起重量約20kg的拉桿和四線鉤，俯身下探將拉桿上方連接處在橫擔(dān)下側(cè)位置與絲杠下部連接，另一只手手持錳鋼螺栓插入兩種工具的各自直徑12mm的工作孔內(nèi)。由于高空作業(yè)本身的危險(xiǎn)性，手持重物俯身，不易保持平衡，而且手持錳鋼螺栓短小容易掉落，所以一個(gè)看似簡單的連接動(dòng)作卻需要耗時(shí)約1分30秒左右。改進(jìn)前絲杠頭螺連接前與連接后示意圖，如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前絲杠頭螺栓連接前與連接后示意圖

2.2 托瓶架與橫擔(dān)連接方式對工效的影響

根據(jù)1.2中的工作流程介紹，塔上1＃電工將承力工具安裝完畢后，接下來將進(jìn)行托瓶架在橫擔(dān)側(cè)的安裝，托瓶架與橫擔(dān)的連接方式是采用繩索和掛鉤將兩者相連。在托瓶架上端兩側(cè)各綁扎一段長約40cm，直徑10mm的絕緣繩索，在絕緣繩索前端各綁扎一個(gè)掛鉤。在工具未改進(jìn)之前，采用的是普通可閉鎖式掛鉤，由于閉式掛鉤內(nèi)部區(qū)域所限，即使使用大號(hào)掛鉤也無法直接與橫擔(dān)外側(cè)塔材直接鉤掛，所以在操作過程中，必須將托瓶架兩端的繩索各纏繞兩圈，再將閉式掛鉤和繩索相掛才能完成此項(xiàng)操作。而且操作過程中塔頭部位操作人員需要在高空手持15kg左右的托瓶架，再進(jìn)行纏繞和鉤掛，操作過程十分不易，整個(gè)掛托瓶架的連接過程大約需要1分20秒的時(shí)間。

2.3 拔銷器的使用過程對工效的影響

在1.2中更換劣化絕緣子的操作流程中，塔上工作人員將用到拔銷器這一工具。在拔銷器未改進(jìn)前，操作人員在更換絕緣子時(shí)，需要將拔銷器從攜帶的工具包中取出，拔完銷子后，再將拔銷器放入工具包并拉好拉鎖。由于操作人員在塔上高空作業(yè)，操作時(shí)必須小心翼翼，尤其要防止拔銷器取放過程的高空墜落，經(jīng)測時(shí)，僅這一簡單的從工具包中取放拔銷器過程大約需耗時(shí)12秒。

2.4 滑車組的連接方式對工效的影響

鑒于1.2中的操作流程介紹，滑車組起到的作用有四：第一是幫助等電位工作人員進(jìn)入電位；第二是利用托瓶架將整串絕緣子拉起至橫擔(dān)處；第三是將絕緣子串恢復(fù)原位置；第四是幫助等電位工作人員出電位。

未改進(jìn)前，作業(yè)時(shí)使用的是二二滑車組，即使用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪，不計(jì)消耗大約能省3／4的力，但是地面工作人員將絕緣子拉起至目的位置所拉拽的長度為使用單定滑輪時(shí)的4倍距離。由于進(jìn)入電位和下落托瓶架不需要用力做功，只是控制力度將其快速放入合適位置，所以時(shí)間很短忽略不計(jì)。但是拉起托瓶架和拉工作人員出電位的時(shí)間經(jīng)測算大約各需要30秒和20秒，共計(jì)50秒。

3 工器具改進(jìn)的具體情況及介紹

3.1 絲杠與拉桿連接的方式的改進(jìn)

鑒于2.1所述錳鋼螺栓容易掉落，在高空中俯身難以穿插進(jìn)入工作孔的缺點(diǎn)。 特制了一個(gè)絲杠連接頭和配套專用拔插銷釘，絲杠連接頭一側(cè)內(nèi)部設(shè)置一卡槽，銷釘向外拔出時(shí)，不會(huì)完全脫出，而是被卡槽卡住，正好留下了與拉桿連接的工作位置。避免了手持短小的錳鋼螺栓容易掉落的意外。在塔上連接絲杠和拉桿時(shí)，當(dāng)絲杠和拉桿的工作孔相對準(zhǔn)時(shí)，只需將銷釘一按，絲杠頭另一側(cè)內(nèi)部的卡槽便會(huì)將銷釘鎖緊，連接可靠，如圖2所示。這一改進(jìn)達(dá)到了連接迅捷、安全可靠的效果，大大提高了工作效率。

圖2 改進(jìn)后閉鎖拔插銷釘示意圖

3.2 托瓶架與橫擔(dān)連接方式的改進(jìn)

根據(jù)1.2中所述改進(jìn)前托瓶架與橫擔(dān)連接方式繁瑣，費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)。根據(jù)橫擔(dān)外側(cè)角鋼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特制了兩個(gè)專用掛鉤（如圖3），掛鉤使用長150mm，寬50mm，厚度約3mm的鋼材彎制而成，彎成一個(gè)深度約50mm的扁形掛鉤，操作時(shí)，掛鉤可輕便快捷地將橫擔(dān)外側(cè)角鋼卡住?？紤]到掛鉤受力后機(jī)械強(qiáng)度能否滿足使用要求問題，進(jìn)行了一系列計(jì)算，托瓶架將整串瓶串完全托起時(shí)，整串絕緣子重量為300kg，一側(cè)掛點(diǎn)承受重量為150kg，共有兩個(gè)掛鉤，分擔(dān)到每個(gè)掛鉤的重量為75kg，經(jīng)過機(jī)械試驗(yàn)，掛鉤承受靜態(tài)荷重超過200kg，即使加上2.5倍安全系數(shù)，也能足夠滿足承重要求。由于不需要進(jìn)行繩索纏繞再與其相掛，改進(jìn)后工作人員只需要兩手各持掛鉤，而且可以同時(shí)往橫擔(dān)角鋼一卡，就完成了托瓶架與橫擔(dān)的連接，掛接過程非?？旖荩r(shí)省力。掛鉤掛接如下圖4所示：

圖3 改進(jìn)后托瓶架掛鉤外觀示意圖

圖4 改進(jìn)后托瓶架掛鉤與塔材掛接示意圖

3.3 拔銷器的本體改進(jìn)

由于前期未改進(jìn)拔銷器須使用工具包攜帶，取出和放置過程比較繁瑣，且拔銷器容易高空掉落。為了避免這兩種情況的發(fā)生，特別在拔銷器桿部中間位置焊制一個(gè)長約5cm的狹長型掛鉤，絕緣子起吊到合適位置后，工作人員拔開銷子，需要騰出雙手更換絕緣子時(shí)，可瞬間將拔銷器利用狹長掛鉤卡至塔材角鋼處。并在拔銷器桿上焊制一圓環(huán)，利用一閉式掛鉤和繩索將拔銷器鉤在安全帶上，防止掉落，如圖5所示。這一改進(jìn)省去了工具包可將拔銷器采用鉤掛式直接攜帶，而且更換絕緣子時(shí)可瞬間將拔銷器鉤至塔材上，以前耗時(shí)10多秒的動(dòng)作改進(jìn)后2秒鐘足以完成。

圖5 改進(jìn)后拔銷器示意圖 拔銷器與桿塔掛接示意圖

3.4 滑車組的連接方式的改進(jìn)

改進(jìn)后計(jì)劃使用2－1滑車組，不計(jì)消耗大約能省1／3的力，但是地面工作人員將絕緣子拉起至目的位置所拉拽的長度為使用單定滑輪時(shí)的3倍距離，比原2－2滑車費(fèi)力，但是基于工作人員臂力拉力訓(xùn)練有素，速度不減的情況下比原2－2滑車組省時(shí)1／4,也可在一定程度上提高約12秒的速度。

4 工器具改進(jìn)前后工作效率的對比

1）絲杠與拉桿連接的方式的改進(jìn)前后對比

改進(jìn)前：連接難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，螺栓容易掉落，耗時(shí)約2分鐘。

改進(jìn)后：連接較容易，省時(shí)省力，銷釘無掉落危險(xiǎn)，耗時(shí)約20－25秒。

2）托瓶架與橫擔(dān)連接方式的改進(jìn)前后對比

改進(jìn)前：連接繁瑣復(fù)雜，兩側(cè)掛鉤連接無法同時(shí)進(jìn)行，耗時(shí)約1分20秒。

改進(jìn)后：連接輕便迅捷，兩側(cè)掛鉤可同時(shí)進(jìn)行連接，耗時(shí)約10－20秒

3）拔銷器的本體改進(jìn)前后對比

改進(jìn)前：取出放入工具包程序繁瑣，且容易掉落，耗時(shí)約12秒。

改進(jìn)后：省去工具包，避免掉落危險(xiǎn)，收放自如，耗時(shí)約2秒。

4）滑車組的連接方式的改進(jìn)前后對比

改進(jìn)前：2－2滑車省力不省距，耗時(shí)約50秒。

改進(jìn)后：2－1滑車在臂力足夠情況下省距省時(shí)，耗時(shí)約38秒。

四方面工器具的改進(jìn)總計(jì)可省時(shí)間約3分鐘左右，盡管3分鐘看起來并不多，但是這是在改進(jìn)前工作人員流程配合磨合至最佳，體能狀態(tài)發(fā)揮到極致的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新的提高和突破，為將來能夠在職業(yè)競賽中爭分奪秒、獲得佳績奠定了基礎(chǔ)，具有深遠(yuǎn)的意義。

5 結(jié)語

以本次職業(yè)技能競賽為契機(jī)，對帶電更換500kV直線塔懸垂串單片玻璃絕緣子作業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)踐操作及分析研究。在工作人員體能訓(xùn)練達(dá)到最佳狀態(tài)，流程配合研究訓(xùn)練達(dá)到最合理默契的基礎(chǔ)上，對各種工器具進(jìn)行了研究分析及改進(jìn)，突破了瓶頸，提高了工效，爭取了寶貴的時(shí)間。