室內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)輸就位成套工裝研究

李林峰 陳東升 馬守鋒 劉建鋒 高曉莉 張強(qiáng)

【摘 要】室內(nèi)變電站電壓等級(jí)高，配套電氣設(shè)備單件重量大。在安裝時(shí)，主要依靠人工和簡(jiǎn)單的工具，造成運(yùn)輸和就位困難。文章針對(duì)此問題，研究了專用的成套工裝設(shè)備及配套的技術(shù)方案。一套工裝由4個(gè)基本單元構(gòu)成，4個(gè)單元同步運(yùn)動(dòng)。每個(gè)單元都具有平移和舉升功能，并且相應(yīng)的動(dòng)作之間具有連貫性。專用工裝可有效提高設(shè)備的安裝效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】分體式布局;4自由度;液壓頂升;動(dòng)作連貫性

【中圖分類號(hào)】TM621 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）03-0159-02

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，在商業(yè)、生活等用電負(fù)荷密集地區(qū)的用電規(guī)模不斷擴(kuò)大，這就導(dǎo)致了市區(qū)中的變電站等級(jí)越來越高、數(shù)量越來越多、單件設(shè)備重量越來越大。變電站內(nèi)的電氣設(shè)備已從傳統(tǒng)的室外布置逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)安裝，這就造成了原有室外安裝中常采用的就位方式已無法繼續(xù)使用。此外，目前的室內(nèi)變電站在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上逐漸取消了室內(nèi)行吊式起重設(shè)備，而現(xiàn)場(chǎng)安裝人員又缺少安全可靠的搬運(yùn)工具。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文進(jìn)行了專用運(yùn)輸就位成套工裝的研究。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)室內(nèi)變電站的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和現(xiàn)有安裝工具進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，成套工裝須同時(shí)具有移動(dòng)和頂升兩大功能，并且要實(shí)現(xiàn)兩大功能之間動(dòng)作的連貫性。整個(gè)工作流程為行走到電氣設(shè)備指定位置，頂升電氣設(shè)備并就位，帶動(dòng)電氣設(shè)備行走，到達(dá)指定位置后頂升電氣設(shè)備，電氣設(shè)備安裝后卸載并撤離。

在設(shè)計(jì)上，將行走基本單元與頂升機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合。在承載平臺(tái)上設(shè)計(jì)頂升機(jī)構(gòu)固定套，通過固定套與頂升機(jī)構(gòu)殼體端面進(jìn)行安裝限位。頂升機(jī)構(gòu)支腿設(shè)計(jì)為圓管形狀，與固定套同心，保持間隙配合。由于殼體上集成液壓油箱和頂升塊，因此其重量大于支腿座。空載操作時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，支腿座先動(dòng)作。當(dāng)達(dá)到地面后，支腿座上阻力增大，支腿殼體將向上運(yùn)動(dòng)。在接觸到物體時(shí)，支腿殼體上的阻力仍然小于支腿座的阻力，支腿殼體繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到到達(dá)規(guī)定高度。工裝外形圖如圖1所示。

行走機(jī)構(gòu)用于在負(fù)載電氣設(shè)備的自重情況下進(jìn)行平移。由于電氣設(shè)備在室內(nèi)的硬化地面短距離移動(dòng)，行走路況較好。行走機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，采用機(jī)動(dòng)性靈活的輪式行走方式，設(shè)計(jì)為一前兩后三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)。前輪主要用于導(dǎo)向，兩個(gè)后輪主要用于驅(qū)動(dòng)行走。工裝在頂升工況時(shí)，不能安裝前輪，前輪的位置會(huì)影響頂升機(jī)構(gòu)工作。綜合以上兩種工況要求，前輪設(shè)計(jì)為銷軸“活動(dòng)式”連接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠兼顧行走與頂升功能，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作之間的連貫性。承載平臺(tái)外形設(shè)計(jì)為近似等腰梯形造型，承載表面設(shè)計(jì)為平面，以匹配電氣設(shè)備結(jié)合面，并增大表面摩擦。行走機(jī)構(gòu)外形圖如圖2所示。

頂升機(jī)構(gòu)（如圖3所示）用于將電氣設(shè)備舉升到一定高度，并保持住。采用伸縮式液壓缸并配備雙向液壓鎖的結(jié)構(gòu)形式，將手柄上的壓力放大，從而推動(dòng)執(zhí)行油缸將物體舉升。在油缸兩端安裝內(nèi)外套筒，內(nèi)外套筒之間通過接觸面配合，在受載時(shí)筒體受力，油缸自身不受力，因此能夠承受側(cè)向載荷。根據(jù)使用要求，油缸的有效行程設(shè)計(jì)為200 mm。油缸兩端分別設(shè)計(jì)支腿座與支腿殼體。頂升塊安裝圖如圖4所示。

此外，考慮到使用壽命和零件成本，將直接接觸電氣設(shè)備的承載部分單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)零件——頂升塊，其通過螺栓連接裝配在支腿殼體上。頂升塊根據(jù)電氣設(shè)備底座結(jié)構(gòu)——一般為熱軋槽鋼，設(shè)計(jì)為“L”形拖板，其形狀與槽鋼開口相符合，使結(jié)構(gòu)受力均勻。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，頂升機(jī)構(gòu)只需要具有頂升和鎖緊功能，系統(tǒng)流量較小，適合采用開式系統(tǒng)。頂升機(jī)構(gòu)由手動(dòng)液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓缸執(zhí)行動(dòng)作，包括油缸的伸縮和保持。因此，實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作作為液壓系統(tǒng)的主油路。液壓系統(tǒng)原理圖如圖5所示。

4 結(jié)語

本文針對(duì)室內(nèi)變電站現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工需求，研究了適用于室內(nèi)變電站電氣設(shè)備運(yùn)輸就位的專用裝備。它的操作簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，能夠減少人力投入和施工費(fèi)用，通過在鄭州市某室內(nèi)220 kV變電站試用，減少施工人員4～6人，節(jié)省施工經(jīng)費(fèi)約4萬元。按照正常省內(nèi)220 kV變電站每年開工建設(shè)20～30個(gè)市區(qū)室內(nèi)變電站計(jì)算，僅河南省每年該項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化價(jià)值約100萬元/年。隨著室內(nèi)變電站在各個(gè)城市的逐步普及，該專用工裝將具有較大的推廣和應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司基建部.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝（一）施工工藝示范手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5卷）[M].第6版.北京：化工工業(yè)出版社，2016.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]