變電站落水井蓋裝拆裝置研制

李杰　王應(yīng)芬　王磊　岳泰宏　徐曉琳　胡忠明　沈麗

摘要：針對變電站內(nèi)井蓋較多，專業(yè)人員需要定期打開井蓋查看站內(nèi)排水系統(tǒng)堵塞情況，目前采用的方法是人工對井蓋進行裝拆，過程中井蓋晃動嚴(yán)重，存在較大安全隱患，勞動強度大、工作效率低。本文針對存在的風(fēng)險進行了分析，并提出相應(yīng)的改進措施。

0引言

變電站的排水系統(tǒng)是變電站環(huán)境設(shè)施的重要組成部分，主要承擔(dān)著排出站內(nèi)積水和生活污水的功能。變電站設(shè)備眾多，設(shè)備間聯(lián)系密集，因此在地下布置著數(shù)量龐大、錯綜復(fù)雜的電纜排，而為電纜提供通道的電纜溝由于沉降在地下，往往容易由于地面積水下沉而造成電纜溝內(nèi)積水。如果站內(nèi)排水系統(tǒng)有堵塞，大量的積水不僅腐蝕電纜外套，而且一旦滲入電纜內(nèi)部，就會造成短路事故，極大地威脅著站內(nèi)設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。再者，如果排水系統(tǒng)故障，變電站值守的運行人員產(chǎn)生的生活污水將不能正常排放，一段時間后積累的污水會滋生大量病菌，產(chǎn)生異味，嚴(yán)重威脅站內(nèi)環(huán)境和運行人員的健康。因此，為保證電纜設(shè)備干燥通風(fēng)以及站內(nèi)人員的健康安全，運行人員需要定期打開落水井井蓋對站內(nèi)排水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)施進行檢查。然而，由于落水井井蓋本身很沉重，人力提起井蓋很費力;再加上井蓋與井口接觸緊密，一段時間后會卡澀，僅靠人力難以提起井蓋。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種變電站落水井井蓋裝拆裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站井蓋的裝拆和運輸，減少工作過程的安全隱患，減輕勞動強度，提高工作效率，方便快捷，節(jié)約了人力資源成本。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

在變電站中，電纜溝內(nèi)布置了大量二次電纜，二次電纜的安全對于變電站的設(shè)備安全極其重要，而二次電纜中最多的故障類型為短路和接地。回顧以往二次回路的短路和接地事故原因，很大一部分是由于排水系統(tǒng)癱瘓導(dǎo)致電纜溝積水嚴(yán)重，積水滲入電纜內(nèi)部從而發(fā)生接地和短路，這就要求運行人員定期打開落水井井蓋檢查地下排水系統(tǒng)工作情況。而在檢查過程中，出現(xiàn)了難以避免的工作阻力。一、勞動強度大：變電站井蓋數(shù)量眾多且均為重型鑄鐵雨污水井蓋，單個井蓋直徑690-700mm，凈重34-38kg，連續(xù)提起多個井蓋后，人體手臂肌肉勞累，提重出力隨之下降。二、井蓋銹蝕嚴(yán)重：考慮到常年風(fēng)吹日曬，井蓋邊沿銹蝕后圓弧不規(guī)整，與井口產(chǎn)生卡澀，從而提起井蓋需要克服很大的摩擦力。三、工作耗時且效率低：據(jù)統(tǒng)計，檢查單個落水井的平均耗時為6分鐘，其中裝拆井蓋的平均耗時為4.7分鐘，占整個檢查耗時的78.33%。隨著檢查井蓋的數(shù)量增多，人體肌肉力量因疲勞下降，井蓋裝拆時間延長，工作效率持續(xù)走低;并且對于一些銹蝕嚴(yán)重的井蓋，運行人員沒有能夠開啟檢查。四、安全隱患大：作業(yè)過程中可能出現(xiàn)檢查人員出力過大，肌肉損傷;井蓋提起移動過程中突然掉落砸傷檢查人員;檢查過程中人員墜入井內(nèi)等安全事故。

2 變電站落水井蓋裝拆裝置研制方案

在充分了解落水井井蓋裝拆作業(yè)的難點后，明確了變電站落水井井蓋裝拆裝置研制的一些要點：（1）能夠平穩(wěn)地裝拆井蓋（2）能夠隨作業(yè)地點的轉(zhuǎn)移而移動。通過對以上兩個特性的明確，小組決定將變電站落水井蓋裝拆裝置分為升降機構(gòu)和移動機構(gòu)兩大部分來研制，其中升降機構(gòu)又可分為起重部件、固定部件與連接部件三個小部分來研制，使其實現(xiàn)平地范圍內(nèi)任一工作地點落水井蓋的輕松、簡便、平穩(wěn)裝拆。在選用起重部件時，考慮到變電站落水井井蓋分布較散，不利于電動機構(gòu)搭接電源，因此選用無電源起重部件：再考慮到人體持續(xù)發(fā)力的局限性，必須選用極限提拉力大于井蓋自重和井蓋與井口卡澀而產(chǎn)生的摩擦力之和且人體出力比小的起重部件。綜上，采用油壓千斤頂作為起重機構(gòu)，其擁有載荷巨大、人體出力比極小、操作輕松、安全可靠、輕便等特性。提升井蓋固定部件選擇時則應(yīng)考慮適應(yīng)對稱井蓋孔洞的形狀、穩(wěn)固性等方面，最后采用不銹鋼鐵鉤+碳素鋼T型扣的固定部件。確定了起重部件和固定部件后，對二者之間的連接部件設(shè)計時進行合理分析，要求鏈接材料可靠性高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)起重部件到固定部件之間力的傳動。最終采用碳素鋼橫桿與起重部件螺栓連接+4mm鍍鋅圓環(huán)鐵鏈與固定部件直接連接的設(shè)計，材料方面具有耐腐蝕、耐磨、承重性能高、使用壽命長等特性;而連接方式上橫桿與油壓千斤頂?shù)纳炜s液壓缸通過螺栓連接可以自由旋轉(zhuǎn)適應(yīng)井蓋提孔位置，水平橫桿與下垂的圓環(huán)鐵鏈的組合可以將油壓千斤頂向上頂舉的力轉(zhuǎn)化為固定部件向上提拉的力。設(shè)計移動機構(gòu)時，考慮其為升降機構(gòu)提供放置空間和支持部件，還要具備自由平穩(wěn)的行走能力和方便人力搬運操作的輕便能力，如圖1采用碳素鋼長方形框架式四轉(zhuǎn)輪手推板車，材料方面具有硬度高、耐磨性好、刷漆后可耐腐蝕、原材料簡單易得、成本低廉等特性，能夠良好支撐升降機構(gòu);而長方形框架式結(jié)構(gòu)達(dá)到了節(jié)約材料、輕便的特性;采用四轉(zhuǎn)輪手推板車作為移動機構(gòu)，能夠平穩(wěn)行走、自由轉(zhuǎn)向，方便長距離移動作業(yè)。最終各種大小部件組合構(gòu)成變電站落水井蓋裝拆裝置，全面提升各方面工作的可靠性與有效性，充分發(fā)揮相關(guān)材料的積極作用，全面提升整體的處理工作效果。

圖1

3 制定相關(guān)的對策

在制定對策方面，首先需要制定油壓千斤頂性能要求清單，向廠家進行樣品定制，要求自重不大于5kg、起重范圍大于57kg、操作輕松、安全可靠;繪制碳素鋼橫桿設(shè)計圖，要求長度適應(yīng)井蓋兩孔洞之間的距離，與油壓千斤頂通過螺栓連接，可水平自由轉(zhuǎn)動，兩側(cè)可懸掛鏈條;繪制鍍鋅圓環(huán)鐵鏈設(shè)計圖，要求鏈條與碳素鋼橫桿連接牢固，長度適應(yīng)井蓋裝拆產(chǎn)生的高度差;繪制不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣設(shè)計圖，要求適應(yīng)各種變電站落水井井蓋孔洞形狀，平穩(wěn)抓取井蓋，與鍍鋅圓環(huán)鐵鏈連接牢固;繪制碳素鋼四轉(zhuǎn)輪手推板車設(shè)計圖，要求支撐升降機構(gòu)，平穩(wěn)行走，自由轉(zhuǎn)向;廠家進行樣品制作及加工，應(yīng)用于實驗地點500kV紅河變內(nèi)，進行預(yù)裝實驗和模擬操作實驗，最終進行現(xiàn)場井蓋裝拆作業(yè)。

4 對策實施

在實際使用前需要測試各部件的制作效果，當(dāng)各部件符合要求后，還需要測試部件與部件之間的連接契合度，最終測試裝置整體的性能。1、向廠家提供油壓千斤頂性能需求清單進行樣品定制，樣品到達(dá)現(xiàn)場時進行性能測試，明確具體的應(yīng)用效果，確保樣品符合定制需求及現(xiàn)場起重效果的需求。2、向廠家提供碳素鋼橫桿、鍍鋅圓環(huán)鐵鏈、不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣的原理設(shè)計圖。樣品到達(dá)現(xiàn)場后，逐個進行外觀檢查和力學(xué)實驗。然后進行三部件的組合實驗，要求相互匹配、連接可靠。最后進行現(xiàn)場提取井蓋的實驗，要求不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣與井蓋提孔吻合，能放入井蓋提孔并抓牢井蓋，以人力通過提升碳素鋼橫桿進行井蓋提取實驗，要求實驗過程中三部件不存在斷裂現(xiàn)象且井蓋抓取牢靠。3、向廠家提供碳素鋼長方形框架式四轉(zhuǎn)輪手推板車設(shè)計圖，樣品到達(dá)現(xiàn)場首先進行移動實驗，滿足定制需求后與起重機構(gòu)進行組裝構(gòu)成變電站落水井蓋裝拆裝置。選擇500kV紅河變往期地下排水系統(tǒng)工作情況檢查中能夠正常開啟的井蓋J-01與井蓋銹蝕卡澀嚴(yán)重而未開啟的井蓋J-06進行現(xiàn)場井蓋裝拆實驗，首先要求裝置移動到工作現(xiàn)場要省時省力，將裝置移動到實驗井蓋上方，旋轉(zhuǎn)碳素鋼橫桿使不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣對準(zhǔn)井蓋提孔，用手把不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣抓牢井蓋后，反復(fù)扳動油壓千斤頂扳手，結(jié)果裝置輕松的實現(xiàn)了實驗井蓋J-01與J-06的裝拆工作。

對于此次變電站落水井蓋裝拆裝置的研發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)，運用變電站落水井蓋裝拆裝置后，工作效率大大提高，井蓋開啟成功率能達(dá)到100%，并且良好的規(guī)避了傳統(tǒng)人力裝拆井蓋的安全風(fēng)險，促成了運行人員進行地下排水系統(tǒng)的檢查工作，保證了電纜溝的防汛防潮工作，使二次電纜得到了良好的防護，電纜接地、短路事故沒有發(fā)生，大大降低二次電纜短路和接地故障的概率、可以有效維護機械設(shè)備運行安全性與可靠性，確保變電站的穩(wěn)定運行，減少了電量的損失。