送電線路抱桿拉線收放控制器的研究

盧自強

摘 要：送電線路行業(yè)施工過程中，鋼絲繩在各類施工中是不可缺少的主要工具。如外拉線、內拉線、各種控制繩、制動繩及臨時拉線均會使用鋼絲繩。而桿塔組立時，對于對于鋼絲繩的收、放的控制，一直困擾的我們。特別對組塔施工現場來說，顯的尤為重要，對組塔施工的安全起著決定性作用，為此我們研發(fā)一種成本低廉，又同時具有快速收、放功能的抱桿拉線控制裝置即送電線路抱桿拉線收放控制器，該項目的研究，解決了組塔作業(yè)中，各類拉線和控制繩快速收放時的安全和效率問題。

關鍵詞：快速收放；功能；拉線控制裝置；送電線路拉線抱桿收放控制器

1.研究背景及意義

送電線路行業(yè)施工過程中，鋼絲繩在各類施工中為不可缺少的主要工具。如外拉線、內拉線、各種控制繩、制動繩及臨時拉線均會使用鋼絲繩。而桿塔組立時，對于對于鋼絲繩的收、放的控制，一直困擾的我們。特別對組塔施工現場來說，顯的尤為重要，對組塔施工的安全起著決定性作用。

其中抱桿拉線和控制繩的收、放基本采用兩種方法來完成的。

一種方法是：在拉線放出時，采用滾桶，由人力手動控制緩松放出拉線。在拉線收緊時，采用卡線器輔助手扳葫蘆來收緊。

另一種方法是：采用機動絞磨對拉線進行放出和收緊。雖然機動絞磨能同時完成拉線的收、放功能，但絞磨的使用質量重，不便運輸，所需地錨多，成本又比較高，操作人員也較多。

為此我們建議研發(fā)一種成本低廉，又同時具有快速收、放功能的拉線控制裝置即送電線路抱桿拉線收放控制器；該項目的研究，解決了組塔作業(yè)中，各類拉線和控制繩快速收放時的安全和效率問題。

新研制的抱桿拉線收放控制器具有質量輕，體積小等特點，方便攜帶安裝和使用，提高組塔作業(yè)過程安全性、可靠性，同時可以降低人工使用成本。

2. 國內外研究背景及意義

以內懸浮抱桿組塔為例，做為傳統(tǒng)組塔的主要方式，以其操作簡單、工藝成熟而被廣泛采用。

組塔施工提升抱桿時，拉線調整，多采用滾桶放出，手扳葫蘆收緊的方法。

這種方式以其操作簡單，而被廣泛使用。特別是小型線路施工中，施工隊用一段鋼管兩邊焊接兩個鋼筋耳朵就在現場使用，桿塔組立過程中經常發(fā)生因拉線收放出問題而產生的事故。

我公司在“晉東南-荊門-南陽”特高壓試驗試范工程中，采用44m內懸浮抱桿組塔，曾利用機動絞磨來收放拉線。施工時每角拉線需設置7t主地錨和5t輔地錨各一個，四根拉線共8個地錨，控制拉線就需4臺絞磨，地形較差時絞磨的抬運便成一大難題。

為此我們以研發(fā)抱桿拉線收放控制器為課題，解決抱桿提升時的同步、快速收放以及錨固等方面的問題，適合中小型線路施工，該項目的實施符合國網公司輸電線路工程全過程機械化施工的要求。

目前，國內外還無科研機構、生產廠家研發(fā)和制造此類產品。

3.主要研究內容

結合施工現場的實際情況，對于新型的抱桿拉線收放控制器的研發(fā)，提出需要解決的主要技術難點和難點如下：

主要技術內容：

a）當抱桿拉線收緊時，抱桿拉線收放控制器的受力分析；

b）分析抱桿拉線收緊時，鋼絲繩的受力（抱桿拉線收放控制器受到的拉力）；

c）分析正常一個成人的單臂拉力，是否符合人體力學，簡單使用時人工搖動收緊。

主要技術難點：

a）抱桿提升時，合理速度分析與抱桿拉線收放控制器同步裝置的配合問題；

b）抱桿起吊構件時，抱桿拉線收放控制器的最大受力分析問題；

c）單人操作時，符合人體力學，從而設計抱桿拉線收放控制器內部傳動機構問題。

d）小型簡單化，結構緊湊，將全部減速齒輪結合于磨芯輪內。

4.研究思路與技術路線

根據組塔施工時的工況，拉線收放控制器在抱桿提升時，拉線鋼絲繩纏繞磨芯，隨著抱桿提升速度緩松鋼絲繩，待抱桿就位后，收緊拉線時，使用手板棘輪行星變速機構，通過滾筒旋轉實現拉線的收緊；為減少施工人員勞動強度，計劃改進手柄搬動連接機構，加裝通用充電式電動扳手來實現拉線收緊動作，該裝置體積小、質量輕，可以由單人進行收緊操作，方便攜帶和使用。這樣既安全、又省力，符合國網公司輸電線路工程全過程機械化施工的要求。

5.預期目標

1、產品需單人攜帶、操作簡單、結構緊湊，并有滿足抱桿提升時，拉線快速的溜放、快速收緊功能。

2、替代原來利用滾桶松放線，卡線器卡緊鋼絲繩，手扳葫蘆收緊；或采用機動絞磨放出和收緊的方法。

3、使用該裝置能極大地提高工效，原工作方式一條拉線需5-6個工人完成，采用該裝置后，僅需2個工人即可輕松操作。

6.技術指標

根據施工現場工況分析，制定拉線收放控制器的主要技術指標如下：

7.研究方案

結合國網公司輸電線路工程全過程機械化施工的要求，項目研發(fā)組對于拉線收放控制器重新提出優(yōu)化要求，盡可能小型化、輕量化及自動化，實操作過程中，收緊和放松過程兩人配合即可完成。因此，在2019年1月份與合作單位揚州市振東電力器材有限公司進行多次慎重的研討和修正，于2019年3月初提出重新設計方案。

新的設計方案，在原有技術參數指標的要求下，將一代機的棘輪機構改為星輪式傳動，并將行星式傳動機構置于卷筒內部，以實現小型化，此方案的修改，勢必減輕原本一代機的重量。

此修改方案中，可以通過兩種方式對拉線收放控制器進行操作已達到收緊拉線的目的。一種是通過人力操控手柄進行機械式收緊，一代機的樣機試驗已經達到只需一個成人的單臂操作即可完成，故在修改方案中無需贅述。另一種方案是卸下操控手柄，新方案的拉線收放控制器留有專用的六角接頭，只需連接通用電動扳手，即可實現控制器的自動收緊動作。這樣的修改方案，大大提高了控制器的自動化程度。

該修改方案已經通過理論論證，現已投入試制，2019年4月上旬完成樣機試制，后由揚州市振東電力器材有限公司進行模擬實驗，并根據試驗情況，進行優(yōu)化，直至可以滿足實際施工需求，2019年5月交付施工現場進行工程應用，檢驗效果。

8.小結

通過初步方案的設計和樣機的試用檢驗，以及二次方案的修改，現已完成抱桿拉線收放控制器的結構設計，樣機試制加工完成后，找有資質的權威機構，完成抱桿拉線收放控制器的各項試驗分析，并出具有效試驗報告。

為了能夠滿足抱桿拉線收放控制器的強度需求，設計方案中所有板材均采用Q345B材質，增強控制器架體的整體抗拉強度；同樣控制器架體所用的軸均為40Cr材質，并經過相應的熱處理調質處理增加強度；其余標準件螺栓均采用高強度螺栓，以保證安全可靠。

根據受力分析要求制動張力為50kN，對于磨筒強度的要求就相對較高，對于磨筒的制作，采用后壁無縫鋼管進行精加工，取代傳統(tǒng)鋼鐵鑄造。

為了滿足小型化要求，將傳動機構由卷筒外側轉而置于卷筒內部，受力更加合理可靠。

為了提高設備的自動化程度，修改了手柄設計，可將手柄卸下連接上電動扳手的套筒，即可實現電動收緊，減少人力輸出。

9. 效益分析

送電線路組塔作業(yè)，一般抱桿提升（調整）七次，每次少用兩人，節(jié)約40分鐘，使用該設備組一基塔能節(jié)約8人，節(jié)省5小時，累計節(jié)省約1.6萬元。

10. 推廣前景

該設備在嶺北—洪洞南220kV線路工程的成功應用，已在該工程組塔作業(yè)中廣泛應用，今后將逐步推廣到兄弟單位，最終在國網公司送電線路基建施工現場全面使用。

11. 主要研究結論

抱桿拉線收放控制器操作簡單，能夠滿足抱桿提升時，拉線的快速松放、收緊要求，代替了原有利用滾筒松放線、手板葫蘆收緊線，或者采用機動絞磨進行收放線，極大地提高了工效。

國網公司輸電線路工程全過程機械化施工的要求，是近年來國網公司對于送變電施工企業(yè)不變的要求，機械化施工就意味著更少的人力，更多先進可靠的設備。拉線收放控制器對于減少人力的投入，和對施工安全的提升度有著明顯的提升。

參考文獻：

[1] 潘雪榮主編《高壓送電線路桿塔施工》，北京：水利電力出版社

[2] 岑阿毛編著《架空輸電線路施工技術大全》，寧波出版社發(fā)行

[3] 杜玉清、謝景元《架空送電線路施工技術問答》，中國電力出版社