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《廣西電力雜志》2016年第4期

摘要：

為了提高500kV輸電線路檢修工作效率，對現(xiàn)有多種手搖絞磨的構(gòu)造及省力原理進(jìn)行分析，研制出一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的輕型手搖絞磨，并提出了“上傳下放”的作業(yè)方法。現(xiàn)場應(yīng)用效果表明，輕型手搖絞磨重量輕、便于攜帶、安裝靈活，應(yīng)用輕型手搖絞磨和“上傳下放”作業(yè)方法能安全、高效地完成500kV直線塔“I”形絕緣子串的更換。

關(guān)鍵詞：

線路檢修；絕緣子串；手搖絞磨；作業(yè)方法

絞磨主要用于牽引或起吊重物，按動力類型可分為機(jī)動絞磨和手搖絞磨兩大類。因絕緣子及金具荷載較大，無論從結(jié)構(gòu)還是從操作便捷性來說，現(xiàn)有的手搖絞磨均無法滿足超高壓輸電線路檢修作業(yè)的要求。因此，目前在500kV輸電線路整串絕緣子的更換作業(yè)中，主要使用具有良好操控性及穩(wěn)定牽引力的機(jī)動絞磨將整串絕緣子起吊、下放。但機(jī)動絞磨體積、重量大，而絕緣子串更換作業(yè)現(xiàn)場多處于偏僻的崇山峻嶺，行車?yán)щy，機(jī)動絞磨的搬運(yùn)工作極其困難，此外，機(jī)動絞磨工作中產(chǎn)生的噪音給塔上、下工作人員之間的溝通帶來干擾。隨著超高壓輸電線路運(yùn)行年限逐年增長，以及受雷擊閃絡(luò)或爬距不足等環(huán)境因素影響，絕緣子出現(xiàn)自爆、劣值、閃絡(luò)等損傷情況日益增加[1]，500kV直線塔絕緣子串整串更換作業(yè)次數(shù)也逐年增加，針對機(jī)動絞磨存在的不足，有必要研制一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的手搖絞磨。

1輕型手搖絞磨的研制

1.1省力傳動機(jī)構(gòu)

為了達(dá)到省力的效果，現(xiàn)有手搖絞磨的傳動機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動，主要采用的齒輪傳動方式及其優(yōu)缺點(diǎn)分析見表1[2-3]。通過對現(xiàn)有多種手搖絞磨的省力傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，本文研制的輕型手搖絞磨包括磨盤和固定支座兩大部分，傳動方式采用少齒差傳動，具有體積小、重量輕、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)及承載力大等特點(diǎn)。少齒差行星齒輪由1個(gè)外齒輪和1個(gè)內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副，采用漸開線齒形，內(nèi)外齒輪齒數(shù)差為1～5個(gè)。輕型手搖絞磨內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，其主要包括行星齒輪、中心齒輪、系桿和偏心輸出機(jī)構(gòu)。中心齒輪與磨盤的磨輥固定，磨輥通過2個(gè)軸承與中心軸固定后連接固定支座，系桿與行星齒輪相連并連接偏心輸出機(jī)構(gòu)，行星齒輪與中心齒輪嚙合并相對中心齒輪偏心。傳動時(shí)行星齒輪不僅公轉(zhuǎn)而且自轉(zhuǎn)，偏心輸出機(jī)構(gòu)作為兩平行軸之間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的聯(lián)軸器，將行星齒輪的轉(zhuǎn)矩輸送出來。這種設(shè)計(jì)增大了傳動的力矩，達(dá)到省力提升重物的效果。外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括端蓋、磨盤和固定支座，端蓋通過銷釘與磨盤固定，系桿與端蓋有棘輪裝置自鎖，絞磨只能正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn)。

1.2軸承與鍵

軸承是輕型手搖絞磨的主要零件之一，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。軸承的工作能力取決于機(jī)械強(qiáng)度和調(diào)心能力。軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成，內(nèi)、外圈分別用于與軸頸、軸承座裝配，保持架可均勻地隔開滾動體。軸承應(yīng)便于安裝和維護(hù)，并具有良好的制造工藝。為了提高軸承耐磨性及接觸疲勞強(qiáng)度，軸承材料選用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻鋼，淬火后表面硬度不低于60HRC[4]。齒輪作為軸承配套使用的零件，也選擇鉻鋼為材料。鍵通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定，工作時(shí)靠鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、對中性較好等優(yōu)點(diǎn)。鍵的截面尺寸由軸承的直徑d確定。鍵的長度一般由輪轂的長度確定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。導(dǎo)向平鍵由輪轂的長度及其滑動距離確定，輪轂的長度一般取1.5～2倍軸承直徑[5]。

1.3安裝附件結(jié)構(gòu)

根據(jù)手搖絞磨安裝位置與線路鐵塔主材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了輕型手搖絞磨的安裝附件，如圖2所示。安裝附件采用靈活連接方式，能隨塔材尺寸的大小進(jìn)行調(diào)整，只需2顆螺栓即可實(shí)現(xiàn)固定，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方式簡單，易操作，受力穩(wěn)定。

1.4強(qiáng)度校核分析

對研制的輕型手搖絞磨進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)，得到其安全系數(shù)為2.5，額定荷載為5kN，而500kV直線塔Ⅰ形整串絕緣子最大重量為3.35kN，因此手搖絞磨的機(jī)械強(qiáng)度完全滿足絕緣子更換作業(yè)的要求。

2作業(yè)方法

2.1“上傳下放法”原理

在常規(guī)500kV交、直流輸電線路直線塔Ⅰ形絕緣子整串更換作業(yè)中，采用機(jī)動絞磨作為牽引裝置，下放舊絕緣子與起吊新絕緣子的作業(yè)是分開進(jìn)行，下放、起吊的牽引力為整串絕緣子的重量。采用輕型手搖絞磨更換直線塔Ⅰ形絕緣子串作業(yè)時(shí)，在不改變牽引繩受力方向的情況下，舊絕緣子串下放的同時(shí)起吊新絕緣子串，即主牽引繩牽引端經(jīng)過轉(zhuǎn)向滑車后使主牽引繩承力方向變換為手搖絞磨受力，作業(yè)人員利用手搖絞磨和傳遞繩控制新、舊絕緣子串的上傳、下放。此方法即“上傳下放法”，其示意圖如圖3所示。

2.2作業(yè)步驟

下放的舊絕緣子串重量大于或等于上傳的新絕緣子串時(shí)，在更換過程中，手搖絞磨起制動作用。主要作業(yè)步驟如下：

（1）布置現(xiàn)場，根據(jù)要更換的絕緣子串選擇塔腿的主材，安裝好手搖絞磨。

（2）塔頭電工將傳遞繩滑車與主牽引繩滑車分別掛在橫擔(dān)絕緣子串掛點(diǎn)施工孔中，塔頭電工與導(dǎo)線端電工配合，收緊手搖葫蘆，通過手搖葫蘆和導(dǎo)線鉤提升導(dǎo)線，將絕緣子串受力轉(zhuǎn)移到葫蘆上，導(dǎo)線端電工取出碗頭掛板與導(dǎo)線聯(lián)板相連的螺栓，導(dǎo)線端電工利用傳遞繩系牢舊絕緣子串尾端。

（3）主牽引繩牽引端通過塔腿處轉(zhuǎn)向滑車至手搖絞磨受力，手搖絞磨受力至磨輥搖不動時(shí)用卡鞘將磨盤自鎖，利用小滑車組使主牽引繩牽引端受力，合力提升塔頭端整串絕緣子，將掛點(diǎn)承力全部轉(zhuǎn)移到主牽引繩，使掛點(diǎn)處的球頭掛環(huán)處于松馳狀態(tài)，塔頭端電工取出與球頭掛環(huán)相連的螺栓，其示意圖如圖4所示。

（4）地面電工用主牽引繩上的八字扣勾上綁在新絕緣子的無頭繩索圈，手搖絞磨操作人員解開磨盤自鎖卡鞘，慢慢反轉(zhuǎn)手搖絞磨磨輥，地面電工利用主牽引繩尾端和傳遞繩控制新、舊絕緣子串運(yùn)動方向，同時(shí)下放舊絕緣子串和上傳新絕緣子串。

（5）舊絕緣子串下降至距地面約1.5m時(shí)，地面電工利用傳遞繩尾端，沿水平方向拉舊絕緣子串，增大舊絕緣子串觸地前所消耗牽引繩端行程長度，使新絕緣子串盡可能升高，塔頭電工將球頭掛環(huán)與直角聯(lián)板用螺栓連接就位，并裝上螺桿上的銷釘。

（6）導(dǎo)線端電工采用螺栓連接碗頭掛板與導(dǎo)線聯(lián)板，并裝上R（W）銷及螺桿上的銷釘。

（7）檢查新絕緣子串絕緣子碗頭開口朝向及R（W）銷安裝到位情況，確認(rèn)符合要求后，將手搖葫蘆受力完全松開，轉(zhuǎn)移到新絕緣子受力，手搖沖擊新絕緣子串，確認(rèn)受力良好后，拆除工器具。

（8）人員下塔，檢查塔上無遺留物，作業(yè)終結(jié)。

3應(yīng)用效果

2014年12月，檢修人員應(yīng)用輕型手搖絞磨及“上傳下放法”順利完成了500kV南玉Ⅱ線239—244號桿塔共27串玻璃絕緣子的帶電更換，作業(yè)時(shí)間節(jié)省約2h，搬運(yùn)人數(shù)減少2人，工作效率得到提高。

4結(jié)語

本文研制的輕型手搖絞磨重量輕，便于攜帶，安裝靈活，與“上傳下放法”配合使用更換絕緣子串時(shí)僅需增設(shè)1組小滑車組，所需工器具簡便易搬運(yùn)，現(xiàn)場布置變化小，主牽引繩、傳遞繩更換靈活，不受場地條件限制。實(shí)踐證明，輕型手搖絞磨和“上傳下放法”配合使用，可順利、高效地完成直線塔Ⅰ形整串絕緣子的更換工作，適應(yīng)于多種停、帶電作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T741—2010，架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程[S].

[2]高虹亮，侯金華，董軍，等.新型架空線路檢修用手搖絞磨的研制及應(yīng)用[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（1）：37-40.

[3]戴紅娟，周紅良，曾勵.少齒差行星齒輪傳動技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].機(jī)械工程師，2005，36（12）：32-33.

[4]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011.[5]張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

作者:袁震 侯俊 李昌甫 樊長海 單位:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司