進(jìn)口牽引機動力系統(tǒng)技術(shù)改造研究

陳 震，王 軍

（遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

進(jìn)口牽引機動力系統(tǒng)技術(shù)改造研究

陳 震，王 軍

（遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021）

進(jìn)口張力架線設(shè)備牽引機存在故障頻繁、動力系統(tǒng)不足、液壓系統(tǒng)老化等安全隱患，不能滿足應(yīng)用要求。結(jié)合該機性能狀況進(jìn)行了綜合評價，分析故障原因，制定了切實可行的方案。通過對動力、機械、液壓、電氣控制系統(tǒng)等進(jìn)行技術(shù)改造，修復(fù)、提高了其性能，避免了設(shè)備的浪費，使固定資產(chǎn)升值，又為其它類似張力架線設(shè)備故障的解決積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗，提供了很好的理論指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗。

進(jìn)口牽引機；動力系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；故障分析；改造提高

張力架線是目前高壓輸電線路建設(shè)國內(nèi)外廣泛采用的施工方法，它具有人工放線或機械牽引放線不可比擬的優(yōu)越性，一套張力架線設(shè)備（牽引機和張力機）性能好壞直接影響施工架線的安全性和工程進(jìn)度［1－3］。2000年以前我國張力架線設(shè)備基本都是從意大利、加拿大等國進(jìn)口，之后隨著消化、創(chuàng)新我國才逐漸有自己的產(chǎn)品［4］。引進(jìn)的一些進(jìn)口張力架線設(shè)備由于使用磨損等原因，存在功率下降，性能不足，安全隱患多和工作效率不高等問題，影響正常使用，面臨報廢的可能。但經(jīng)過分析論證，多數(shù)設(shè)備除了動力性能不足影響使用外，其它部件基本都能正常使用，具有繼續(xù)使用的價值。通過技術(shù)改造，恢復(fù)提高設(shè)備性能和功效，避免設(shè)備閑置報廢，達(dá)到保值、增值，減少外購，節(jié)省費用，促進(jìn)了張力架線施工安全和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

1 問題的提出

現(xiàn)有3臺意大利產(chǎn)已使用10多年的一牽四180 kN牽引機，主要用于500 kV電網(wǎng)張力架線，為電網(wǎng)建設(shè)架線發(fā)揮了很大的作用，但是目前該設(shè)備性能下降，動力不足，故障頻發(fā)，牽引力和牽引速度下降嚴(yán)重。原新機最大牽引力和牽引速度分別為180 kN和5 km／h，現(xiàn)僅為90 kN和2 km／h，性能下降達(dá)50%。速度要求快時牽引力減小，牽引力稍大時速度又太慢，不能滿足正常施工要求。另外尾部后卷線部分存在旋轉(zhuǎn)速度慢，尾部拉力小，鋼絲繩不能纏緊，有一定的安全隱患。目前設(shè)備已經(jīng)不能滿足施工要求，瀕臨癱瘓狀態(tài)。

通過對進(jìn)口3臺牽引機整體狀況綜合研究分析，試驗檢測，故障的主要原因：一是發(fā)動機磨損嚴(yán)重，動力下降；二是輔助系統(tǒng)一些液壓、電氣元件使用較久，性能下降。從整機性能體來看，除動力系統(tǒng)和部分液壓元件有故障外，其它主要機械和液壓系統(tǒng)及管路還能正常工作，能夠繼續(xù)使用，具有很高的修復(fù)價值。如何充分利用進(jìn)口老舊設(shè)備，修復(fù)牽引機性能，避免重新購置，減少資產(chǎn)浪費，延長使用壽命，使固定資產(chǎn)升值，緩解設(shè)備不足的局面，是多數(shù)企業(yè)面臨的問題。

2 故障解決方案

通過對該機綜合研究分析，采用技術(shù)改造，選配發(fā)動機和輔助元件，重新研究設(shè)計動力輸出機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，安裝、修復(fù)液壓元件等措施，能夠修復(fù)動力系統(tǒng)，恢復(fù)牽引機性能，解決存在的故障問題。研究的主要改造技術(shù)方案措施如下。

a.選配發(fā)動機代替原發(fā)動機，恢復(fù)動力系統(tǒng)，使其性能滿足張力架線施工技術(shù)要求。

b.改造機械系統(tǒng)，包括機架、位置等，設(shè)計制作發(fā)動機輸出傳動機構(gòu)，保證與液壓元件連接可靠，同心度符合液壓泵要求，輸出穩(wěn)定。

c.改造液壓系統(tǒng)和液壓管路，保證液壓系統(tǒng)完整，工作安全可靠。

d.改造電氣控制系統(tǒng)，設(shè)計安裝電氣控制元件，保證各種指示儀表工作正常，安全設(shè)置工作有效。

e.改造輔助系統(tǒng)，修復(fù)或選配更換輔助零部件，改善提高散熱效果和后卷線速度慢、尾部牽引力不足的問題。

3 關(guān)鍵技術(shù)改造研究

3.1 動力系統(tǒng)的修復(fù)

3.1.1 發(fā)動機的選擇方案

要求與原機動力性能相同或略有提高，保證使用方便，適合野外作業(yè)，性能穩(wěn)定，滿足施工技術(shù)要求。經(jīng)過分析具體有如下4種修復(fù)方式可供選擇，對比分析如表1所示。

經(jīng)分析方案3更切實可行，匹配計算選購國產(chǎn)發(fā)動機，另外設(shè)計制作連接機構(gòu)，保證可靠、穩(wěn)定傳輸動力。

3.1.2 發(fā)動機的選擇

查閱資料，研究原發(fā)動機特點，匹配計算選擇確定發(fā)動機型號。保證國產(chǎn)發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速與原機技術(shù)參數(shù)相似，性能穩(wěn)定滿足使用要求，外形尺寸和原機基本相同，保證安裝空間。最關(guān)鍵的選擇原則是必須保證所選新發(fā)動機飛輪殼和飛輪與原發(fā)動機相同，可以安裝原分動箱，否則改造將遇到很大困難。因為分動箱前部與發(fā)動機連接，后部連接有5臺液壓泵，必須保證使用原分動箱，如不要分動箱，一是傳動比發(fā)生變化，不能保證液壓泵正常工作，二是發(fā)動機直接連接驅(qū)動5臺液壓泵，也是難以實現(xiàn)的。

a.發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)速選擇。原發(fā)動機為意大利VM柴油發(fā)動機V8130TS60A，風(fēng)冷，額定轉(zhuǎn)速為2 200 r／min，額定功率為213 kW，尺寸：1 465 mm×1 000 mm×1 010 mm。因此選擇的新發(fā)動機必須接近原發(fā)動機技術(shù)參數(shù)。

b.飛輪殼和飛輪的設(shè)計制作。為使分動箱能利用，必須保證更換的新發(fā)動機飛輪殼和飛輪與原發(fā)動機相同。調(diào)查咨詢相關(guān)國內(nèi)產(chǎn)品，類似功率、轉(zhuǎn)速和尺寸的發(fā)動機沒有這種相同的飛輪殼、飛輪。因此必須設(shè)計飛輪殼、飛輪尺寸，新發(fā)動機按圖紙要求制作。通過測量計算，設(shè)計出新發(fā)動機所需要的連接飛輪殼、飛輪圖紙，見圖1。

c.發(fā)動機的選型。查閱了大量國產(chǎn)發(fā)動機，重慶康明斯柴油發(fā)動機M11－C330，水冷，額定轉(zhuǎn)速為2 100 r／min，額定功率為246 kW；尺寸：1 360 mm×833 mm×1 068 mm。水箱厚度為200 mm。這款與原發(fā)動機性能最貼近，尺寸最小。原發(fā)動機為風(fēng)冷，新發(fā)動機為水冷，需安裝散熱系統(tǒng)，但加上水箱后長度要增寬95 mm，高度增加58 mm，寬度滿足要求。按照設(shè)計圖紙，保證飛輪和飛輪殼與原發(fā)動機相同。

3.1.3 機械傳動連接機構(gòu)改造

表1 發(fā)動機4種修復(fù)方式比較表

圖1 設(shè)計繪制的發(fā)動機飛輪殼、飛輪連接圖紙

發(fā)動機選擇后，面臨的困難是：安裝空間有限，如何解決動力輸出機構(gòu)，還有液壓系統(tǒng)、電控控制系統(tǒng)都要改造。

選配的發(fā)動機與原液力傳動箱的連接是改造的難點之一，必須確保發(fā)動機輸出機構(gòu)與分動箱連接可靠、輸出穩(wěn)定，保證連接時發(fā)動機輸出軸和分動箱輸入軸之間無偏心，保證定位準(zhǔn)確。否則會引起動力不平衡現(xiàn)象，影響性能［5］。

重點考慮的是飛輪殼與原分動箱的連接和發(fā)動機動力系統(tǒng)如何傳遞給分動箱。

通過計算，設(shè)計出新發(fā)動機與原分動箱的動力連接齒輪見圖2。制作定位模塊，保證定位準(zhǔn)確，或損壞部件。防止產(chǎn)生偏心產(chǎn)生動力不平衡現(xiàn)象，使新選配的國產(chǎn)發(fā)動機與原傳動箱穩(wěn)妥連接在一起，保證動力輸出穩(wěn)定、可靠。

3.1.4 發(fā)動機及附件安裝

原機為風(fēng)冷發(fā)動機，沒有水箱和散熱系統(tǒng)，體積較小。選購的新發(fā)動機使用的是水冷散熱，體積較大，空間安裝有限，要保證不超高、不超寬，布局合理。

a.發(fā)動機安裝支架制作。新發(fā)動機底座安裝位置發(fā)生了變化，必須根據(jù)新發(fā)動機底座制作安裝架，保證新發(fā)動機安裝穩(wěn)定、牢固。測量尺寸，設(shè)計安裝空間，加工制作安裝支架，保證各底座位置準(zhǔn)確，發(fā)動機不發(fā)生傾斜，通過調(diào)整新發(fā)動機安裝平穩(wěn)。

圖2 設(shè)計新發(fā)動機與原分動箱的動力連接齒輪

b.框架改造。由于新發(fā)動機較原機長、高，因此原框架已不適合，重新制作費用較高且費時，改造是最快和經(jīng)濟(jì)可行的措施。測量各部位尺寸，確定加裝的長度以及去除的長度，改動安裝。

c.散熱器和輔助管件的安裝。散熱器的安裝比較困難，原機長1 465 mm，新機長1 360 mm，散熱器厚度為250 mm，增加145 mm，新發(fā)動機及散熱器安裝后將超出設(shè)備寬度95 mm，必須保證不超寬。分析發(fā)現(xiàn)拆掉散熱器風(fēng)扇護(hù)罩，水箱可以向風(fēng)扇葉片靠近100 mm，正好和設(shè)備寬度一樣。但是存在的問題拆掉風(fēng)扇護(hù)罩是否安全、散熱風(fēng)量是否減少，能否滿足散熱要求。由于發(fā)動機外部有框架，整體被鋼板保護(hù)，因此去掉風(fēng)扇護(hù)罩對安全沒有影響。護(hù)罩具有一定的導(dǎo)風(fēng)作用，經(jīng)過對風(fēng)量進(jìn)行測試，測量結(jié)果顯示風(fēng)量減少不大，滿足散熱要求。可以通過拆掉散熱器風(fēng)扇護(hù)罩解決超長的問題。

散熱器底架的設(shè)計制作。原發(fā)動機無散熱器，因此新機必須新設(shè)計制作底架，保證散熱器和發(fā)動機風(fēng)扇高度一致、對中。為此設(shè)計制作了底架，測量調(diào)試確定安裝位置。

輔助管件的安裝。發(fā)動機、散熱器安裝以后，還有水管、進(jìn)排氣裝置，消音器的安裝等問題。設(shè)計、購料、加工水管連接管。原機由于是風(fēng)冷式的，沒有散熱器，消音器就安裝在新機散熱器的位置，造成新發(fā)動機的消音器無處安裝。經(jīng)過分析研究最后選擇在設(shè)備的前部，位置到發(fā)動機的距離520 mm，較好地解決了距離發(fā)動機過近，熱量不宜散發(fā)的問題，見圖3、圖4。

3.2 電氣控制系統(tǒng)改造

更換發(fā)動機后液壓元件和電氣控制系統(tǒng)發(fā)生了部分變化，為便于保護(hù)發(fā)動機和正常工作，重新裝配發(fā)動機電路連接線及控制機構(gòu)線路，改進(jìn)牽引機各種保護(hù)裝置和指示儀表，按照電氣要求設(shè)計安裝了充電、機油報警、預(yù)熱指示燈、滅火按鈕、轉(zhuǎn)速表等裝置［6］，設(shè)計研制的電氣裝置見圖5，使其能更安全高效工作。

3.3 液壓系統(tǒng)的改造修復(fù)

液壓系統(tǒng)由液壓動力和信號控制2部分組成，一個完整的液壓系統(tǒng)由5個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油，信號控制部分即用于控制液壓系統(tǒng)中的控制元件（即各種閥）動作［7－8］。由于更換發(fā)動機與原發(fā)動機不同，部分液壓元件更換，由于一些液壓元件的型號、位置發(fā)生變化，因此必須改造液壓管路，重新設(shè)計測量液壓管路，進(jìn)行有效連接。

圖3 原發(fā)動機消音器位置圖

圖4 新發(fā)動機散熱器、消音器位置圖

圖5 新設(shè)計安裝的動力電氣控制系統(tǒng)

輔助液壓發(fā)動機的修復(fù)如下。

a.分解檢測損壞零部件。分解尾部鋼絲繩卷繞液壓發(fā)動機及制動器，檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)動機齒輪和制動器摩擦片磨損嚴(yán)重，見圖6，造成制動力不足；發(fā)動機齒輪磨損造成吸油腔和壓力腔泄漏嚴(yán)重，導(dǎo)致壓力和流量減小，二者綜合原因?qū)е潞罄p繞不緊易發(fā)生倒線的危險。

b.加工損壞零部件。測量2個齒輪，繪制加工圖紙。制作加工出2個齒輪，見圖7。

c.裝配檢測。齒輪加工完畢后，更換了所有的密封件，裝配液壓發(fā)動機。維修后經(jīng)檢測最大壓力達(dá)到20 MPa、排量達(dá)到10 cm3／r，達(dá)到規(guī)定的工作壓力16 MPa左右要求。制動力達(dá)到規(guī)定要求值的1.5倍。

重新設(shè)計液壓管路，根據(jù)改造的狀況計算扣壓液壓管，設(shè)計整機液壓管路的型號，布置管路位置和走向，保證流通順暢、外觀整齊，易于維護(hù)檢查。

圖6 制動摩擦片磨損嚴(yán)重圖

圖7 制作加工出2個齒輪

4 改造效果

技術(shù)改造后的3臺意大利一牽四180 kN牽引機機構(gòu)，各系統(tǒng)、外形發(fā)生一定的改進(jìn)（見圖8）。經(jīng)測試合格后，投入500 kV高壓輸電線路工程完成張力架線300 km，性能恢復(fù)，安全性提高，完全滿足使用要求。

圖8 改造前后機構(gòu)變化對比圖（a）——改造前后動力、控制系統(tǒng)；（b）——改造前后外形

實際應(yīng)用表明：

a.設(shè)備牽引機液壓、機械以及電氣控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，發(fā)動機啟動自如，能夠滿足牽引機在大功率全速牽引情況下應(yīng)用；

b.牽引力由原來最大達(dá)到90 kN增大到150 kN，最大牽引速度由原來的2 km／h提高到4.6 km／h，完全滿足了500 kV高壓輸電線路張力架線施工技術(shù)要求，應(yīng)達(dá)到3 km／h，能夠正常應(yīng)用；

c.液壓輔助系統(tǒng)工作正常，可有效進(jìn)行液壓油散熱，后卷線機構(gòu)纏繞力和纏繞速度實現(xiàn)與主牽引同步，提高安全性；

d.控制系統(tǒng)安全有效，各種監(jiān)控指示儀表工作正常；

e.設(shè)備在操作上比原機操作程序簡單、方面、可靠。

5 結(jié)束語

通過對3臺進(jìn)口老舊牽引機性能下降不能正常應(yīng)用的分析研究，找出故障產(chǎn)生原因，設(shè)計制定性能恢復(fù)方案，采取可行措施，通過技術(shù)改造恢復(fù)并提高了性能，僅使用43.5萬元就保證了3臺價值約450萬元的進(jìn)口設(shè)備正常使用，避免了閑置浪費，延長了使用壽命，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

我國2003年前的張力架線設(shè)備基本是進(jìn)口的，這些進(jìn)口設(shè)備應(yīng)用10多年以上，普遍存在性能不足或下降、存在不安全隱患和工作效率不高等問題，影響正常使用，面臨報廢。本文研究修復(fù)進(jìn)口老舊設(shè)備的方法為類似故障牽張設(shè)備性能恢復(fù)和提高安全性積累了技術(shù)經(jīng)驗，提供了很好的理論指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗。

［1］王 政.高壓送電線路張力架線技術(shù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［2］陳 震.意大利513／1張力機改造［J］.東北電力技術(shù)，2002，23（11）：19－21.

［3］陳 震.Q1－3型牽引機液壓系統(tǒng)故障分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（7）：26－29.

［4］蔣平海.架空輸電線路施工機具手冊［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［5］成大先.機械設(shè)計手冊（第5版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

［6］周鶴良.電氣工程師手冊［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［7］姜繼海.液壓與氣壓傳動［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［8］王益群.液壓工程師技術(shù)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

Research on Technical Innovation of Dynamic System for Imported Tractor

CHEN Zhen，WANG Jun

（Liaoning Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company，Shenyang，Liaoning 110021，China）

Imported puller can not meet the needs of application，it may not be safe such as faults frequently，lack of power，aging hydraulic system，etc.In this paper，the performance status of the machine is comprehensively evaluated，the fault reason is analyzed，and the feasible schame is proposed.Imported puller's performance is improved through the technological innovation including power，mechanical，hydraulic and electrical control system.The method provides good references，theoretical guidance and practical experi?ence for the similarity equipment.

Imported tractor；Dynamic system；Hydraulic system；Fault analysis；Reform and increase

TM752

A

1004－7913（2015）09－0053－07

陳 震（1976—），男，碩士，高級工程師，主要從事輸變電工程建設(shè)施工機具研究。

2015－06－30）