提高WZT30型一線張力機最大持續張力的研究

李健 金海明 劉暢 陳匯 劉艷洞

摘 要：針對WZT30型一線張力機老化、難以正常工作的現象，對其進行技術改造，提高其最大持續張力，保障電力工程中放線施工的需要。

關鍵詞：張力機；持續張力；最大化

1 WZT30型張力機中存在的問題

北京送變電公司現有WZT30型一線張力機7臺，最大持續張力為25kN，隨著施工難度的不斷增加，已經無法滿足現階段施工的要求，主要表現如下：

對包含大跨越、連續跨越的放線區段進行大截面牽引繩展放的過程中，由于張力不足，造成牽引繩弛度過低，無法順利展放。從安全角度講，牽引繩馳度過低，很容易導致牽引繩和防護網或者跨越架發生摩擦，增加施工中的不安全因素，威脅安全生產。由于WZT30型一線張力機在使用上存在局限性，很容易造成其它新型一線張力機在施工中調配緊張。如果購買每臺價值18萬元的新型設備，不僅花費較高，而且會對現有資源造成浪費。一線張力機的液壓油的正常工作溫度為20-70℃，而WZT30型一線張力機的液壓油溫經常達到80℃，超過正常的工作溫度。在對有跨越的區段展放?26、?28的大截面牽引繩時，要求一線張力機的最大張力能達到35kN，而WZT30型一線張力機的最大張力只有25kN。以?26的牽引繩為例，在檔距為500m、滑車距地面30m的情況下，張力為25kN時牽引繩的弧垂最低點距地面只有2m，張力為35kN時為3m。

因此，我們決定對原有的WZT30型一線張力機進行技術改造，提高其最大持續張力，將最大持續張力提高至35kN，以滿足現階段放線施工的需要。

2 WZT30型張力機張力不足的原因分析

2.1 張力機輸出功率低

在經過長期工作后，該張力機的齒輪泵功率降低，進而導致張力輪轉速降低，同時使得輸出扭矩變小，進而導致張力機輸出功率降低。此外，減速機減速比變小也會引起輸出扭矩變小，導致張力機的輸出功率降低。

2.2 液壓閥出現故障

液壓閥故障會導致張力無法調整到最大值，也無法提高其最大張力。而液壓閥堵塞或者液壓閥出現損壞是導致液壓閥出現故障的主要原因。

2.3 液壓油粘度低

導致液壓油粘度低的主要原因有2個，一是液壓油的型號不對，沒有選用本張力機所使用粘度的液壓油。二是合格的液壓油由于在長時工作后溫度升高，導致粘度降低。

3 現場要因確認

要因確認一：機手操作不當。通過對現場機手的隨機抽查，未發現違規操作的情況。因此，機手操作不當，確認為非要因；要因確認二：尼龍瓦片摩擦系數不足。經前往多處施工現場，檢查使用同樣尼龍瓦片的一線張力機的使用情況，在牽引繩的展放過程中，未發現鋼絲繩溜線等問題，說明此種尼龍瓦片的摩擦系數足夠。因此，尼龍瓦片摩擦系數不足確認為非要因；要因確認三：液壓油型號使用不對。液壓油的選擇主要取決于系統啟動的工作溫度和所使用泵的類型，選擇適合的粘度是非常重要的，粘度太大，液壓系統能量損失大，系統效率低，油泵吸油困難；粘度太小，油泵內滲漏量大，容積損失增加，同樣降低系統效率。為在容積效率和機械效率之間求得最佳平衡，液壓油最佳粘度指數應在90以上，經測量我們所使用的液壓油粘度符合這個要求。因此，液壓油型號使用不對卻認為非要因；要因確認四：散熱不好。經過試驗證明，提高風扇馬達壓力和轉速，風扇轉速提高，散熱效果更好。因此，散熱不好確認為非要因；要因確認五：液壓元件泄漏，通過對液壓系統進行拆檢，未發現有泄漏的液壓元件，重新組裝后進行試驗，最大持續張力仍然為25kN。因此，液壓元件泄漏確認為非要因；要因確認六：液壓閥損壞。拆檢閥板及內部元件，并未發現液壓閥體有損壞。因此，液壓閥損壞確認為非要因；要因確認七：液壓閥堵塞。在拆檢液壓閥的過程中發現閥體內部有異物，造成閥芯無法正常回位，導致了液壓系統壓力無法正常建立，影響了張力機的張力調節。因此，液壓閥堵塞確認為要因；要因確認八：減速機減速比小。通過公式推導確認減速機減速比與張力的比例關系，設F為最大張力，T1為減速機輸出扭矩，T2為張力輪上的扭矩，減速機傳動比為i1，齒輪組的傳動比為i2，則有：

T1=（9550P/nout）* η

nout=nin/ i1

T2=T* i2

F= T2 /R=9500P*η* i1 * i2 /（nin*R） （公式 1）

通過公式1可以看出，一線張力機張力與減速機減速比成正比，在輸入功率相同的情況下，減速比越大，最大持續張力越大；反之減速比越小，最大持續張力越小。因此，減速機減速比小確認為要因；要因確認九： 齒輪泵功率低。由公式1可知，一線張力機的輸出張力與減速機的輸入功率成正比，而減速機的輸入功率就是齒輪泵的輸出功率，因此我們可以得出齒輪泵輸出功率和張力成正比。因此，齒輪泵功率低確認為要因。

4 提升張力機最大持續張力的對策

找出影響最大持續張力的原因后，對相關要因進行改進。

對策實施一：清洗液壓閥，清除堵塞物，針對張力機液壓系統壓力無法正常建立的情況，技術員將信息反饋給架線隊，要求架線隊對張力機液壓系統壓力閥進行檢查，清除堵塞物。結論：清洗后張力機液壓閥可以正常工作，系統壓力可以建立，最大持續張力恢復正常。

對策實施二：更換減速機。對張力機的傳動系統進行力學計算，確定減速機的型號。參數計算如下：第一級齒輪傳動比：i=156/22=7.09，張力輪上的最大扭矩：M輪max=35000×1.2/2=21000 N·m，張力輪的最大轉速：n輪max=5000/（1.2×3.14×60）=22.1 r/min，減速機輸出的最大扭矩：M減出max=21000÷7.09=2961.9 N·m，減速機最大輸出轉速：n減出=22.1×7.09=156.6 r/min，根據以上的參數，我們選用型號為GFB05T2-18的減速機，其減速比為18，額定輸出扭矩為3500 N·m。

對策實施三：通過計算選取新型齒輪泵，達到最大持續張力要求，泵的最大輸入扭矩：Mmax=2961.9÷18=164.55 N·m，泵的最大轉速：nmax= n減出*i=156.6×18=2818.8 r/min，泵的最大輸入功率：Pmax=Mmax*ω=164.55×2118.8×2π/60=36.491kW，泵的進出口最大壓差：Δp=164.55×20.4×3.14×0.85÷52=17.2 Mpa，泵的排量應滿足如下條件：q≥45.16ml/r。選擇型號為ALPA3A-D-40-S1-FG+ALPP3A-D-40的齒輪泵，其排量為26ml/r，轉速為33 00r/min，額定工作壓力為25Mpa。采用兩個齒輪泵串聯的方式，其排量可以達到52ml/r。

由于新的齒輪泵與減速機的連接端面不匹配，我們設計專用的過渡接盤、連接花鍵軸等，保證了齒輪泵的安裝精度。

圖1 接盤圖紙

5 結語

對策實施后我們分別對多個施工現場的Φ26、Φ28的牽引繩展放情況進行了檢查，WZT30一線張力機最大持續張力均達到35kN，而且在展放過程中牽引繩對地距離均符合要求。

參考文獻：

[1] 侯建明，孟昭清.張力機智能控制系統研究與工程應用[J].電力建設.2013（10）：118-123.

[2] 孟昭清，張志強，黎正文.牽引機智能協同操作系統研究[J].電力建設.2010（05）：53-55.