內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿自動旋轉(zhuǎn)升降座地式改造

陳 震, 白 坤，劉 濤，劉利平

(遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021)

內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿自動旋轉(zhuǎn)升降座地式改造

陳 震, 白 坤，劉 濤，劉利平

(遼寧省送變電工程公司，遼寧 沈陽 110021)

通過對內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿的技術(shù)改造，內(nèi)懸浮改為座地式，人工絞磨提升，升降變幅改為液壓自動頂升，自動升降變幅，人工拖拽旋轉(zhuǎn)改為自動旋轉(zhuǎn)，增大不平衡力矩，增長回轉(zhuǎn)半徑，提高了抱桿性能和安全性，改變了原抱桿組立輸電線路鐵塔安全性差、施工人員多、勞動強度大、效率低等不足，并滿足組立特高壓輸電線路鋼管塔的要求。改造對充分利用已有抱桿、減少購置投入、節(jié)約施工成本、有效提高施工裝備水平具有重要的實際意義。

內(nèi)懸浮；雙搖臂抱桿；技術(shù)改造；座地式；自動旋轉(zhuǎn)升降

1 問題概述

目前特高壓交流輸電線路工程鐵塔尤其是鋼管塔，根開大(19.050～29.23 m)、外形高(98～140 m)、橫擔長(有的達到67 m)、塔材重(平均每基200 t左右，最大單件重達5.9 t)，給施工單位組塔作業(yè)帶來了一系列的難題，施工環(huán)境愈發(fā)惡劣，山區(qū)、丘陵、高原、無人區(qū)作業(yè)，抱桿工作半徑不斷擴大，對施工組塔所用的抱桿提出了更高的要求[1-2]。現(xiàn)鋼管塔組立使用的抱桿多是落地雙平臂抱桿、落地單動臂塔機，安全性高，自動旋轉(zhuǎn)、底座自動升降提升、自動水平移動或自動變幅，施工效率高(15～20 t/d)，但存在自身重量大(一般在60 t以上)，價格高(150萬元/套左右)，山地運輸需索道，組裝、拆解工作量大等不足[3-4]。

內(nèi)懸浮搖臂抱桿分立組塔方法, 也具備組立特高壓工程鐵塔的功能，采用內(nèi)拉線固定桿身，施工占地面積小，可隨著鐵塔高度的提高而不斷提升，無需續(xù)接桿身，而且具有自身重量輕(一般在10 t左右)，價格低(20萬)的特點[5-6]。但這種抱桿組立鋼管塔時，由于塔材較重，抱桿不平衡力矩較小，隨著鐵塔的提高，抱桿的穩(wěn)定可靠性較差，只要一根鋼絲繩松弛或兩臂吊重平衡較大，就會引起整個結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，因此使用安全性要求高，施工隊伍、指揮操作人員必須熟練配合，稍有疏忽發(fā)生安全隱患幾率較大,此外重物升降、變幅以及抱桿的提升利用機動絞磨人工操作，旋轉(zhuǎn)需人工拖拽，不但勞動力使用多，而且施工效率低(7～10 t/d)，因此內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿雖然重量輕、價格低但組立特高壓輸電工程鋼管塔還存在一定的不足[7-8]。

遼寧省送變電工程公司現(xiàn)有2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿：總高63 m，吊重2×5 t，搖臂長15 m，自重只有8.5 t，不平衡重量250 kg。質(zhì)量輕，運輸方便，適合角鋼塔的組立，但組立鋼管塔存在安全性差，施工效率低等不足。公司承建的特高壓輸電線路工程組立鋼管塔的抱桿不足，落地雙平臂抱桿購買150萬元/套，外租每天1 800元/套(工期集中時難以租到)。如何發(fā)揮現(xiàn)有的這2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿，使其能夠安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟適用于特高壓線路工程鋼管塔組立是研究的目的。

2 改造內(nèi)容

為充分利用現(xiàn)有資源，節(jié)省費用，把現(xiàn)有的2套內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿，改造成2套座地式雙搖臂抱桿。主要解決方案如下。

a.高度。一套利用現(xiàn)有的2套高度為63 m的內(nèi)懸浮抱桿的900 mm×900 mm標準節(jié)合并成120 m高度落地雙搖臂抱桿；另一套利用已有的1 000 mm×1 000 mm的抱桿標準節(jié)改造成120 m高的落地式雙搖臂抱桿。

b.提升。由內(nèi)懸浮機動絞磨提升改造為安全可靠的座地液壓自動頂升結(jié)構(gòu)。

c.旋轉(zhuǎn)。由人工拖拽旋轉(zhuǎn)改造為自動旋轉(zhuǎn)。

d.起吊、變幅。由依靠機動絞磨、人工改造為自動起吊、變幅。

e.搖臂回轉(zhuǎn)半徑。由原15 m增加到19 m，提高長橫擔鐵塔的適應能力。

f.計算桅桿、吊臂強度，增大不平衡力矩，提高使用安全性。

g.拉力大小具有監(jiān)測報警裝置，能夠有效控制兩側(cè)拉力，確保受力平衡。

2.1 設計計算繪圖

設計計算提高抱桿整體承載力；提高橫擔安裝能力，增大搖臂長度；改造回轉(zhuǎn)塔身，增大回轉(zhuǎn)支撐軸承，提高不平衡力矩；設計加工套架及頂升機構(gòu)，實現(xiàn)液壓頂升等。

2.2 研制過渡節(jié)

由于原內(nèi)懸浮抱桿回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)截面與現(xiàn)有抱桿截面尺寸對不上，不能直接連接，所以研制過渡節(jié)使旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)截面和現(xiàn)有的1 000 mm×1 000 mm抱桿截面可靠連接，如圖1所示。 該過渡節(jié)有效地將2個不同截面的抱桿連接在一起。

圖1 研制過渡節(jié)

2.3 研制液壓提升機構(gòu)

套在標準節(jié)的外面，利用套架頂升標準節(jié)，如圖2所示。采用雙油缸下頂升座地形式的套架，套架可分拆為3個框架及若干腹桿，各零件之間用銷軸與螺栓連接，套架主體部分高度8 m。

采用積木式承壓基礎，可重復利用，面積2 m×2 m。基礎上設置有十字梁底架，用于連接塔身以及套架。

抱桿的提升由原來利用機動絞磨、已組立好的鐵塔、滑輪組實現(xiàn)，需要絞磨多、人員多、效率

圖2 研制的套架

低、安全性差。改造液壓提升后，利用液壓油缸頂升抱桿，從底部一節(jié)節(jié)裝入標準節(jié)實現(xiàn)抱桿的提升。設計制作了液壓工作站來實現(xiàn)液壓油缸的伸縮。

2.4 改造桅桿、增長搖臂

經(jīng)計算桅桿的頂端強度不夠，為此把頂端段去除，在桅桿的底部增加1節(jié)，滿足強度要求；搖臂長由原來的16 m增加到19 m，經(jīng)計算可以滿足要求，在根部第1、2節(jié)中間制作一段3 m長搖臂段實現(xiàn)搖臂增長。

2.5 改造起吊及變幅鋼絲繩路徑

原內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿的起吊及變幅鋼絲繩在抱桿內(nèi)部行走，由于使用中抱桿不增減，鋼絲繩不影響使用。改造為落地式結(jié)構(gòu)后，抱桿在底部要不斷的增加，起吊及變幅鋼絲繩就不能在抱桿內(nèi)部行走，必須走在外部，不影響主抱桿標準節(jié)的增加且要滿足搖臂又可轉(zhuǎn)動。

2.6 改造回轉(zhuǎn)機構(gòu)

由人工拖拽旋轉(zhuǎn)改造為電氣自動旋轉(zhuǎn)，利用按鈕就可自動完成旋轉(zhuǎn)，安全性高，穩(wěn)定性好，如圖3所示。

圖3 研制電氣自動旋轉(zhuǎn)

2.7 改造吊鉤

原吊鉤重量較輕，約200 kg，重物卸載后依靠自身重量難以落到地面，需要人工用繩向下用力拽，而且易旋轉(zhuǎn)，給使用造成一定的困難，影響施工效率。研究后增大了吊鉤的重量為700 kg，同時在吊鉤的兩側(cè)增加了防旋轉(zhuǎn)臂，這樣依靠自重能迅速落地，同時用2根繩子控制吊鉤也防止了旋轉(zhuǎn)，提高了施工效率。

圖4 改造的自動化升降變幅

2.8 升降、變幅系統(tǒng)改造

原有升降、變幅需4臺機動絞磨，人員12人。改造后使用卷揚機，如圖4所示，1人操作就可完成升降、變幅作業(yè)，所需人員、機具大大減少，效率提高。

2.9 拉力監(jiān)測報警系統(tǒng)

為保證兩側(cè)吊裝力平衡、穩(wěn)定提升抱桿和穩(wěn)定變幅，研究加裝起吊、變幅提升系統(tǒng)的拉力大小監(jiān)測報警裝置。旁壓式傳感器如圖5所示，無需串入鋼絲繩，只是用弧形構(gòu)件壓靠在鋼絲繩等受力索具上，不作為受力工具，不損傷受力索具，可以隨時安裝和拆卸，使用方便，安全可靠。拉力傳感器既可以在自身直接數(shù)字顯示拉力數(shù)值，也可以無線傳輸將拉力數(shù)值傳至手持機上無線集控，以保證其差值始終處于可接受的安全范圍內(nèi)，超出設定范圍，該系統(tǒng)就會自動報警，現(xiàn)場指揮人員應立即暫停組立施工。

圖5 10 t旁壓式無線集控拉力測量儀

3 測試試驗

樣機委托浙江省建設機械集團有限公司、國家建筑承建機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行了結(jié)構(gòu)應力試驗檢測，測試了10點，最大危險應力點安全系數(shù)為2.1，經(jīng)檢測該樣機的的檢測結(jié)果符合國家及行業(yè)標準要求。

4 實際應用

由內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿改造的120 m高度的落地雙搖臂抱桿，應用到公司承建的1 000 kV浙北—福州和淮南—南京—上海特高壓交流輸變電工程線路工程中，應用效果良好。在使用中，隨著電力塔高度的不斷提升，抱桿的起升高度也需要不斷提高。抱桿的升高采用液壓下頂升接長的方法，使用頂升套架，利用液壓油缸把底座以上的抱桿全部提升3 m后，在下部再安裝1節(jié)3 m的標準節(jié)，以此逐步提高，如圖6所示；自動變幅、起吊如圖7所示；自動旋轉(zhuǎn)如圖8所示。

圖6 抱桿液壓提升接長方法

圖7 利用卷揚機自動變幅和起吊

圖8 利用電氣自動旋轉(zhuǎn)

實際應用證明，利用該抱桿組立鐵塔，較原內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿穩(wěn)定性大大提高，提升結(jié)構(gòu)簡單易操作，達到落地雙平臂抱桿的功能，且重量輕、價格低，適合特高壓交流輸電線路工程鋼管塔的組立，避免了利用內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿由于施工隊伍應用經(jīng)驗缺乏，難以安全使用，存在安全隱患較大的不足。綜合比較各種抱桿的重量、價格、使用性能等，該抱桿優(yōu)勢較大，具有很好的推廣應用價值。

主要技術(shù)參數(shù)如下：最大起升高度為120 m；最大工作幅度由15 m提高到19 m；最大起重量由2×5 t提高到2×6 t；不平衡重量由250 kg提高到1 800 kg，提高7.2倍；回轉(zhuǎn)角度為雙向±110°；變幅角度為0°～85°；起升、變幅機構(gòu)由人工操作機動絞磨改為電動自動卷揚機；回轉(zhuǎn)機構(gòu)由人工拖拽改為電動自動旋轉(zhuǎn)；提升機構(gòu)由機動絞磨人工提升改造為液壓油缸底部頂升。與同類抱桿比較如表1所示。

表1 與同類抱桿對比表

5 結(jié)束語

通過對現(xiàn)有內(nèi)懸浮雙搖臂抱桿進行技術(shù)改造，變?yōu)榻M立特高壓鋼管塔需要的落地式雙搖臂抱桿，場地適應性好，占地小，提高了使用安全性，降低了施工難度，提高施工效率2倍以上，勞動力減少9人且勞動強度降低，加速了施工工期，減小了施工成本，安全經(jīng)濟性好。因此使用技術(shù)改造方法充分利用現(xiàn)有抱桿升級提高性能以適應特高壓建設的需求，對盤活閑置資產(chǎn)、避免機具外租和外購、節(jié)省施工成本，具有重要意義，該技術(shù)升級改造方法及改造的抱桿具有良好的推廣應用前景。

[1] 1 000 kV 架空送電線路鐵塔組立施工工藝導則：Q/GDW 155—2006 [S].

[2] 電力建設安全工作規(guī)程(2)：架空電力線路：DL 5009. 2—2004 [S].

[3] 1 000 kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范：Q /GDW 153—2006 [S].

[4] 鄭曉廣，李君章. 特高壓線路鐵塔幾種組立施工方法[J]. 電力建設，2009，30(4)：39-43.

[5] 李慶林. 特高壓輸電線路鐵塔組立的方案選擇[J]. 電力建設，2007，28(3)：29-33.

[6] 陳 勇，萬啟發(fā)，谷莉莉，等. 關(guān)于我國特高壓導線和桿塔結(jié)構(gòu)的探討[J]. 高電壓技術(shù)，2004，30(6)：38-41.

[7] 劉萬東，鄭曉廣，李君章. 特高壓線路施工新技術(shù)的應用[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(10)：83-89.

[8] 偉 敏. 座地式四搖臂抱桿分解組塔施工工藝[J]. 電力建設，2008，29(1)：29-33.

Transformation on Automatic Rotating Lifting Seat of Internal Suspension Double Rocker Arm

CHEN Zhen，BAI Kun，LIU Tao，LIU Liping

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

Through the technological transformation of internal suspension double rocker arm, the inner suspension type is transferred seat type, manual lifting and the lifting amplitude are changed into hydraulic automatic lifting, automatic lifting amplitude, manual drag rotation is changed into automatic rotation which increases the unbalance torque and the gyration radius, improves the performance and security, changes many problems such as low safety of original holding rod group high-voltage transmission line tower, high labor intensity and low efficiency. It can meet the requirements of the erection for ultra high voltage transmission line steel tower. The transformation has important practical significance for full using of existing arms, reducing purchase investment, saving construction costs and effectively improving the level of construction equipment.

internal suspension; double rocker arms; technical transformation; seat type; automatic rotating lifting

TM754

A

1004-7913(2017)01-0058-05

陳 震(1976)，男，博士，高級工程師，從事輸電線路施工技術(shù)工作。

2016-08-25)