變電站落水井蓋裝拆裝置研制

李杰　王應芬　王磊　岳泰宏　徐曉琳　胡忠明　沈麗

摘要：針對變電站內井蓋較多，專業人員需要定期打開井蓋查看站內排水系統堵塞情況，目前采用的方法是人工對井蓋進行裝拆，過程中井蓋晃動嚴重，存在較大安全隱患，勞動強度大、工作效率低。本文針對存在的風險進行了分析，并提出相應的改進措施。

0引言

變電站的排水系統是變電站環境設施的重要組成部分，主要承擔著排出站內積水和生活污水的功能。變電站設備眾多，設備間聯系密集，因此在地下布置著數量龐大、錯綜復雜的電纜排，而為電纜提供通道的電纜溝由于沉降在地下，往往容易由于地面積水下沉而造成電纜溝內積水。如果站內排水系統有堵塞，大量的積水不僅腐蝕電纜外套，而且一旦滲入電纜內部，就會造成短路事故，極大地威脅著站內設備和電網的安全穩定。再者，如果排水系統故障，變電站值守的運行人員產生的生活污水將不能正常排放，一段時間后積累的污水會滋生大量病菌，產生異味，嚴重威脅站內環境和運行人員的健康。因此，為保證電纜設備干燥通風以及站內人員的健康安全，運行人員需要定期打開落水井井蓋對站內排水系統相關設施進行檢查。然而，由于落水井井蓋本身很沉重，人力提起井蓋很費力;再加上井蓋與井口接觸緊密，一段時間后會卡澀，僅靠人力難以提起井蓋。為了解決上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種變電站落水井井蓋裝拆裝置，能夠實現對變電站井蓋的裝拆和運輸，減少工作過程的安全隱患，減輕勞動強度，提高工作效率，方便快捷，節約了人力資源成本。

1 現狀調查

在變電站中，電纜溝內布置了大量二次電纜，二次電纜的安全對于變電站的設備安全極其重要，而二次電纜中最多的故障類型為短路和接地。回顧以往二次回路的短路和接地事故原因，很大一部分是由于排水系統癱瘓導致電纜溝積水嚴重，積水滲入電纜內部從而發生接地和短路，這就要求運行人員定期打開落水井井蓋檢查地下排水系統工作情況。而在檢查過程中，出現了難以避免的工作阻力。一、勞動強度大：變電站井蓋數量眾多且均為重型鑄鐵雨污水井蓋，單個井蓋直徑690-700mm，凈重34-38kg，連續提起多個井蓋后，人體手臂肌肉勞累，提重出力隨之下降。二、井蓋銹蝕嚴重：考慮到常年風吹日曬，井蓋邊沿銹蝕后圓弧不規整，與井口產生卡澀，從而提起井蓋需要克服很大的摩擦力。三、工作耗時且效率低：據統計，檢查單個落水井的平均耗時為6分鐘，其中裝拆井蓋的平均耗時為4.7分鐘，占整個檢查耗時的78.33%。隨著檢查井蓋的數量增多，人體肌肉力量因疲勞下降，井蓋裝拆時間延長，工作效率持續走低;并且對于一些銹蝕嚴重的井蓋，運行人員沒有能夠開啟檢查。四、安全隱患大：作業過程中可能出現檢查人員出力過大，肌肉損傷;井蓋提起移動過程中突然掉落砸傷檢查人員;檢查過程中人員墜入井內等安全事故。

2 變電站落水井蓋裝拆裝置研制方案

在充分了解落水井井蓋裝拆作業的難點后，明確了變電站落水井井蓋裝拆裝置研制的一些要點：（1）能夠平穩地裝拆井蓋（2）能夠隨作業地點的轉移而移動。通過對以上兩個特性的明確，小組決定將變電站落水井蓋裝拆裝置分為升降機構和移動機構兩大部分來研制，其中升降機構又可分為起重部件、固定部件與連接部件三個小部分來研制，使其實現平地范圍內任一工作地點落水井蓋的輕松、簡便、平穩裝拆。在選用起重部件時，考慮到變電站落水井井蓋分布較散，不利于電動機構搭接電源，因此選用無電源起重部件：再考慮到人體持續發力的局限性，必須選用極限提拉力大于井蓋自重和井蓋與井口卡澀而產生的摩擦力之和且人體出力比小的起重部件。綜上，采用油壓千斤頂作為起重機構，其擁有載荷巨大、人體出力比極小、操作輕松、安全可靠、輕便等特性。提升井蓋固定部件選擇時則應考慮適應對稱井蓋孔洞的形狀、穩固性等方面，最后采用不銹鋼鐵鉤+碳素鋼T型扣的固定部件。確定了起重部件和固定部件后，對二者之間的連接部件設計時進行合理分析，要求鏈接材料可靠性高，并且能夠實現起重部件到固定部件之間力的傳動。最終采用碳素鋼橫桿與起重部件螺栓連接+4mm鍍鋅圓環鐵鏈與固定部件直接連接的設計，材料方面具有耐腐蝕、耐磨、承重性能高、使用壽命長等特性;而連接方式上橫桿與油壓千斤頂的伸縮液壓缸通過螺栓連接可以自由旋轉適應井蓋提孔位置，水平橫桿與下垂的圓環鐵鏈的組合可以將油壓千斤頂向上頂舉的力轉化為固定部件向上提拉的力。設計移動機構時，考慮其為升降機構提供放置空間和支持部件，還要具備自由平穩的行走能力和方便人力搬運操作的輕便能力，如圖1采用碳素鋼長方形框架式四轉輪手推板車，材料方面具有硬度高、耐磨性好、刷漆后可耐腐蝕、原材料簡單易得、成本低廉等特性，能夠良好支撐升降機構;而長方形框架式結構達到了節約材料、輕便的特性;采用四轉輪手推板車作為移動機構，能夠平穩行走、自由轉向，方便長距離移動作業。最終各種大小部件組合構成變電站落水井蓋裝拆裝置，全面提升各方面工作的可靠性與有效性，充分發揮相關材料的積極作用，全面提升整體的處理工作效果。

圖1

3 制定相關的對策

在制定對策方面，首先需要制定油壓千斤頂性能要求清單，向廠家進行樣品定制，要求自重不大于5kg、起重范圍大于57kg、操作輕松、安全可靠;繪制碳素鋼橫桿設計圖，要求長度適應井蓋兩孔洞之間的距離，與油壓千斤頂通過螺栓連接，可水平自由轉動，兩側可懸掛鏈條;繪制鍍鋅圓環鐵鏈設計圖，要求鏈條與碳素鋼橫桿連接牢固，長度適應井蓋裝拆產生的高度差;繪制不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣設計圖，要求適應各種變電站落水井井蓋孔洞形狀，平穩抓取井蓋，與鍍鋅圓環鐵鏈連接牢固;繪制碳素鋼四轉輪手推板車設計圖，要求支撐升降機構，平穩行走，自由轉向;廠家進行樣品制作及加工，應用于實驗地點500kV紅河變內，進行預裝實驗和模擬操作實驗，最終進行現場井蓋裝拆作業。

4 對策實施

在實際使用前需要測試各部件的制作效果，當各部件符合要求后，還需要測試部件與部件之間的連接契合度，最終測試裝置整體的性能。1、向廠家提供油壓千斤頂性能需求清單進行樣品定制，樣品到達現場時進行性能測試，明確具體的應用效果，確保樣品符合定制需求及現場起重效果的需求。2、向廠家提供碳素鋼橫桿、鍍鋅圓環鐵鏈、不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣的原理設計圖。樣品到達現場后，逐個進行外觀檢查和力學實驗。然后進行三部件的組合實驗，要求相互匹配、連接可靠。最后進行現場提取井蓋的實驗，要求不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣與井蓋提孔吻合，能放入井蓋提孔并抓牢井蓋，以人力通過提升碳素鋼橫桿進行井蓋提取實驗，要求實驗過程中三部件不存在斷裂現象且井蓋抓取牢靠。3、向廠家提供碳素鋼長方形框架式四轉輪手推板車設計圖，樣品到達現場首先進行移動實驗，滿足定制需求后與起重機構進行組裝構成變電站落水井蓋裝拆裝置。選擇500kV紅河變往期地下排水系統工作情況檢查中能夠正常開啟的井蓋J-01與井蓋銹蝕卡澀嚴重而未開啟的井蓋J-06進行現場井蓋裝拆實驗，首先要求裝置移動到工作現場要省時省力，將裝置移動到實驗井蓋上方，旋轉碳素鋼橫桿使不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣對準井蓋提孔，用手把不銹鋼鐵鉤和碳素鋼T型扣抓牢井蓋后，反復扳動油壓千斤頂扳手，結果裝置輕松的實現了實驗井蓋J-01與J-06的裝拆工作。

對于此次變電站落水井蓋裝拆裝置的研發，可以發現，運用變電站落水井蓋裝拆裝置后，工作效率大大提高，井蓋開啟成功率能達到100%，并且良好的規避了傳統人力裝拆井蓋的安全風險，促成了運行人員進行地下排水系統的檢查工作，保證了電纜溝的防汛防潮工作，使二次電纜得到了良好的防護，電纜接地、短路事故沒有發生，大大降低二次電纜短路和接地故障的概率、可以有效維護機械設備運行安全性與可靠性，確保變電站的穩定運行，減少了電量的損失。