便携式电动绝缘绞磨的研制

材料的便携式电动绞磨，其具有重量轻，无噪音，操作简单，通用性强、双向无极变速等特点。能够配合绝缘传递绳在带电作业、临近带电导线等复杂条件下进行工器具传递等起重作业，具有很好的推广前景。

关键词：便携式；电动；绝缘绞磨

中图分类号：TM726 文献标识码：A

1 引言

国网河南省电力公司检修公司负责运维500kV及以上超特高压交直流输电线路及接地极线路共计124条，合计里程8630.1km，开展输电线路技术改造、应急抢修、带电作业等专业化检修工作。杆塔上下的工器具材料传递是输电线路高空作业的主要工序，由于超特高压输电线路杆塔较高，工器具材料的传递占用大量的作业时间和人力，造成作业周期长，人员疲惫，不利于安全可靠供电和安全生产。因此，改善杆塔上下工器具材料传递方式，降低作业人员劳动强度是亟待解决的问题。

2 问题分析

为了寻求具体症结所在，我们对检修作业工器具传递过程进行了详细分析和调查，确定问题的难点在于机动绞磨较重，不利于运输。具体表现为以下几个方面：

（1）检修作业种类

2014年输电中心承担了许多大修技改及带电作业任务，绝大部分任务都是铁塔由高空作业完，如带电作业、防鸟害大修、防风偏改造和防雷改造等。

（2）杆塔上下传递典型工器具材料调查分析

带电作业和塔上停电检修等工作需要上下传递大量工器具及材料，主要包括检修工器具、超特高压带电作业组合工器具、复合绝缘子串、重锤片组、500kV直线玻璃绝缘子串等，其重量都在30kg～282kg左右。

（3）传统机动绞磨自身重量大，搬运困难

由于传统汽、柴油机绞磨重量较重，约为80kg～100kg，平地搬运时需要四名员工同时搬运，山区搬运时需要六人搬运，劳动强度大，绞磨的使用和搬用变成了主要矛盾。

（4）带电作业时，传统绞磨金属磨辊与绝缘绳摩擦后的金属碎屑会附着在绳索上，降低绳索电阻值，存在安全隐患。

目前输电中心开展的常规作业杆塔上下传递的工器具材料均不超过300kg，而汽、柴油机绞磨的额定负荷一般为3t、5t，远超实际需要工作负荷，虽然满足了安全性的要求，但是设备都比笨重，现场搬运难度，在地形不好时，工作人员宁肯用人工拉绳提升重物也不愿搬运绞磨。

针对此种状况，我们设计制造了一种工器具——绝缘电动绞磨，很好的解决了上述问题。

3 设定目标

研制一种牵引力不小于3000N，总重量不超过30kg，便于现场人工搬运、适合绝缘绳带电作业传递要求的便携式电动绝缘绞磨。使用绞磨后能实现如下目标：

（1）提升300kg重物，地面搬运及拉绳作业人员由10名减少到3名。

（2）提升300kg重物至100m高度，作业时间由15min缩短为6min。

4 提出各种方案确定最佳方案

皮带传动式、“一”形布局减速器传动、“L”形布局减速器传动三个方案的对比分析见表1。

小组根据综合比较，选择方案三：“L”形布局减速器传动。确定最佳方案，如图1所示。

5 组织实施

（1）带刹车功能的无刷直流电机

根据实际需求，反算电机功率，电池容量，牵引绳型号等数据，使其满足现场实用及安全要求。

已知牵引力F=300kg=3000N，牵引速度V=0.25m/s，磨辊半径r=0.05m。

P=F·V （1）

V=2∏r·n （2）

T=F·r （3）

由式（1）可求出电机功率

P=750W

由式（2）可求出磨辊转速

n=0.8 rpm/s=48 rpm/min

由式（3）可求出电动机转矩（扭矩）

T=150N·m

根据计算结果，选择电机功率为750W电机，扭矩大于150N·m，电机具有正反转功能的无刷直流电机。

（2）涡轮蜗杆减速器

根据前面方案选择时确定的尺寸，绘制出涡轮蜗杆减速器的加工制造图纸。因电动机已选择，并且其输入转速为2000 rpm/min，根据计算要求减速机输出转速要大于48rpm/min，我们选择50rpm/min，因此要求减速机速比为40，其输出转矩180N·m，大于150N·m。满足磨辊的转速需求。

（3）尼龙磨辊

根据前面方案选择时确定的尺寸，直径D=10cm=0.1m，r=D/2=0.05m。

①尺寸测量，主要检查长、宽、高，尺寸误差应≤1mm。

②设备固定，主要是将尼龙磨辊通过四颗螺栓固定在转轴上。

（4）锂电池组

根据前面的计算和所选择的电动机功率为750W，锂电池组额定电压为48V，输出电流16A，容量30A·h。

（5）组装加工、试验测试

经过精心设计、制作、安装等多道工序的实施，最终产品实物制作成形。

将组装好的设备在受托单位进行了性能检测。主要从尺寸、重量、设备固定、载重、提升速度五个方面进行参数测试。

①尺寸测量，主要检查设备整体尺寸，长、宽、高误差均≤1mm；

②称重，设备重量为25kg；

③设备固定，将设备固定在杆塔上时，在满负荷条件下，均可固定牢靠。

④牵引力，可有效提升300kg重物，满负荷运行1h，电池无明显发热，磨辊无打滑现象。

⑤牵引速度，满负荷时的速度可达到16m/min，提升100m高度只需6 min。

6 效益分析

（1）经济效益分析

体现在诸多方面：人工费，差旅、住宿费，车辆使用费，提前送电带来的经济效益。仅取其中易量化的人工费进行分析：当年可为公司节约人工成本7.68万元，以后每年可为公司节约人工成本约15万元。

（2）社会效益分析

①减少了线路的停电时间，保证社会正常用电，对工农业正常生产和社会稳定有重要贡献。

②减少作业时间，降低作业人员劳动强度，提高工作效率。

③提高了检修人员工作时的安全性。

7 标准化

（1）编制出《便携式绝缘电动绞磨使用说明书》；“便携式电动绝缘绞磨”的使用，纳入公司“便携式电动绝缘绞磨提升重物标准化作业指导书”。

（2）该成果已经完成专利申请2项，其中实用新型专利1项（专利号ZL2014 2 0452377.6），发明专利1项（申请号：201410391825.0）。并发表论文1篇。

（3）本项目成果是在国内首次成功采用锂电池组作为清洁能源，带刹车功能的无刷电机作为驱动，高强尼龙作为磨辊、无极变速的新型便携式电动绝缘绞磨，适用于输电线路大修、技改和带电作业中提升重量在300kg以内的重物提升工作。本成果重量控制在30kg以内，1-2名员工即可完成搬运工作，有效的降低劳动强度，提高工作效率，具有实用、操作简单、重量轻、安全系数高等优点，填补了国内便携式电动绝缘绞磨的空白。在全国电力行业具有很好的推广前景。

參考文献

[1]郑瑞东，杨亮，李长武. 绝缘绞磨固定技术研究[J].城市建设理论研究：电子版，2014（36）.

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