送电线路抱杆拉线收放控制器的研究

卢自强

摘 要：送电线路行业施工过程中，钢丝绳在各类施工中是不可缺少的主要工具。如外拉线、内拉线、各种控制绳、制动绳及临时拉线均会使用钢丝绳。而杆塔组立时，对于对于钢丝绳的收、放的控制，一直困扰的我们。特别对组塔施工现场来说，显的尤为重要，对组塔施工的安全起着决定性作用，为此我们研发一种成本低廉，又同时具有快速收、放功能的抱杆拉线控制装置即送电线路抱杆拉线收放控制器，该项目的研究，解决了组塔作业中，各类拉线和控制绳快速收放时的安全和效率问题。

关键词：快速收放；功能；拉线控制装置；送电线路拉线抱杆收放控制器

1.研究背景及意义

送电线路行业施工过程中，钢丝绳在各类施工中为不可缺少的主要工具。如外拉线、内拉线、各种控制绳、制动绳及临时拉线均会使用钢丝绳。而杆塔组立时，对于对于钢丝绳的收、放的控制，一直困扰的我们。特别对组塔施工现场来说，显的尤为重要，对组塔施工的安全起着决定性作用。

其中抱杆拉线和控制绳的收、放基本采用两种方法来完成的。

一种方法是：在拉线放出时，采用滚桶，由人力手动控制缓松放出拉线。在拉线收紧时，采用卡线器辅助手扳葫芦来收紧。

另一种方法是：采用机动绞磨对拉线进行放出和收紧。虽然机动绞磨能同时完成拉线的收、放功能，但绞磨的使用质量重，不便运输，所需地锚多，成本又比较高，操作人员也较多。

为此我们建议研发一种成本低廉，又同时具有快速收、放功能的拉线控制装置即送电线路抱杆拉线收放控制器；该项目的研究，解决了组塔作业中，各类拉线和控制绳快速收放时的安全和效率问题。

新研制的抱杆拉线收放控制器具有质量轻，体积小等特点，方便携带安装和使用，提高组塔作业过程安全性、可靠性，同时可以降低人工使用成本。

2. 国内外研究背景及意义

以内悬浮抱杆组塔为例，做为传统组塔的主要方式，以其操作简单、工艺成熟而被广泛采用。

组塔施工提升抱杆时，拉线调整，多采用滚桶放出，手扳葫芦收紧的方法。

这种方式以其操作简单，而被广泛使用。特别是小型线路施工中，施工队用一段钢管两边焊接两个钢筋耳朵就在现场使用，杆塔组立过程中经常发生因拉线收放出问题而产生的事故。

我公司在“晋东南-荆门-南阳”特高压试验试范工程中，采用44m内悬浮抱杆组塔，曾利用机动绞磨来收放拉线。施工时每角拉线需设置7t主地锚和5t辅地锚各一个，四根拉线共8个地锚，控制拉线就需4台绞磨，地形较差时绞磨的抬运便成一大难题。

为此我们以研发抱杆拉线收放控制器为课题，解决抱杆提升时的同步、快速收放以及锚固等方面的问题，适合中小型线路施工，该项目的实施符合国网公司输电线路工程全过程机械化施工的要求。

目前，国内外还无科研机构、生产厂家研发和制造此类产品。

3.主要研究内容

结合施工现场的实际情况，对于新型的抱杆拉线收放控制器的研发，提出需要解决的主要技术难点和难点如下：

主要技术内容：

a）当抱杆拉线收紧时，抱杆拉线收放控制器的受力分析；

b）分析抱杆拉线收紧时，钢丝绳的受力（抱杆拉线收放控制器受到的拉力）；

c）分析正常一个成人的单臂拉力，是否符合人体力学，简单使用时人工摇动收紧。

主要技术难点：

a）抱杆提升时，合理速度分析与抱杆拉线收放控制器同步装置的配合問题；

b）抱杆起吊构件时，抱杆拉线收放控制器的最大受力分析问题；

c）单人操作时，符合人体力学，从而设计抱杆拉线收放控制器内部传动机构问题。

d）小型简单化，结构紧凑，将全部减速齿轮结合于磨芯轮内。

4.研究思路与技术路线

根据组塔施工时的工况，拉线收放控制器在抱杆提升时，拉线钢丝绳缠绕磨芯，随着抱杆提升速度缓松钢丝绳，待抱杆就位后，收紧拉线时，使用手板棘轮行星变速机构，通过滚筒旋转实现拉线的收紧；为减少施工人员劳动强度，计划改进手柄搬动连接机构，加装通用充电式电动扳手来实现拉线收紧动作，该装置体积小、质量轻，可以由单人进行收紧操作，方便携带和使用。这样既安全、又省力，符合国网公司输电线路工程全过程机械化施工的要求。

5.预期目标

1、产品需单人携带、操作简单、结构紧凑，并有满足抱杆提升时，拉线快速的溜放、快速收紧功能。

2、替代原来利用滚桶松放线，卡线器卡紧钢丝绳，手扳葫芦收紧；或采用机动绞磨放出和收紧的方法。

3、使用该装置能极大地提高工效，原工作方式一条拉线需5-6个工人完成，采用该装置后，仅需2个工人即可轻松操作。

6.技术指标

根据施工现场工况分析，制定拉线收放控制器的主要技术指标如下：

7.研究方案

结合国网公司输电线路工程全过程机械化施工的要求，项目研发组对于拉线收放控制器重新提出优化要求，尽可能小型化、轻量化及自动化，实操作过程中，收紧和放松过程两人配合即可完成。因此，在2019年1月份与合作单位扬州市振东电力器材有限公司进行多次慎重的研讨和修正，于2019年3月初提出重新设计方案。

新的设计方案，在原有技术参数指标的要求下，将一代机的棘轮机构改为星轮式传动，并将行星式传动机构置于卷筒内部，以实现小型化，此方案的修改，势必减轻原本一代机的重量。

此修改方案中，可以通过两种方式对拉线收放控制器进行操作已达到收紧拉线的目的。一种是通过人力操控手柄进行机械式收紧，一代机的样机试验已经达到只需一个成人的单臂操作即可完成，故在修改方案中无需赘述。另一种方案是卸下操控手柄，新方案的拉线收放控制器留有专用的六角接头，只需连接通用电动扳手，即可实现控制器的自动收紧动作。这样的修改方案，大大提高了控制器的自动化程度。

该修改方案已经通过理论论证，现已投入试制，2019年4月上旬完成样机试制，后由扬州市振东电力器材有限公司进行模拟实验，并根据试验情况，进行优化，直至可以满足实际施工需求，2019年5月交付施工现场进行工程应用，检验效果。

8.小结

通过初步方案的设计和样机的试用检验，以及二次方案的修改，现已完成抱杆拉线收放控制器的结构设计，样机试制加工完成后，找有资质的权威机构，完成抱杆拉线收放控制器的各项试验分析，并出具有效试验报告。

为了能够满足抱杆拉线收放控制器的强度需求，设计方案中所有板材均采用Q345B材质，增强控制器架体的整体抗拉强度；同样控制器架体所用的轴均为40Cr材质，并经过相应的热处理调质处理增加强度；其余标准件螺栓均采用高强度螺栓，以保证安全可靠。

根据受力分析要求制动张力为50kN，对于磨筒强度的要求就相对较高，对于磨筒的制作，采用后壁无缝钢管进行精加工，取代传统钢铁铸造。

为了满足小型化要求，将传动机构由卷筒外侧转而置于卷筒内部，受力更加合理可靠。

为了提高设备的自动化程度，修改了手柄设计，可将手柄卸下连接上电动扳手的套筒，即可实现电动收紧，减少人力输出。

9. 效益分析

送电线路组塔作业，一般抱杆提升（调整）七次，每次少用两人，节约40分钟，使用该设备组一基塔能节约8人，节省5小时，累计节省约1.6万元。

10. 推广前景

该设备在岭北—洪洞南220kV线路工程的成功应用，已在该工程组塔作业中广泛应用，今后将逐步推广到兄弟单位，最终在国网公司送电线路基建施工现场全面使用。

11. 主要研究结论

抱杆拉线收放控制器操作简单，能够满足抱杆提升时，拉线的快速松放、收紧要求，代替了原有利用滚筒松放线、手板葫芦收紧线，或者采用机动绞磨进行收放线，极大地提高了工效。

国网公司输电线路工程全过程机械化施工的要求，是近年来国网公司对于送变电施工企业不变的要求，机械化施工就意味着更少的人力，更多先进可靠的设备。拉线收放控制器对于减少人力的投入，和对施工安全的提升度有着明显的提升。

参考文献：

[1] 潘雪荣主编《高压送电线路杆塔施工》，北京：水利电力出版社

[2] 岑阿毛编著《架空输电线路施工技术大全》，寧波出版社发行

[3] 杜玉清、谢景元《架空送电线路施工技术问答》，中国电力出版社