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新型跟头滑车的研制

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：王伊

[导读] 摘要：220千伏输电线路直线杆塔导线上带电作业，有时必须用到跟头滑车，挂接软梯。

        新疆送变电有限公司新疆
        摘要：220千伏输电线路直线杆塔导线上带电作业，有时必须用到跟头滑车，挂接软梯。在传统作业中，高空作业人员手持绝缘操作杆，利用操作杆挑起跟头滑车，将其悬挂在导线上。这种方法有高空危险、耗费人力、操作复杂等弊端。本次研究一种新型跟头滑车。利用无人机将跟头滑车悬挂在导线上，然后通过遥控装置将无人机与跟头滑车脱离。拆卸时，先将无人机飞至跟头滑车上方，通过视频探头观看，操作无人机与跟头滑车联接，最后将跟头滑车摘取。本项目，可大大提升工作效率，降低工作强度，节省作业人员、提高作业安全。
        1、引言
        随着电网的迅速发展，标准化要求的逐步提高。输电线路验收、检修作业对人员的数量、安全要求更高。导线检修是高空作业过程中的一项重要工作，加强加大导线检修的工作便利、提高检修工作效率和安全防护是亟待解决的重要问题。目前在220千伏输电线路直线杆塔附近导线上检修，主要采用跟头滑车、操作杆挂接软梯的方式。这些方式都存在很大的安全隐患和工作效率问题。为此，针对现有的作业器具还有作业环境，我们团队展开研究，研发新型跟头滑车作业方式，降低检修工作负荷，实现可多人、安全、快速、可靠检修。
        图一传统的跟头滑车

        2、主要研究内容
        2.1主要技术内容
        新型跟头滑车装置研究，改变了原有的由高空登塔人员手持操作杆挂接更透滑车的现状。采用无人机科技手段，轻松实现跟头滑车挂接与摘取。
        具体技术内容如下：
        （1）重新开模加工跟头滑车，设计与无人机连接和断开结构；
        （2）跟头滑车结构上合理设计电磁阀位置；
        （3）遥控控制电磁阀开关，从而达到控制无人机与跟头滑车的连接机关；
        （4）屏蔽电磁波对无人机和电磁阀的影响。
        2.2主要技术难点
        2.2.1连接机构需三方面设计
        a跟头滑车与无人机连接的中间机构（连接件）设计，便于高空断开与连接；
        b连接件与无人机连接，采用硬连接。调整无人机控制连接件位移，便于对准；
        c连接件与跟头滑车上电磁阀的机关设计。
        2.2.2 电磁阀准确配置
        以结构小、力量足、用电少为前提，合理选择电磁阀和运动结构。电磁阀螺线管控制阀芯运动，打开或关闭阀门。阀芯带动阀门做推拉运动还是旋转运动，是性能研究的重点。
        2.2.3 阀芯与阀门的单向控制
        电力作业，安全第一。高空上必须保证一切机构听指挥，防止误动作，因此设计单向控制很关键。要求只能是阀芯运动控制阀门或连接件动作，禁止阀门或连接件动作反作用与阀芯。
        3、阀体技术研究设计
        3.1线性电磁阀
        线性电磁阀工作在与机电继电器基本相同，它也可以使用晶体管或MOSFET进行开关和控制。“线性电磁阀”是一种将电能转换为机械推力或拉力或运动的电磁装置。
        图二线性电磁阀

        线性螺线管基本上由缠绕在圆柱形管上的电线圈组成，该圆柱形管具有铁磁致动器或“柱塞”，其可自由移动或滑动线圈体的“IN”和“OUT”。螺线管可用于电动打开门和闩锁，打开或关闭阀门，移动和操作机器人肢体和机构，甚至通过激励其线圈来启动电气开关。
        3.2线性电磁阀工作原理
        当电流流过导体时会产生磁场，并且该磁场的方向也会如此它的北极和南极由电线内的电流方向决定。这个线圈成为“电磁铁”，其自身的北极和南极与永久型磁铁完全相同。这个磁场的强度可以增加或者通过控制流过线圈的电流量或通过改变线圈具有的匝数或回路数来减小。
        图三线圈产生的磁场

        当电流通过线圈绕组时，它的行为类似于电磁铁，位于线圈内部的柱塞通过线圈体内的磁通量设置被吸引到线圈的中心，在转动压缩连接在柱塞一端的小弹簧。柱塞运动的力和速度由线圈内产生的磁通强度决定。
        当电源电流“关闭”（断电）时，先前产生的电磁场线圈塌陷并且存储在压缩弹簧中的能量迫使柱塞返回其原始静止位置。柱塞的这种来回运动被称为螺线管“行程”。即柱塞可以在“IN”或“OUT”方向上行进的最大距离，例如0-30mm。
        3.3线性电磁阀基本结构
        由于柱塞的线性方向运动和动作，这种类型的螺线管通常被称为线性电磁阀。线性螺线管有两种基本配置，称为“拉式”，因为它在通电时将连接的负载拉向自身，而在相反方向起作用的“推动式”则在通电时将其推离自身。推拉式和拉力式通常构造相同，不同之处在于复位弹簧的位置和柱塞的设计。
        拉式线性电磁阀结构

        4、效益指标
        4.1经济指标
        本次新型跟头滑车装置研究，电磁遥控控制无相关资料可查询，市面上无成品可借鉴。本次研究填补了220千伏带电作业无人机挂接、拆除跟头滑车新方式的空白，有很广的推广和应用价值。
        4.2 效率指标
        该装置与原有作业方式相比，高空作业操作用时用工明显减少，地电位高空人员变为飞手，飞手挂接完毕跟头滑车可参与地面作业，共3人。按照一个工8小时500元计算，传统的人工方式时约40分钟，使用该装置后用工30分钟，则消除一处缺陷则：
        节省费用=500元
        节省时间=4*40-3*30=70分钟
        4.3安全指标
        该装置的研制，在传统的跟头滑车挂拆的方式有本质的改变，避免了人员直接接触带电体，提高人员安全性。对带电作业工具而言，直接取消了操作杆的使用，避免携带、试验等。用时少，无接触，更迅速，大大降低人身、设备安全风险。
        4.4社会效应
        研制出新型跟头滑车作业工具，解决传统工具的弊端，满足智能化作业要求，解决了市面上装置的弊端，在系统内有很好的推广应用价值。
        5、结束语
        本新型跟头滑车可以广泛应用于输电线路导线检修作业中，挂摘软梯使用。尤其体现在多山区地带，人员有限，检修安全及便捷性问题，存在极大的市场推广价值。