CN104712170A - 一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置 - Google Patents

Abstract

一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，包括机架，机架一侧安装有集线卷筒，集线卷筒上缠绕有绳索，集线卷筒一端设有卡线槽，集线卷筒另一端设有与集线卷筒同轴转动的棘轮机构，机架上设有棘爪、换向拨杆。机架另一侧安装有导向滑轮，机架上安装有同轴转动的锥形轴、大齿轮，大齿轮与齿轮组啮合装配。机架上安装有与齿轮组连接的配重盘，配重盘通过连杆与踏板连接，配重盘、连杆、踏板构成曲柄摇杆机构。本发明一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，不仅能够临时扶正杆塔，为杆塔的永久加固准备时间；而且仅需人力即可操作，适用于杆塔倾斜临时扶正的及时发现及时处理，也适用于偏远山区、或仅能依靠人工完成杆塔倾斜临时扶正的杆塔抢修工程。

Description

一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置

技术领域

本发明一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，属于高压输变电工程的运行检修施工领域。

背景技术

随着我国电力需求持续增加，电网规模迅速扩大，对输电线路安全运行的要求越来越高。然而，在输电线路实际运行中，不时会出现线路转角杆塔在紧线过后结构倾斜超标，整体向内角侧倾斜的情况，从而造成杆塔倾斜。与此同时，由于线路一般所经地区较为复杂，在长期自然环境和外界条件作用下，线路经过采空（采煤后废弃的空间）地区，以及常有飓风、重覆冰等极端气象地区，杆塔基础会逐步发生滑移、倾斜、沉降、开裂等现象，从而也会引起杆塔倾斜。这种杆塔的倾斜会造成倒塔、断线等严重电网灾害事故的发生。杆塔发生倾斜时，为避免给输电线路正常运行带来安全隐患，须对倾斜铁塔进行临时扶正处理。

针对输电线路杆塔的倾斜，国内外当前的工作主要集中于分别根据杆塔因基础下沉而引起基础抬高值控制不当、螺栓紧固不够等原因提出相应具体的永久性加固措施，如因基础下沉而引起的铁塔倾斜时提出设置好拉线、人字抱杆、拉链葫芦等装置将杆塔扶正。但是这些永久性加固措施所需时间长，没考虑到杆塔的临时扶正，以解决由于时间紧急或施工准备过于困难的情况。

发明内容

为了给杆塔的永久加固准备时间，同时便于在偏远山区，难以进行大型作业施工情况下的临时抢险紧急处理。本发明提供一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，不仅能够临时扶正杆塔，为杆塔的永久加固准备时间；而且仅需人力即可操作，适用于杆塔倾斜临时扶正的及时发现及时处理，也适用于偏远山区、或仅能依靠人工完成杆塔倾斜临时扶正的杆塔抢修工程。

本发明所采用的技术方案是：

一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，包括机架，机架一侧安装有集线卷筒，集线卷筒上缠绕有绳索，集线卷筒一端设有卡线槽，集线卷筒另一端设有与集线卷筒同轴转动的棘轮机构，机架上设有棘爪、换向拨杆。机架另一侧安装有导向滑轮，机架上安装有同轴转动的锥形轴、大齿轮，大齿轮与齿轮组啮合装配。机架上安装有与齿轮组连接的配重盘，配重盘通过连杆与踏板连接，配重盘、连杆、踏板构成曲柄摇杆机构。

所述机架通过支撑板安装有棘爪，棘爪另一端设有换向拨杆，换向拨杆用于控制棘轮机构处于锁紧或者松开状态。

所述机架两端设有安装了卸扣的耳板。

所述导向滑轮的中心面与锥形轴的中心面对齐。

所述集线卷筒上加工有绳槽。

所述绳索为高分子聚乙烯绳索。

一种绳索绞磨收线方法，包括以下步骤：

步骤1：绳索穿过导向滑轮，通过导向滑轮调整绳索在锥形轴上的卷入角度，使其始终处于锥形轴中间位置；

步骤2：绳索在锥形轴上预先缠绕4-6圈左右，以保证合适的包角；

步骤3：绳索端部从锥形轴上绕出后再缠绕到集线卷筒上，保证在集线卷筒上有4-6圈的裕量；

步骤4：绳索端部绕出后，穿过卡线槽，并将绳索端部固定在卡线槽内，以达到锁紧绳索端部的目的；

步骤5：采用锥形轴对绳索进行绞磨收线，用脚踩蹬踏板，输入力矩，经曲柄摇杆机构、齿轮减速机构减速增矩后，驱动大齿轮，大齿轮与锥形轴同轴转动，通过锥形轴与绳索之间的摩擦力产生摩擦力矩，输入力矩通过传递后克服摩擦力矩从而驱动锥形轴，将绳索卷入；绳索另一端则为松边，卷出的绳索则通过转动集线卷筒，将松边的绳索绕入，卷绕到集线卷筒上；同时，集线卷筒的另一端设有与集线卷筒同轴转动的棘轮机构，以实现集线卷筒的实时反向锁紧；

步骤6：棘爪另一端设有换向拨杆，以控制棘轮机构处于锁紧还是松开的状态，实现收线和放线的两项种能。

步骤4中，绳索端部绕出后，穿过卡线槽，采用紧定螺钉将绳索端部固定在卡线槽内，以达到锁紧绳端的目的。

一种输电线路杆塔倾斜临时扶正方法，带电作业人员按照具体的带电作业步骤，将绳索紧固在杆塔的横担上；根据杆塔横向、纵向的偏斜情况，动态调整输电线路杆塔倾斜临时扶正装置的位置，工人用脚踩蹬踏板，通过在绳索产生的拉力，将杆塔的横向、纵向倾斜调整好。

本发明一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，技术效果如下：

1）、绳索选择高分子聚乙烯绳，其强度是人造合成纤维中最高的，强度可达到同规格钢丝的1.5倍，而且其伸长率非常低、质量较钢丝绳轻、体积较小，便于携带。

2）、绳索穿过导向滑轮，通过导向滑轮调整绳索在锥形轴上的卷入角度，使其始终处于锥形轴中间位置，防止产生较大的偏斜角。这样能够减小绳索绕入时的偏斜角度，有效降低绳索的磨损。

3）、绳索在锥形轴上预先缠绕多圈后，以保证合适的包角（包角为360°左右）。防止摩擦传动过程中，由于负载过大时发生打滑，也应避免包角过大，导致摩擦阻力太大而不易转动。

4）、在集线卷筒上有多圈的裕量，以满足可靠性要求。保证设计需要长度的绳子能够良好地缠绕在集线卷筒上。

5）、集线卷筒的另一端设有与集线卷筒同轴转动的棘轮机构，以实现卷筒的实时反向锁紧，避免由于负载过大，机构反转打伤工人。

6）、机架的两端设有安装了卸扣的耳板，当负载较大时，需要采用打钢钎的方式将整个装置固定在地面上。

7）、本发明的传动系统分为两部分，由齿轮传动和曲柄摇杆机构组合而成。由于脚部肌肉的蹬力远大于手臂肌肉扭力和拉力，在本发明中采用脚的蹬力驱动踏板（即相当于曲柄摇杆机构的摇杆），将动力传递到配重盘（同时也是曲柄），齿轮系统中小齿轮与曲柄同轴转动，故可将动力传递到齿轮减速机构，以达到减速增矩的效果。在其传动系统中，曲柄摇杆机构中的摇杆同时可起到杠杆作用，而曲柄摇杆机构的摇杆和曲柄也构成杠杆作用。

8）、本发明中采用小齿轮驱动大齿轮，脚踏采用杠杆原理,其中大齿轮端部、脚踏板等用螺母固定，搬运过程中可拆卸以减轻工人劳动强度。锥形轴的锥度设计应恰当，以保证高分子聚乙烯绳能够在锥面上按顺序排列，不会相互堆叠。根据摩擦传动理论，锥形轴实际上相当于一个摩擦轮，通过将绳索在锥形轴上预先缠绕几圈，可为绳索的牵引提供足够的摩擦力，能够将克服直接作用在绳端的张力，转化为克服绳索与锥形轴的摩擦力矩从而驱动绳索，即输入转矩只需要克服因绳索绕在锥形轴上产生的摩擦力矩，即可驱动绳索绕入。采用这样的组合方式，不仅能够满足承受较大负载和收集拉线距离大的功能要求，而且大大简化了装置结构，减轻了装置自重，且可拆卸，便于工人搬运，非常适应于偏远山区的人工作业环境，或仅能依靠人工完成杆塔倾斜临时扶正的杆塔抢修工程，实现了真正的人工化操作。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图。

图2为本发明装置的机架结构示意图。

图3为本发明装置的锥形轴结构示意图。

图4为本发明装置的集线卷筒结构示意图。

图5为本发明装置的大齿轮结构示意图。

图6为本发明装置的小齿轮结构示意图。

图7为本发明装置的棘轮结构示意图。

图8为实施例中某市500kV某线路直线杆塔受力分析图。

具体实施方式

如图1~图7所示，一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，包括机架1，机架1一侧安装有集线卷筒7，集线卷筒7上缠绕有绳索，集线卷筒7一端设有卡线槽6，集线卷筒7另一端设有与集线卷筒7同轴转动的棘轮机构10，机架1上设有棘爪9、换向拨杆8。机架1另一侧安装有导向滑轮2，机架1上安装有同轴转动的锥形轴3、大齿轮4，大齿轮4与齿轮组，齿轮组包括1个大齿轮、3个小齿轮，靠近锥形轴的小齿轮和大齿轮属于同轴转动，远离锥形轴的小齿轮和大齿轮构成齿轮传动，其传动比为3，以小齿轮为主动齿轮，可以有效降低3倍驱动力矩。机架1上安装有与齿轮组连接的配重盘12，配重盘12通过连杆13与踏板11连接，配重盘12、连杆13、踏板11构成曲柄摇杆机构。

所述机架1通过支撑板安装有棘爪9，棘爪9另一端设有换向拨杆8，换向拨杆8用于控制棘轮机构10处于锁紧或者松开状态。所述机架1两端设有安装了卸扣的耳板。

所述导向滑轮2的中心面与锥形轴3的中心面对齐。

所述集线卷筒7上加工有绳槽，使得绳索能够在集线卷筒7上顺序排列。施工使用过程中也必需保证在集线卷筒7上有多圈的裕量，以满足可靠性要求。

所述绳索为高分子聚乙烯绳索。

高分子聚乙烯绳穿过导向滑轮2后，由导向滑轮2的对中作用，将其方向调整为与锥形轴3锥底相垂直的方向，即导向滑轮2中心面与锥形轴3中心面对齐，再在锥形轴3上缠绕4-6圈，以保证有足够的包角，防止摩擦传动过程中由于负载过大时发生打滑，也应避免包角过大，导致摩擦阻力太大而不易转动。

施工过程中，由工人用脚踩蹬踏板11，经曲柄摇杆机构和两级齿轮减速机构减速增矩后，驱动第二级大齿轮，大齿轮4与锥形轴3同轴转动，通过锥形轴3与绳索之间的摩擦力产生摩擦力矩，输入力矩通过传递后克服摩擦力矩从而驱动锥形轴3，将绳索卷入。这样一来驱动力矩只需要克服高分子聚乙烯绳作用在锥形轴3上的摩擦力矩，即可卷入高分子聚乙烯绳，大大降低了输入转矩，达到了省力的目的；另一端则为松边，需要另一名工人实时转动卷筒将松边的绳索绕入，卷绕到集线卷筒7上，绳端通过卡线槽6锁住。

集线卷筒7的另一端设有与卷筒同轴转动的棘轮机构10，以实现集线卷筒7的实时反向锁紧，避免工人在施工过程中，由于负载过大导致踏板11反转打伤工人，提高了操作安全性。本发明中齿轮的传动比为3，这样虽然降低了传动速度，（仅为没加齿轮的三分之一），但负载能力提升3倍，同等条件下降低了工人劳动强度。

同时，安装有与集线转筒7同轴转动棘轮10机构，实现边收线边反向锁紧的功能，避免在工人施工过程中，由于负载过大导致踏板11反转打伤工人，提高了操作安全性。

所述的棘轮机构10中，与棘爪9同轴转动的安装有换向拨杆8，当拉紧过度时，可拨动换向拨杆8，使棘爪9松开，集线卷筒7适当放线后再拨动换向拨杆8实现实时锁紧。

最大牵引力较大时，需要在耳板上安装卸扣，将高分子聚乙烯绳穿过卸扣与钢钎相连，将整个装置固定在地面上。

采用这样的方案制造出的轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，可广泛应用于偏远山区输电线路杆塔检修过程，或仅能依靠人工完成杆塔倾斜临时扶正的杆塔抢修工程。搬运过程中，装置的大齿轮4和踏板11均可拆卸，施工工程中只需两名工人就可完成作业，不需要额外动力设备。经过安全检验与力学校核，本发明的轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置最大牵引力可达100kN左右。

下面结合ANSYS数值仿真计算分析和现场施工验证对本发明进行说明。

以某市500kV某线路上的直线塔为研究对象，其塔高为33.4米，横担长度为26.7米。该铁塔由于常年承受较大风等不均匀荷载，造成其出现比较严重的杆塔倾斜状况，使用经纬仪测量该杆塔倾斜幅度得出，垂直于线路方向（横向）出现了0.35米的偏斜，沿线路方向（纵向）出现了0.70米的偏斜。

1）、数值仿真计算分析：

杆塔受力分析如附图8所示。利用有限元分析软件ANSYS，将该模型导入其中，加载进行相应的数值仿真计算分析。仿真分析得出，将该铁塔的横向、纵向偏斜完全临时扶正好，需要最大的拉力为82kN。根据仿真结果得知，发明的输电线路杆塔倾斜临时扶正装置在杆塔倾斜临时扶正的过程中不会出现构件、绳子等断裂，且稳定性很好。

2）、施工试验验证：

具体实施方案为：首先将本发明装置固定在杆塔附近，保证其临时扶正时的安全可靠性；在固定好该装置后，带电作业人员按照具体的带电作业步骤将高分子聚乙烯绳紧固在杆塔的横担上；根据杆塔横向、纵向的偏斜情况，动态调整杆塔倾斜临时扶正工器具的位置，工人用脚踩蹬踏板11，通过在高分子聚乙烯绳产生的拉力，将杆塔的横向、纵向倾斜调整好。发现本发明装置能够很好完成工作，且其稳固性能较好，不会发生构件、绳索断裂等事故，为杆塔的永久加固准备了充足的时间。

通过ANSYS的数值仿真建模分析和在某市500kV某线路上的直线塔的试验验证，表明该高压输电线路杆塔倾斜临时扶正工器具具有良好的性能，能够将输电线路杆塔的倾斜临时扶正，保证线路的正常安全运行，且其可拆卸，量轻便携，特别是在偏远山区的杆塔检修中，或仅能依靠人工完成杆塔倾斜临时扶正的杆塔抢修工程，既体现出临时扶正性能的优越，为永久加固准备时间，又量轻可拆卸，便于携带，操作简单，实用性强。

Claims (9)

1.一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，包括机架（1），其特征在于，机架（1）一侧安装有集线卷筒（7），集线卷筒（7）上缠绕有绳索，集线卷筒（7）一端设有卡线槽（6），集线卷筒（7）另一端设有与集线卷筒（7）同轴转动的棘轮机构（10），机架（1）上设有棘爪（9）、换向拨杆（8）；

机架（1）另一侧安装有导向滑轮（2），机架（1）上安装有同轴转动的锥形轴（3）、大齿轮（4），大齿轮（4）与齿轮组啮合装配；

机架（1）上安装有与齿轮组连接的配重盘（12），配重盘（12）通过连杆（13）与踏板（11）连接，配重盘（12）、连杆（13）、踏板（11）构成曲柄摇杆机构。

2.根据权利要求1所述一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，其特征在于，所述机架（1）通过支撑板安装有棘爪（9），棘爪（9）另一端设有换向拨杆（8），换向拨杆（8）用于控制棘轮机构（10）处于锁紧或者松开状态。

3.根据权利要求1或2所述一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，其特征在于，所述机架（1）两端设有安装了卸扣的耳板。

4.根据权利要求1所述一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，其特征在于，所述导向滑轮（2）的中心面与锥形轴（3）的中心面对齐。

5.根据权利要求1所述一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，其特征在于，所述集线卷筒（7）上加工有绳槽。

6.根据权利要求1所述一种轻便式输电线路杆塔倾斜临时扶正装置，其特征在于，所述绳索为高分子聚乙烯绳索。

7.一种绳索绞磨收线方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：绳索穿过导向滑轮（2），通过导向滑轮（2）调整绳索在锥形轴（3）上的卷入角度，使其始终处于锥形轴（3）中间位置；

步骤2：绳索在锥形轴（3）上预先缠绕4-6圈左右，以保证合适的包角；

步骤3：绳索端部从锥形轴（3）上绕出后再缠绕到集线卷筒（7）上，保证在集线卷筒（7）上有4-6圈的裕量；

步骤4：绳索端部绕出后，穿过卡线槽（6），并将绳索端部固定在卡线槽（6）内，以达到锁紧绳索端部的目的；

步骤5：采用锥形轴（3）对绳索进行绞磨收线，用脚踩蹬踏板（11），输入力矩，经曲柄摇杆机构、齿轮减速机构减速增矩后，驱动大齿轮（4），大齿轮（4）与锥形轴（3）同轴转动，通过锥形轴（3）与绳索之间的摩擦力产生摩擦力矩，输入力矩通过传递后克服摩擦力矩从而驱动锥形轴（3），将绳索卷入；绳索另一端则为松边，卷出的绳索则通过转动集线卷筒（7），将松边的绳索绕入，卷绕到集线卷筒（7）上；同时，集线卷筒（7）的另一端设有与集线卷筒（7）同轴转动的棘轮机构（10），以实现集线卷筒（7）的实时反向锁紧；

步骤6：棘爪（9）另一端设有换向拨杆（8），以控制棘轮机构（10）处于锁紧还是松开的状态，实现收线和放线的两项种能。

8.根据权利要求7所述一种绳索绞磨收线方法，其特征在于，步骤4中，绳索端部绕出后，穿过卡线槽（6），采用紧定螺钉将绳索端部固定在卡线槽（6）内，以达到锁紧绳端的目的。

9.采用如权利要求1~6任意一种输电线路杆塔倾斜临时扶正装置的杆塔扶正方法，其特征在于，带电作业人员按照具体的带电作业步骤，将绳索紧固在杆塔的横担上；根据杆塔横向、纵向的偏斜情况，动态调整输电线路杆塔倾斜临时扶正装置的位置，工人用脚踩蹬踏板（11），通过在绳索产生的拉力，将杆塔的横向、纵向倾斜调整好。