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        智能套筒操作桿的研究及應(yīng)用

        2015-03-13 12:55:15葉巨偉包益能徐發(fā)林鄧通湯劍偉
        企業(yè)導(dǎo)報(bào) 2015年2期
        關(guān)鍵詞:帶電作業(yè)

        葉巨偉 包益能 徐發(fā)林 鄧通 湯劍偉

        摘 要:配網(wǎng)線路帶電作業(yè)是提高供電可靠性的重要措施,隨著目前配網(wǎng)帶電作業(yè)次數(shù)的增加,帶電作業(yè)的安全性逐漸得到供電企業(yè)的重視。10kV 配電網(wǎng)導(dǎo)線間距離小,配電設(shè)施密集,作業(yè)人員活動(dòng)范圍窄小,帶電作業(yè)主要采用絕緣操作桿作業(yè)法或絕緣手套作業(yè)法。

        傳統(tǒng)的絕緣桿作業(yè)法是作業(yè)人員在地面或登桿等安全位置,帶好安全帶,與帶電體保持一定的距離,再通過端部裝上所需的工器具附件利用絕緣桿進(jìn)行作業(yè)。該作業(yè)方法完全依賴人力操作,操作難度大,作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度高,且工作效率低。本文就絕緣操作桿作業(yè)法中在絕緣操作桿端部使用電動(dòng)套筒扳手的可行性和實(shí)施方案進(jìn)行了探討。

        關(guān)鍵詞:帶電作業(yè);絕緣操作桿作業(yè)法;套筒扳手

        一、絕緣操作桿作業(yè)法現(xiàn)狀

        作業(yè)人員在地面或通過登桿工具(腳扣等)登桿至適當(dāng)位置,保持與10kV 電壓相適應(yīng)的安全距離,再應(yīng)用端部裝配有不同工具附件的絕緣操作桿進(jìn)行作業(yè)的一種帶電作業(yè)方法。采用該作業(yè)方法時(shí),一是以絕緣工具、絕緣手套等組成的帶電體與地之間的縱向絕緣防護(hù),其中絕緣操作桿起主絕緣作用,絕緣手套起輔助絕緣作用; 二是以絕緣遮蔽罩,絕緣服組成帶電體與人之間或不同相帶電體之間的橫向絕緣防護(hù),避免因人體動(dòng)作幅度過大造成相間短路或相對(duì)地短路。該作業(yè)方法主要優(yōu)勢(shì)在于不受交通和地形條件的限制,缺點(diǎn)在于完全依賴人力操作,操作難度大,作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度高,工作效率低。

        二、傳統(tǒng)套筒操作桿存在的問題

        傳統(tǒng)套筒操作桿將套筒安裝在絕緣操作桿前端,通過人力旋轉(zhuǎn)操作桿帶動(dòng)前端的套筒扳手,轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓完成如并溝線夾的拆裝等作業(yè)。由于絕緣操作桿較長(zhǎng),人力轉(zhuǎn)動(dòng)扳手扭矩不足,操作費(fèi)力且無法保證螺栓固定緊固,存在一定的安全隱患。此外,在登桿作業(yè)時(shí),作業(yè)人員的活動(dòng)空間受限,需進(jìn)行螺栓緊固或拆除作業(yè)的地點(diǎn)可能離作業(yè)人員較遠(yuǎn)。若作業(yè)點(diǎn)與作業(yè)人員不在同一垂線上,此時(shí)使用傳統(tǒng)套筒扳手作業(yè),套筒與螺栓成一定角度,難以對(duì)準(zhǔn),操作更加困難。

        三、改進(jìn)方法

        圖1 初始設(shè)計(jì)方案

        圖2 最終設(shè)計(jì)方案 圖3 實(shí)物照片

        (一)智能套筒操作桿的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。(1)絕緣操作桿與電動(dòng)套筒扳手的固定。絕緣操作桿與電動(dòng)套筒扳手的結(jié)合,需考慮以下幾個(gè)方面:1) 不影響絕緣工作性能;2) 合理設(shè)計(jì)模塊重量分布,避免操作時(shí)晃動(dòng)過大;3) 合理分配模塊設(shè)計(jì)外形,保證視線良好;4) 具有可拓展性,功能可拓展。最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn):1) 結(jié)合部件角度可調(diào),電動(dòng)套筒扳手可與操作桿成一定角度,適應(yīng)更多作業(yè)環(huán)境,工具使用更加靈活;2) 中軸一線設(shè)計(jì),保證重心,避免晃動(dòng)過大;3) 模塊小型化設(shè)計(jì),合理布局,減少對(duì)操作人員視線的遮擋;4) 高性能輕重量的電機(jī)和電池選型,控制總重量,便于操作。

        (2)電動(dòng)套筒扳手的控制。1)采用2.4G無線通信遙控,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)套筒扳手的實(shí)時(shí)遙控;2)高耐壓電路設(shè)計(jì)技術(shù),保障電動(dòng)套筒扳手的正常工作;3)國(guó)家安全無線頻段選擇及技術(shù)應(yīng)用,保障電動(dòng)套筒扳手在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾下的正常工作;4)通用電子模塊設(shè)計(jì),保證通用性;5)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),采集顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和信息;6)友好的界面,操作人員可帶絕緣手套進(jìn)行操作。

        圖4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        (二)智能套筒操作桿的技術(shù)指標(biāo)。(1)電動(dòng)套筒扳手技術(shù)指標(biāo)。最大扭矩:250 Nm;空載轉(zhuǎn)速:0~2200 rpm;沖擊次數(shù):0~3200 ipm;夾頭:1/2英寸 四方頭;電池:18V / 2.0Ah(鋰電池)。(2)遙控端技術(shù)指標(biāo)。采用藍(lán)牙通信模塊,通信距離可達(dá)100米,操作終端反應(yīng)時(shí)間小于0.05秒。提供LCD屏進(jìn)行UI交互,具有按鍵可控制功能,并提供語音模塊通知用戶。具有用戶身份識(shí)別模塊,必須具有權(quán)限才可進(jìn)行操作。(3)受控端技術(shù)指標(biāo)。采用藍(lán)牙通信模塊與遙控終端進(jìn)行通信,通過協(xié)議獲取指令。主控芯片直接控制電機(jī),驅(qū)動(dòng)電動(dòng)工具工作。(4)芯片級(jí)技術(shù)指標(biāo)。主控芯片采用STM32F103RBT6,最高72MHZ工作頻率,在存儲(chǔ)器的0的等待周期訪問時(shí)可達(dá)1.25DMisp。程序加密防破解。自帶低功耗管理及數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。

        主控芯片通過串口直接與藍(lán)牙模塊HC-05進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與控制,通過IO接口口直接控制LCD屏的顯示。

        主控芯片自帶電源控制,對(duì)系統(tǒng)待機(jī)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)低功耗模式。帶電時(shí)間可達(dá)7天以上。

        (三)智能套筒操作桿的功能特點(diǎn)。(1) 將電動(dòng)套筒扳手加入到絕緣操作桿作業(yè)法工具中,代替?zhèn)鹘y(tǒng)工具的人力操作,顯著提升作業(yè)效率;(2)電動(dòng)套筒扳手扭矩大,螺栓固定更加緊固,提高線路安全性;(3)通過無線遙控電動(dòng)工具,解決了電機(jī)控制和操作人員的絕緣安全問題;(4)通過可旋轉(zhuǎn)的連接頭,電動(dòng)工具可以與操作桿固定成一定角度,適用各種操作環(huán)境,具有更強(qiáng)的操作靈活性;(5)通過使用高性能的電機(jī)和電池,在保證電動(dòng)套筒扳手出力的情況下,將系統(tǒng)總重量保持在了一個(gè)合適的范圍內(nèi);(6)通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),保證了工器具重心穩(wěn)定和操作人員視野良好。

        在實(shí)際測(cè)試過程中,使用智能套筒操作桿登桿進(jìn)行異型并溝線夾的安裝和拆卸工作,只需幾秒種就能旋緊或松開一根螺栓,相比傳統(tǒng)套筒操作桿需要1分鐘左右的操作時(shí)間,大大提高了作業(yè)效率,且降低了作業(yè)難度和作業(yè)人員的體力負(fù)擔(dān)。此外,用智能套筒操作桿旋緊的螺栓,難以用傳統(tǒng)套筒操作桿拆除,螺栓固定更加緊固,提高了線路安全性。

        四、結(jié)束語

        10kV 線路的帶電作業(yè)還需不斷在工器具和作業(yè)方式上創(chuàng)新、創(chuàng)造,使該項(xiàng)作業(yè)不斷得到改進(jìn)和完善,確保在實(shí)際生產(chǎn)工作中安全、高效地開展。

        智能套筒操作桿的研發(fā)與應(yīng)用,可以有效降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作難度,提高工作效率和線路安全性。其設(shè)計(jì)思路可以進(jìn)一步推廣到其他電動(dòng)工具上,應(yīng)用到更廣泛的場(chǎng)景中。此外,可以在設(shè)備上加裝攝像頭采集工作近況視頻,近距離觀察操作點(diǎn);可在系統(tǒng)中加入帶電操作安全標(biāo)示,如:佩戴作業(yè)高度指示器,可自動(dòng)識(shí)別安全高度;加裝報(bào)警裝置,靠近高壓線安全距離時(shí)自動(dòng)報(bào)警等等。通過設(shè)備終端采集操作大數(shù)據(jù),根據(jù)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)可得出帶電作業(yè)適宜標(biāo)準(zhǔn),扭力對(duì)金具的使用壽命影響等等。

        綜上所述,帶電作業(yè)工器具還有很大的提升空間,隨著智能套筒操作桿推廣與應(yīng)用,將使智能化的電動(dòng)工器具在電力帶電作業(yè)上得到更大的應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 胡毅.配電線路帶電作業(yè)技術(shù)[M] .中國(guó)電力出版社,2002.

        [2] 劉夏清,龔政雄,牛捷.帶電作業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來思考[J] .中國(guó)電業(yè)·技術(shù),2012(11),477-480.

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