廣東省輸變電工程公司 陳奧博

?

波紋管液壓調(diào)整法在GIS安裝中的應(yīng)用

廣東省輸變電工程公司 陳奧博

【摘要】在GIS的管道母線安裝中，需要對(duì)波紋管進(jìn)行壓縮和放松調(diào)整。采用人力作業(yè)壓縮一個(gè)波紋管耗時(shí)30分鐘，同時(shí)容易造成螺桿損傷而形成安全隱患。我公司施工技術(shù)人員通過專題攻關(guān)、研發(fā)專用工具，開發(fā)了一套“支架固定、液壓泵傳動(dòng)液壓千斤頂、再驅(qū)動(dòng)頂板進(jìn)行壓縮調(diào)整”的液壓調(diào)整方法，可將壓縮速度提高三分之二以上，同時(shí)提高安裝質(zhì)量，確保施工安全，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過一系列變電工程的建設(shè)實(shí)踐，證明該方法能夠有效降低作業(yè)人員投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】壓縮調(diào)整裝置；加強(qiáng)支架；GIS管道母線；波紋管

1　背景

1.1GIS管道母線安裝背景

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡稱GIS)是一種由管道母線等多種高壓電器組合而成的高壓配電裝置，GIS將所有的高壓電器元件密封在金屬筒中，具有可靠性高、運(yùn)行方便、檢修周期長等優(yōu)點(diǎn)。

GIS管道母線位于母線筒內(nèi)，管道母線在安裝時(shí)需要與兩端間隔分別進(jìn)行導(dǎo)體連接，在確認(rèn)母線桿安裝牢固進(jìn)行間隔對(duì)接。管道母線安裝有一道至關(guān)重要的工序——調(diào)整GIS波紋管，包括壓縮波紋管和放松波紋管。壓縮之后與插接式母線端進(jìn)行導(dǎo)體對(duì)接，對(duì)接完成之后要均勻松開緊固波紋管的螺栓到正常的尺寸，之后再放松波紋管完成與另一端間隔對(duì)接。

1.2波紋管調(diào)整工藝

波紋管是一種既有彈性特性又有密封特性的金屬管殼零件，在外力或力矩作用下能發(fā)生軸向、角向及側(cè)向位移，以補(bǔ)償母線和設(shè)備運(yùn)行過程中的尺寸變化。在GIS管道母線的安裝對(duì)接中，需要對(duì)波紋管進(jìn)行調(diào)整。

波紋管的常規(guī)外形如圖1所示，（以平高東芝252kV GIS波紋管為例）：波紋管全長630mm，由四條M24的不銹鋼全牙螺桿固定。波紋管調(diào)整采采用人工作業(yè)，壓縮調(diào)整通過擰緊螺桿上的螺帽實(shí)現(xiàn)，壓縮四條M24的不銹鋼全牙螺桿需四人分兩組輪流作業(yè)，在逐步擰緊螺帽過程中，隨著壓縮量的增加，壓縮操作受到的阻力越來越大，一個(gè)波紋管壓縮時(shí)間需要30分鐘。當(dāng)母線和一端間隔對(duì)接完畢后，需要將波紋管進(jìn)行放松調(diào)整，放松調(diào)整是壓縮的逆過程，采用擰松螺帽完成作業(yè)。

圖1　平高東芝252kV　GIS波紋管外形

1.3波紋管調(diào)整改進(jìn)方法的提出

波紋管調(diào)整的瓶頸過程在于壓縮過程，耗費(fèi)大量時(shí)間、人力，同時(shí)在擰緊M24不銹鋼螺帽時(shí)，螺母或螺桿可能因?yàn)槭芰Σ痪鶕p壞嚴(yán)重。這樣一來，調(diào)整波紋管工序受阻，就會(huì)嚴(yán)重影響GIS設(shè)備的整體組裝，阻礙工程進(jìn)度及工期。

針對(duì)這一難題，我們開始思考是否有什么新的壓縮方法可以降低作業(yè)人員投入、提高壓縮效率，同時(shí)對(duì)螺母、螺桿有效保護(hù)。我公司施工技術(shù)人員對(duì)GIS波紋管安裝工序廣泛開展調(diào)查和研討，在深入了解廠家設(shè)備構(gòu)造和施工過程的現(xiàn)場情況后，我們認(rèn)為拋棄傳統(tǒng)的人工作業(yè)方法,通過加工專用工器具，以施加外力的方法進(jìn)行波紋管壓縮是可行的。

2　波紋管液壓調(diào)整裝置的研制

2.1繪制設(shè)計(jì)圖

據(jù)最佳方案，這套壓縮調(diào)整裝置主體為固定支架，輔以液壓機(jī)構(gòu)和頂板。固定支架是千斤頂施加頂升力和波紋管套筒受力的附著點(diǎn)，千斤頂安裝在支架上，以頂桿前端的固定卡環(huán)作為固定支撐點(diǎn)施加頂升力；槽鋼由螺絲與波紋管套筒的法蘭盤連接。

用Sketch軟件繪制固定支架的三維示意圖，如圖2所示。

圖2　固定支架三維示意圖

2.2加工固定支架

固定支架要考慮到不同管徑、不同法蘭面尺寸的GIS波紋管的差別，滿足大多數(shù)常規(guī)GIS波紋管的調(diào)整要求，我們采用通用型設(shè)計(jì)，加工尺寸圖如圖3所示。

圖3　固定支架加工尺寸圖

常規(guī)波紋管左右法蘭盤的距離為630mm，不銹鋼全牙拉桿的中心距離為710mm，千斤頂?shù)墓潭ōh(huán)前端長度為50mm，所以圓鋼長度取800mm較為適宜。工字鋼長度取680mm，中心開有Φ64的中心孔。槽鋼長度取180mm，支架內(nèi)側(cè)開Φ24的圓孔，圓鋼與工字鋼采用加強(qiáng)焊接連接。

3　裝置的拉力強(qiáng)度試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)

現(xiàn)場試驗(yàn)：

焊接完畢，清除表面焊瘤、夾渣，并涂漆、上色，在現(xiàn)場將液壓機(jī)構(gòu)及支架整體組裝，如圖4所示。

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地測試，固定支架尺寸符合母線筒要求，液壓千斤頂夾持到位，進(jìn)行試壓縮時(shí)液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，壓力表讀數(shù)在正常輸出壓力范圍內(nèi)，千斤頂頂桿沒有發(fā)生軸向、縱向移位，能穩(wěn)定進(jìn)行往復(fù)壓縮作業(yè)。

圖4　液壓機(jī)構(gòu)及支架整體組裝圖

將人工壓縮波紋管和新裝置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。作業(yè)場景如下圖5所示。當(dāng)采用液壓調(diào)整波紋管之后，相同的波紋管壓縮作業(yè)人數(shù)減少50％，施工時(shí)間降低70％，波紋管調(diào)整施工整體速度提高三分之二以上。

圖5　人工壓縮與液壓壓縮調(diào)整場景

4　最終方案確立

通過實(shí)驗(yàn)分析，完善設(shè)計(jì)圖并確定了最終實(shí)施方案，固定支架的主體連接部分為圓鋼1，液壓千斤頂?shù)恼麄€(gè)壓縮調(diào)整行程都在圓鋼范圍內(nèi)移動(dòng)。

固定支架的主骨架是工字鋼2，千斤頂頂桿從中心孔3穿過，千斤頂上的固定卡環(huán)頂住工字鋼作為固定支撐點(diǎn)，卡環(huán)邊緣緊貼中心孔內(nèi)側(cè)，將液壓千斤頂整體固定在支架和頂板中。

固定支架的下端部焊接有槽鋼4，槽鋼圓孔5為螺栓孔，用于將槽鋼與法蘭盤上的螺栓連接，從而將整個(gè)支架固定在波紋管套筒上。

液壓泵啟動(dòng)后，壓力通過千斤頂頂桿傳遞到頂板上進(jìn)行壓縮。頂板將壓緊力分散到整個(gè)法蘭面上，避免法蘭盤局部受力過大發(fā)生變形。

5　施工作業(yè)流程和步驟

GIS波紋管液壓調(diào)整施工工藝流程如下：

（1）施工準(zhǔn)備：根據(jù)波紋管廠家提供的出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定及所執(zhí)行的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，編制GIS波紋管液壓調(diào)整施工方案，確定壓縮調(diào)整的數(shù)據(jù)，如：壓縮量、可承受壓力范圍、拉伸尺寸等參數(shù)，經(jīng)技術(shù)部門批準(zhǔn)后方可進(jìn)行調(diào)整作業(yè)。

（2）拆法蘭盤螺栓，安裝固定支架：拆下連接法蘭盤位置的兩顆對(duì)角螺絲，將槽鋼上的小孔穿過螺栓，擰緊螺絲把固定支架安裝好。壓縮作業(yè)前，應(yīng)對(duì)液壓管、固定支架進(jìn)行外觀檢查，各緊固螺栓應(yīng)齊全，無松動(dòng)。

（3）千斤頂頂桿從支架圓孔中穿出就位：將液壓千斤頂?shù)墓潭ōh(huán)緊貼支架中心孔內(nèi)側(cè)，擰緊固定卡環(huán)，將液壓管與液壓泵連接。

（4）頂板就位，調(diào)整頂板位置：把頂板緊貼法蘭盤，短暫啟動(dòng)液壓泵后停止，使得千斤頂頂桿在頂板和固定支架之間均受到力，檢查頂板的是否被夾緊，細(xì)調(diào)頂板位置。

（5）標(biāo)注壓縮量到達(dá)位置：根據(jù)波紋管廠家提供的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定，確定壓縮量數(shù)據(jù)，在拉桿上用油性筆標(biāo)注壓縮量到達(dá)的位置。（252kV平高東芝GIS需壓縮120mm）。

（6）啟動(dòng)液壓泵，開始?jí)嚎s作業(yè)：啟動(dòng)液壓泵，液壓千斤頂頂桿頂出，剛開始?jí)嚎s時(shí)需緩慢加壓以觀察受力情況。穩(wěn)定后勻速壓縮波紋管，直到波紋管壓縮到預(yù)定位置后關(guān)閉液壓泵。把四條拉桿上的螺帽同步擰到預(yù)定位置，由于螺帽已離開法蘭面且不用承受波紋管的壓力，徒手就能擰動(dòng)。

（7）壓縮完成后拆除裝置，繼續(xù)管道母線安裝下一步工序。

6　社會(huì)效果分析

（1）本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種高效、實(shí)用的波紋管壓縮方法，可以高效率地完成波紋管壓縮調(diào)整，有效降低作業(yè)人員投入，同時(shí)提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)。方法切合工地使用環(huán)境，具有可實(shí)施性，能有效緩解目前“波紋管壓縮”日益成為瓶頸的現(xiàn)狀，在規(guī)模大、間隔多、波紋管拼裝接口多的GIS設(shè)備施工中能夠扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面。

（2）該施工方法已在多個(gè)施工項(xiàng)目中推廣應(yīng)用，實(shí)踐證明，液壓壓縮法可將波紋管調(diào)整施工速度提高三分之二以上，施工安全、方便、快捷、質(zhì)量優(yōu)良，成為提高施工質(zhì)量和效率的一大亮點(diǎn)，得到同行及專家的一致好評(píng)。

（3）本方法適用于各種電壓等級(jí)GIS波紋管壓縮調(diào)整作業(yè)，固定支架可針對(duì)不同GIS波紋管略作尺寸調(diào)整，適應(yīng)不同管徑、不同法蘭面尺寸的波紋管壓縮調(diào)整作業(yè)，具備GIS安裝共性，很容易向其他電建公司進(jìn)行推廣，該方法的實(shí)施推廣將具有十分顯著的社會(huì)效益，對(duì)于電建市場推廣也具有很大潛力。

參考文獻(xiàn)

[1]Jun-Bong Eom and Tae-Jin Le, Member, IEEE.Accurate Tag Estimation for Dynamic Framed-Slotted ALOHA in RFID Systems. IEEE COMMUNICATION SLETTERS, VOL. 14, NO.1, JANUARY 2010.

[2]王建偉.跨層設(shè)計(jì)在下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[D].北京大學(xué)學(xué)位論文,2008:24-27.

[3]李乃湖,倪以信,孫舒捷,姚美齊.智能電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2010,4(3):1-7.

[4]呂澤承,鄧雨榮,張煒,鄔蓉蓉,陶松梅.在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場綜合處理單元與變電站平臺(tái)之間的通信技術(shù)[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2013,7(6):136-140.

[5]梅小彬.發(fā)電設(shè)備綜合管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].華北電力大學(xué)(北京) 學(xué)位論文,2004:26-28.

[6]黃彬.RFID智能電表技術(shù)方案與質(zhì)量評(píng)估[J].電氣時(shí)代2009,11:82-83．

陳奧博（1988-），男，天津人，助理工程師，主要研究方向：電力自動(dòng)化、變電站施工。

作者簡介：