程 思，王小虎

0 引言

掛牌裝設(shè)遮欄是變電站保證現(xiàn)場(chǎng)工作人員安全的重要技術(shù)措施之一，尤其針對(duì)保護(hù)柜或高壓柜等設(shè)備，布置安全措施防止工作人員誤入帶電間隔、誤觸碰帶電設(shè)備，具有重要的意義[1-2]。目前，多數(shù)變電站的二次現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)措施采用的是帶雙面膠的塑料警示帶，將其貼于檢修保護(hù)柜相鄰的帶電運(yùn)行柜體表面，提醒檢修人員。這種安全警示帶存在以下缺點(diǎn)：帶雙面膠的警示帶使用過后容易在保護(hù)柜表面留有黏膠，不易清除，影響保護(hù)柜的美觀；在濕度較大或者屏柜存在灰塵的情況下，雙面膠容易脫落，造成安全隱患；警示帶的雙面膠經(jīng)過繼保室空調(diào)風(fēng)干之后，雙面膠的粘性下降，會(huì)出現(xiàn)脫落；警示帶使用過后粘合力降低，無法循環(huán)使用，不符合當(dāng)下變電站提倡的綠色環(huán)保理念；這種依賴雙面膠粘合的警示帶不便于現(xiàn)場(chǎng)布置和收回，變電運(yùn)行人員在布置安全措施時(shí)無法提高工作效率；不易布置，需要兩人及以上進(jìn)行布置。

因此，設(shè)計(jì)一種新型的安全警示帶裝置，解決現(xiàn)行變電站安全警示帶存在的問題，對(duì)變電站具有重大的意義。

1 自動(dòng)收放式安全警示帶裝置的研制

1.1 設(shè)備設(shè)計(jì)原則

研制的自動(dòng)收放式警示帶，應(yīng)具有以下特征：

①具有電動(dòng)收放功能；

②整體外觀美觀大方，便于攜帶和定置；

③新型警示帶布置快捷方便可靠，不易脫落；

④新型警示帶環(huán)保，可以多次使用。

1.2 設(shè)備的研制

新型自動(dòng)收放式安全警示帶裝置主要由帶筒、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、新型警示帶及帶微型磁鐵的標(biāo)識(shí)牌組成，帶筒為裝置的本體，設(shè)計(jì)成圓柱形腔體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定在帶筒上，由微型直流電機(jī)、電池槽及正反轉(zhuǎn)可逆運(yùn)行控制回路組成，安全警示帶卷繞在帶筒腔體內(nèi)的軸心圓桿上，微型直流電機(jī)通過軸承與軸心圓桿連接，正反轉(zhuǎn)可逆運(yùn)行控制回路使電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，給警示帶的收放提供動(dòng)力。使用安全警示帶時(shí)將警示帶拉出，使警示帶覆蓋在二次保護(hù)屏柜表面，用帶微型磁鐵的標(biāo)識(shí)牌壓住警示帶并吸附在屏柜上。

1.3 警示帶定制部分

當(dāng)前使用的安全警示帶多為PE塑料薄膜，使用一次后，容易變皺變形，不便于回收循環(huán)利用。為了使警示帶能夠便捷回收，多次使用，本次的新型安全警示帶選用優(yōu)質(zhì)滌綸布，滌綸布耐各種化學(xué)品，功能杰出，耐熱性較好，堅(jiān)牢耐用，抗皺免燙，可以多次使用，回收方便[3]。

1.4 微型磁鐵及標(biāo)識(shí)牌的選型及布置

現(xiàn)行使用的帶雙面膠的警示帶使用過后會(huì)在保護(hù)柜表面留有黏膠，不易清除，影響保護(hù)柜的美觀，而且警示帶的雙面膠容易脫落，無法長時(shí)間保持，使用過后粘合力降低，無法循環(huán)使用。因此，本次新型安全警示帶采用新的設(shè)計(jì)思路，新型滌綸警示帶上不使用雙面膠，而是設(shè)計(jì)一種帶微型磁鐵的標(biāo)識(shí)牌，使用安全警示帶時(shí)將警示帶拉出，使警示帶覆蓋在二次屏柜表面，用標(biāo)識(shí)牌壓住警示帶并吸附在屏柜上。標(biāo)識(shí)牌采用PVC材料，此種材料耐化學(xué)藥品性高、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好。標(biāo)識(shí)牌上打印“運(yùn)行中”紅色字樣，每個(gè)保護(hù)屏柜布置4塊標(biāo)識(shí)牌，分別在柜體前后金屬邊緣處。為了使標(biāo)識(shí)牌能夠可靠壓住警示帶并吸附在屏柜上，選擇的微型磁鐵的具體參數(shù)如表1所示。

表1 微型磁鐵的參數(shù)表

在每塊標(biāo)識(shí)牌上布置兩顆微型磁鐵。因?yàn)榭拷照{(diào)的二次保護(hù)屏受空調(diào)冷風(fēng)的影響，布置在屏柜上的安全警示帶較其他地方容易掉落，因此在靠近空調(diào)出風(fēng)口處的保護(hù)屏柜上對(duì)新型帶磁鐵的標(biāo)識(shí)牌進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過7天的跟蹤測(cè)量發(fā)現(xiàn)，通過標(biāo)識(shí)牌吸附在保護(hù)屏柜上的警示帶偏移值不超過1 cm，更沒有掉落情況，符合安全可靠的原則。

1.5 電機(jī)選型

轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由微型直流、電池槽及控制回路組成，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定在帶筒的底蓋上，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與塑料軸承連接。工作結(jié)束時(shí)，將每段警示帶從保護(hù)屏上取下，然后將轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定在帶筒頂蓋上，按下控制按鈕，電機(jī)開始動(dòng)作，使軸心圓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)警示帶收縮，直到警示帶完全縮回為止。因此，電機(jī)的選擇是本次新型安全警示帶裝置設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，電機(jī)既要保證足夠的拉力，又要盡量輕巧，方便使用與攜帶。

所用的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)根據(jù)電源電壓、使用條件、拖動(dòng)對(duì)象來進(jìn)行選擇電動(dòng)機(jī)。電源電壓應(yīng)滿足基本要求，即電源電壓與電動(dòng)機(jī)額定電壓相符；使用條件應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和工作環(huán)境選擇不同型式的電動(dòng)機(jī)，本設(shè)計(jì)中的使用條件要求電機(jī)體積較小，重量較輕，進(jìn)而方便運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)手持工作；電機(jī)的拖動(dòng)對(duì)象決定了電機(jī)的容量、效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù)的選擇，如容量選擇過小，就會(huì)發(fā)生長期過載現(xiàn)象，影響電動(dòng)機(jī)壽命甚至燒毀，相反如果容量選擇過大，電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率不能充分利用，功率因數(shù)也不高。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率是隨著負(fù)載變化的[4]。

現(xiàn)場(chǎng)收放警示帶的過程可理想化視為恒定功率輸出的過程，其機(jī)械功率為：

F：恒力；

V：警示帶收放的平均速度。

那么電動(dòng)機(jī)的功率選擇應(yīng)滿足以下條件∶

γ1為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化效率。

為了滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇電動(dòng)機(jī)額定輸出功率略大于理論計(jì)算的數(shù)值，以保證一定的功率裕度。

基于以上理論基礎(chǔ)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)采用實(shí)際試驗(yàn)測(cè)算，電動(dòng)機(jī)的選擇參數(shù)如表2。

表2 電機(jī)參數(shù)表

1.6 正反轉(zhuǎn)控制回路

本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)收放式安全警示帶裝置應(yīng)能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)裝置使警示帶拉出和回收，實(shí)現(xiàn)警示帶的快捷布置和回收，提高運(yùn)行人員的安全措施布置效率。通過正反轉(zhuǎn)控制回路使電機(jī)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，正反轉(zhuǎn)可逆運(yùn)行控制回路如圖1所示，當(dāng)長按正轉(zhuǎn)按鈕的時(shí)候，電機(jī)正方向運(yùn)轉(zhuǎn)，使警示帶拉出；長按反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，使警示帶卷回帶筒，快速回收警示帶。

圖1 正反轉(zhuǎn)控制回路圖

2 3D打印設(shè)計(jì)圖及樣品效果圖

本次研制通過Solidworks軟件設(shè)計(jì)出自動(dòng)收放式安全警示帶裝置的各部分元件，分別有帶筒本體(如圖2)、軸心圓桿(如圖 3)、頂蓋(如圖 4)、底蓋(如圖 5)及連桿(如圖 6)。通過3D打印技術(shù)打印出各部分元件，帶筒的把手布置控制裝置及電池，安全警示帶繞在軸心圓桿上，微型直流電機(jī)安裝在底蓋，電機(jī)通過連接桿及軸承與軸心圓桿連接，制作出自動(dòng)收放式安全警示帶裝置的樣品，樣品效果圖如圖7、圖8所示。

圖2 帶筒本體設(shè)計(jì)圖

圖3 軸心圓桿設(shè)計(jì)圖

圖4 頂蓋設(shè)計(jì)圖

圖5 底蓋設(shè)計(jì)圖

圖6 連桿設(shè)計(jì)圖

圖7 樣品效果圖

3 實(shí)際應(yīng)用效果檢驗(yàn)

通過3D打印技術(shù)打印出自動(dòng)收放式安全警示帶裝置的本體及各部分元件，制作出成品，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用效果檢驗(yàn)。

在某變電站繼保室的10個(gè)二次保護(hù)屛柜上分別通過傳統(tǒng)雙面膠式安全警示帶和新型自動(dòng)收放式安全警示帶裝置來布置和回收警示帶，并記錄和比較兩種安全警示帶的布置和回收的時(shí)間，如表3所示，并進(jìn)行為期7天的跟蹤統(tǒng)計(jì)，記錄兩種安全警示帶的脫落情況。

通過表3，可以發(fā)現(xiàn)，新型收放式安全警示帶的布置時(shí)間和回收時(shí)間遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)安全警示帶，大大節(jié)約了布置和安全措施恢復(fù)時(shí)間，提高了變電運(yùn)行人員的工作效率。

通過統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，新型安全警示帶沒有脫落情況，而傳統(tǒng)雙面膠式安全警示帶隨著時(shí)間變化掉落情況越來越嚴(yán)重。新型收放式安全警示帶解決了易脫落的問題，較傳統(tǒng)安全警示帶更穩(wěn)定可靠。

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前使用的安全警示帶黏貼在保護(hù)屏柜一段時(shí)間后，因?yàn)楸Ｗo(hù)屏的散熱影響，會(huì)變皺變形，影響美觀且無法再次回收使用，但是新型滌綸警示帶并沒有明顯的變化，多次使用依然柔軟平整，并不會(huì)影響美觀和再次回收使用，符合環(huán)保美觀、多次使用的原則。

圖8 樣品效果圖

表3 安全警示帶布置及回收時(shí)間表

4 小結(jié)

新型自動(dòng)收放式安全警示帶裝置以微型直流電機(jī)作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)，以帶微型磁鐵的標(biāo)識(shí)牌為吸附元件，以滌綸作為安全警示帶的材料，整體美觀大方，便于攜帶和定置，有效解決了現(xiàn)行的警示帶貼附不牢固，收放不方便，不能循環(huán)使用的問題，實(shí)現(xiàn)了變電站安全警示帶的快速布置、快速固定及循環(huán)利用，有效提高了變電運(yùn)行人員的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

［1］郭偉偉，何明祝，劉志平，等.安全警示帶［P］.中國專利：CN203462821 U.2014.

［2］李淑華，劉兆鋒，胡盼盼.滌綸織物防水透濕與拒水拒油整理的發(fā)展［J］.紡織學(xué)報(bào)，2003，24（5）：118-120.

［3］周剛，陳剛，錢偉杰，等.一種電力施工安全隔離伸縮警示帶［P］.中國專利：CN105480793A.2016.

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［5］李冬冬，潘海鵬，顧敏明.無刷直流電機(jī)矢量控制策略與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)電工程，2017，34（3）：272-277.