程 思，王小虎

0 引言

掛牌裝設(shè)遮欄是變電站保證現(xiàn)場工作人員安全的重要技術(shù)措施之一，尤其針對保護(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)柜相鄰的帶電運行柜體表面，提醒檢修人員。這種安全警示帶存在以下缺點：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)場布置和收回，變電運行人員在布置安全措施時無法提高工作效率；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，對變電站具有重大的意義。

1 自動收放式安全警示帶裝置的研制

1.1 設(shè)備設(shè)計原則

研制的自動收放式警示帶，應(yīng)具有以下特征：

①具有電動收放功能；

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

新型自動收放式安全警示帶裝置主要由帶筒、轉(zhuǎn)動裝置、新型警示帶及帶微型磁鐵的標(biāo)識牌組成，帶筒為裝置的本體，設(shè)計成圓柱形腔體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動裝置固定在帶筒上，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力。使用安全警示帶時將警示帶拉出，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)計思路，新型滌綸警示帶上不使用雙面膠，而是設(shè)計一種帶微型磁鐵的標(biāo)識牌，使用安全警示帶時將警示帶拉出，使警示帶覆蓋在二次屏柜表面，用標(biāo)識牌壓住警示帶并吸附在屏柜上。標(biāo)識牌采用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)識牌上打印“運行中”紅色字樣，每個保護(hù)屏柜布置4塊標(biāo)識牌，分別在柜體前后金屬邊緣處。為了使標(biāo)識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)識牌上布置兩顆微型磁鐵。因為靠近空調(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)屏柜上對新型帶磁鐵的標(biāo)識牌進(jìn)行試驗，經(jīng)過7天的跟蹤測量發(fā)現(xiàn)，通過標(biāo)識牌吸附在保護(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)動裝置由微型直流、電池槽及控制回路組成，轉(zhuǎn)動裝置固定在帶筒的底蓋上，轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)動軸與塑料軸承連接。工作結(jié)束時，將每段警示帶從保護(hù)屏上取下，然后將轉(zhuǎn)動裝置固定在帶筒頂蓋上，按下控制按鈕，電機(jī)開始動作，使軸心圓桿轉(zhuǎn)動，帶動警示帶收縮，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。

所用的電動機(jī)，應(yīng)根據(jù)電源電壓、使用條件、拖動對象來進(jìn)行選擇電動機(jī)。電源電壓應(yīng)滿足基本要求，即電源電壓與電動機(jī)額定電壓相符；使用條件應(yīng)根據(jù)安裝地點和工作環(huán)境選擇不同型式的電動機(jī)，本設(shè)計中的使用條件要求電機(jī)體積較小，重量較輕，進(jìn)而方便運行人員現(xiàn)場手持工作；電機(jī)的拖動對象決定了電機(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，就會發(fā)生長期過載現(xiàn)象，影響電動機(jī)壽命甚至燒毀，相反如果容量選擇過大，電動機(jī)的輸出機(jī)械功率不能充分利用，功率因數(shù)也不高。因為電動機(jī)的功率因數(shù)和效率是隨著負(fù)載變化的[4]。

現(xiàn)場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。

那么電動機(jī)的功率選擇應(yīng)滿足以下條件∶

γ1為電動機(jī)轉(zhuǎn)化效率。

為了滿足現(xiàn)場實際工作，設(shè)計中應(yīng)選擇電動機(jī)額定輸出功率略大于理論計算的數(shù)值，以保證一定的功率裕度。

基于以上理論基礎(chǔ)，同時在現(xiàn)場采用實際試驗測算，電動機(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)計的自動收放式安全警示帶裝置應(yīng)能夠通過轉(zhuǎn)動裝置使警示帶拉出和回收，實現(xiàn)警示帶的快捷布置和回收，提高運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)可逆運行控制回路如圖1所示，當(dāng)長按正轉(zhuǎn)按鈕的時候，電機(jī)正方向運轉(zhuǎn)，使警示帶拉出；長按反轉(zhuǎn)按鈕時，電機(jī)反向運轉(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)計圖及樣品效果圖

本次研制通過Solidworks軟件設(shè)計出自動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)計圖

圖3 軸心圓桿設(shè)計圖

圖4 頂蓋設(shè)計圖

圖5 底蓋設(shè)計圖

圖6 連桿設(shè)計圖

圖7 樣品效果圖

3 實際應(yīng)用效果檢驗

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

在某變電站繼保室的10個二次保護(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間，如表3所示，并進(jìn)行為期7天的跟蹤統(tǒng)計，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間和回收時間遠(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)時間，提高了變電運行人員的工作效率。

通過統(tǒng)計可以發(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)場試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前使用的安全警示帶黏貼在保護(hù)屏柜一段時間后，因為保護(hù)屏的散熱影響，會變皺變形，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間表

4 小結(jié)

新型自動收放式安全警示帶裝置以微型直流電機(jī)作為動力機(jī)構(gòu)，以帶微型磁鐵的標(biāo)識牌為吸附元件，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，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.

［4］李麗.電動機(jī)的選擇［J］.電工文摘，2010（4）：26-28.

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