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        變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置設(shè)計(jì)

        2023-03-06 02:56:42王德賀張俊偉
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2023年5期
        關(guān)鍵詞:變電站設(shè)計(jì)

        王德賀,張俊偉,王 婷,趙 錚

        (貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司培訓(xùn)與評(píng)價(jià)中心,貴州 清鎮(zhèn) 551417)

        近年來(lái),電力企業(yè)高度重視安全生產(chǎn)工作,員工安全聲場(chǎng)意識(shí)逐漸增強(qiáng),安全防護(hù)設(shè)備日漸完善。而在變電站日常運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中,安全帽是最基本也是最重要的安全防護(hù)用品。按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),安全帽主要包含帽襯、帽殼、下頜帶和后箍等部分,可有效地緩沖、分散外界的瞬間沖擊力,進(jìn)而減輕或避免突發(fā)外力對(duì)作業(yè)人員頭部、腦部的直接沖擊。對(duì)于安全帽而言,絕緣性能、沖擊吸收性能、側(cè)向剛性、耐穿刺性能和阻燃性是其關(guān)鍵核心指標(biāo)。Q/CSG510001—2015《中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程》規(guī)定:任何人進(jìn)入生產(chǎn)場(chǎng)所,應(yīng)正確佩戴安全帽。而按照相關(guān)規(guī)程要求,正確存放、保養(yǎng)安全帽是做好安全生成工作的重要前提。一般來(lái)說(shuō),安全帽不應(yīng)與其他工器具混合存放,更不能在高溫、陽(yáng)光直射、潮濕和酸堿等環(huán)境中存放,以免影響安全帽的防護(hù)性能。

        目前,公司范圍內(nèi)各變電站生產(chǎn)場(chǎng)所配備的安全帽數(shù)量較多,使用非常頻繁,存放也較為隨意,存放器具較為簡(jiǎn)單,且清洗困難。安全帽長(zhǎng)期暴露在空氣中,容易受到日曬、潮濕影響,造成防護(hù)性能下降,存在一定的安全隱患(圖1);夏季天氣炎熱,員工出汗較多,安全帽的下頜帶易存在汗水痕跡,導(dǎo)致潮濕打滑,安全系數(shù)大大降低;同時(shí),絕大部分存放地點(diǎn)無(wú)安全帽消毒措施及設(shè)備,外來(lái)人員交叉使用易引發(fā)疾病、細(xì)菌和病毒等的傳染,導(dǎo)致皮膚病等傳染性疾病傳播,不利于變電站作業(yè)人員的身體健康。

        圖1 變電站安全帽存放現(xiàn)狀

        為了解決上述問(wèn)題,本文計(jì)劃設(shè)計(jì)一種變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)裝置,該裝置外觀借鑒現(xiàn)有安全工器具柜樣式(高度約1800mm,單個(gè)柜子可容納40個(gè)安全帽),可實(shí)現(xiàn)安全帽收納、添加清洗劑、自動(dòng)水洗、自動(dòng)烘干、自動(dòng)紫外消毒和存儲(chǔ)等功能,以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。同時(shí),該裝置還能提供友好的人機(jī)操作界面,實(shí)時(shí)顯示安全帽消毒狀態(tài)等信息,方便使用者存取、清洗和消殺,提升變電站安全帽清洗效率,保障作業(yè)人員身體健康,增強(qiáng)變電站安全帽管理水平。

        1 研究現(xiàn)狀

        針對(duì)安全帽現(xiàn)場(chǎng)存放、清洗、消毒等問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者紛紛進(jìn)行了有益的探索及嘗試。

        1)信陽(yáng)供電公司李娟等成功研制了安全帽消毒手推車,其設(shè)計(jì)了手推式的安全帽存儲(chǔ)架,可四處移動(dòng),每個(gè)手推車可存放12頂安全帽,其采用紫外燈管作為消毒殺菌工具。但是,該裝置存在安全帽存儲(chǔ)數(shù)量較少、智能化水平較低、無(wú)法進(jìn)行清洗、消毒方式單一等諸多問(wèn)題,需要進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。

        2)寧波新芝凍干設(shè)備股份有限公司黃欣等設(shè)計(jì)了一種基于相對(duì)擠壓吸水輔助干燥的安全帽清洗烘干一體機(jī)(圖2),其主要包括主機(jī)體、旋轉(zhuǎn)清洗刷、輸送滑軌、相對(duì)擠壓吸水裝置、熱風(fēng)烘干機(jī)、可滑動(dòng)伸縮桿和吸盤(pán)等部件,其可在安全帽進(jìn)行熱風(fēng)干燥前,先利用相對(duì)擠壓的力擠出安全帽扣繩上的水并吸走,對(duì)帶有較多水分且較難烘干的扣繩進(jìn)行初步干燥,再與安全帽進(jìn)行同步烘干,可防止出現(xiàn)安全帽已烘干,而扣繩未干,導(dǎo)致發(fā)霉發(fā)臭的情況發(fā)生,保證安全帽后期使用的舒適度。該設(shè)計(jì)在安全帽自動(dòng)清洗、全面烘干上具有顯著優(yōu)點(diǎn),但是,該設(shè)計(jì)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要人工干預(yù)等問(wèn)題,仍需進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。

        圖2 具備擠壓吸水輔助干燥安全帽清洗裝置

        3)陜西吳起建輝工貿(mào)有限公司高榮、王偉等提出了一種石油開(kāi)采工人安全帽專用清洗裝置,其主要包括清洗箱、第一氣缸、活動(dòng)板、清洗裝置、進(jìn)水管、固定裝置、排水管和閥門(mén)等(圖3),具備節(jié)省人力、節(jié)約時(shí)間和清洗速度快等特點(diǎn)。但是,該設(shè)計(jì)需要人工手動(dòng)更換安全帽進(jìn)行逐個(gè)清洗,然后還需要放入其他存儲(chǔ)設(shè)備,整體清洗效率不高。

        圖3 石油開(kāi)采工人安全帽專用清洗裝置

        綜上所述,國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者均開(kāi)展了安全帽現(xiàn)場(chǎng)存放、清洗、消毒等方面的研究,但均存在智能化水平較低、消毒方式單一、消毒效率不高和消毒存儲(chǔ)分離等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)研,未發(fā)現(xiàn)變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置相關(guān)研究。

        2 需求分析

        2.1 現(xiàn)場(chǎng)需求

        經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,提出變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置現(xiàn)場(chǎng)需求如下。

        1)具備熱水清洗、清水漂洗、紫外消毒、烘干和數(shù)字指示等功能。其中,重點(diǎn)注意安全帽內(nèi)襯部位、下頦帶的干燥及消毒。

        2)作業(yè)人員僅需將安全帽按要求放入柜子中,考慮學(xué)員非按要求放入的情況。

        3)每天作業(yè)完畢后,變電站集中進(jìn)行安全帽清洗及消毒,人工啟動(dòng)或自動(dòng)定時(shí)啟動(dòng)。

        4)樣式:參考智能工器具柜。

        5)單個(gè)柜子單次可存儲(chǔ)、清洗40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)安全帽。

        6)清洗方式:每個(gè)安全帽配備1個(gè)清洗裝置進(jìn)行熱水水洗。

        7)干燥方式:熱循環(huán)。

        8)消毒方式:高溫+紫外消毒。

        2.2 功能需求

        結(jié)合裝置現(xiàn)場(chǎng)需求,提出裝置功能需求見(jiàn)表1。

        表1 一體化裝置基本功能列表

        3 裝置設(shè)計(jì)

        3.1 結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)

        結(jié)合變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置設(shè)計(jì)需求,提出裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案(圖4)。

        圖4 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

        由圖4可知,變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置主要包括主進(jìn)水管1、箱體2、高壓水泵3、清洗劑添加機(jī)構(gòu)4、噴淋水管5、控制面板6、循環(huán)風(fēng)機(jī)7、循環(huán)風(fēng)管8、空氣加熱器9、存儲(chǔ)貨格10、安全帽11、往復(fù)輸送帶12、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌13、單向噴頭14、設(shè)備夾層15、紫外消毒燈帶16、雙向噴頭17和箱體支腳18等組成部件。

        3.2 功能模塊設(shè)計(jì)

        從功能模塊劃分,變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置主要包括箱體、存儲(chǔ)貨格、設(shè)備夾層、水洗模塊、烘干模塊、紫外消毒模塊和控制模塊。

        3.2.1 箱體

        箱體為本一體化裝置的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu),其外觀借鑒現(xiàn)有安全工器具柜樣式,采用不銹鋼材料制作,高度約為1.80 m,寬度約2.00 m,深度約0.80 m,具備可開(kāi)合透明窗口;窗口具備防漏水設(shè)計(jì),防止污水隨意排放;底部具有箱體支腳結(jié)構(gòu),保持箱體平衡。

        3.2.2 存儲(chǔ)貨格

        存儲(chǔ)貨格為本裝置的安全帽存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),每個(gè)安全帽對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)貨格,貨格大小略大于安全帽尺寸,便于安全帽的存儲(chǔ)及取出。

        3.2.3 設(shè)備夾層

        設(shè)備夾層安裝于2層存儲(chǔ)貨格之間的位置,用于水洗噴頭、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和紫外消毒燈帶等設(shè)備安裝(圖5);設(shè)備夾層層間距約為10 cm,夾層上開(kāi)有與存儲(chǔ)貨格對(duì)應(yīng)的孔洞,便于清洗水及紫外光可作用到安全帽上。

        圖5 設(shè)備夾層設(shè)計(jì)參考圖

        3.2.4 水洗模塊

        水洗模塊包括主進(jìn)水管、高壓水泵、清洗劑添加機(jī)構(gòu)、噴淋水管、往復(fù)輸送帶、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、單向噴頭和雙向噴頭,實(shí)現(xiàn)安全帽的水洗操作,各部分功能如下。

        ①主進(jìn)水管一端同市政供水網(wǎng)相連,另一端同高壓水泵相連,高壓水泵與噴淋水管相連,噴淋水管與單向/雙向噴頭相連,為安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)裝置提供清洗水源。②通過(guò)清洗劑添加機(jī)構(gòu),可添加中性溫和清潔劑,并通過(guò)噴淋水管輸送至單向/雙向噴頭,輔助提升安全帽清洗效果。③往復(fù)輸送帶為柔性結(jié)構(gòu),其一端連接在箱體上,另一端通過(guò)滑塊安裝在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上。④單向/雙向噴頭安裝在滑塊上,并與噴淋水管相連,可實(shí)現(xiàn)單向/雙向散射高壓噴淋,實(shí)現(xiàn)對(duì)各存儲(chǔ)貨格內(nèi)安全帽內(nèi)部、外部的自動(dòng)水洗。

        3.2.5 烘干模塊

        烘干模塊包括空氣加熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)管,具備空氣加熱、熱風(fēng)循環(huán)功能,可將水洗后的安全帽快速烘干,其中,空氣加熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)采用上下位置安裝,空氣加熱器在上,循環(huán)風(fēng)機(jī)在下。循環(huán)風(fēng)管實(shí)現(xiàn)空氣加熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)的連接,并接入噴淋水管,實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)循環(huán)功能。

        3.2.6 紫外消毒模塊

        紫外消毒主要通過(guò)紫外線破壞核酸結(jié)構(gòu)使各類微生物致死,實(shí)現(xiàn)路徑簡(jiǎn)單,且無(wú)任何副作用??茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn),消毒效果最好的是UVC波段紫外線,其可在1 s內(nèi)快速殺死各類細(xì)菌和病毒。本文選擇253.7 nm波段防水紫外燈帶作為消毒光源(圖6)。紫外消毒燈帶安裝在設(shè)備夾層內(nèi),可對(duì)烘干后的安全帽進(jìn)行紫外消毒,殺滅安全帽上殘存的細(xì)菌、病毒等。

        圖6 防水紫外燈帶

        3.2.7 控制模塊

        控制模塊為本裝置的控制中心,配置10英寸(1英寸等于2.54 cm)觸摸屏,可以實(shí)現(xiàn)良好人機(jī)交互;控制模塊可按照預(yù)定程序控制各類設(shè)備運(yùn)行,實(shí)時(shí)顯示裝置運(yùn)行、安全帽存儲(chǔ)等狀態(tài),具備消洗工藝流程在線展示??刂颇K具備預(yù)約清洗、消毒功能。同時(shí),控制模塊還預(yù)留信息化通信接口,便于后續(xù)多設(shè)備在線管理。

        3.3 裝置流程設(shè)計(jì)

        當(dāng)需要對(duì)安全帽進(jìn)行清洗、烘干及存儲(chǔ)操作時(shí),首先,打開(kāi)箱體上的可開(kāi)合透明窗口,將安全帽依次放入存儲(chǔ)貨格中,關(guān)閉可開(kāi)合透明窗口;然后,操作控制面板,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng),開(kāi)始安全帽水洗、烘干作業(yè);安全帽水洗、烘干作業(yè)完成后,系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉,進(jìn)入安全帽存儲(chǔ)模式;學(xué)員打開(kāi)箱體上的可開(kāi)合透明窗口,取出安全帽即可使用。

        變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置基本工作流程如圖7所示。

        圖7 裝置基本工作流程

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文針對(duì)變電站安全帽存儲(chǔ)、清洗過(guò)程中存在的問(wèn)題,分析現(xiàn)有研究成果,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,設(shè)計(jì)了一款變電站安全帽自動(dòng)清洗、烘干及存儲(chǔ)一體化裝置。該裝置可滿足安全帽收納、添加清洗劑、自動(dòng)水洗、自動(dòng)烘干、自動(dòng)紫外消毒及存儲(chǔ)等功能需求,且提供了友好的人機(jī)操作界面以實(shí)時(shí)顯示安全帽消毒狀態(tài)。該裝置克服了現(xiàn)有研究中的技術(shù)問(wèn)題,對(duì)使用者存、取、清洗和消殺方面進(jìn)行優(yōu)化,在保障作業(yè)人員生命安全的同時(shí),提升了變電站安全帽清洗效率與管理水平。

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