楊曉華 汪從敏 王 亮 彭 亮 張 浩 張 俊 葉夏明

（1.寧波送變電建設(shè)有限工程甬城配電網(wǎng)建設(shè)分公司 2.國(guó)網(wǎng)寧波供電公司）

0 引言

目前，現(xiàn)有的管道走廊技術(shù)已得到普遍應(yīng)用，在中國(guó)，電纜溝仍然是水、電、氣、通信等方面的主要應(yīng)用領(lǐng)域。由于受城市地質(zhì)條件的制約，燃?xì)?、電力、供水管道之間不能形成單獨(dú)的溝渠，管道常常會(huì)彼此交錯(cuò)。如果水管受到損傷，將會(huì)滲透到其他管線，造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)遇到火源時(shí)，很容易發(fā)生爆炸，在維修井蓋或其他接頭處向地面泄漏，對(duì)行人的安全構(gòu)成很大的威脅。

1 電纜的概述以及目的和意義

電纜的操作維護(hù)工作量大，電纜檢查維護(hù)時(shí)必須將電纜罩打開，以便進(jìn)入電纜井或溝槽。在封閉的、狹窄的空間內(nèi)，如電纜溝、電纜通道等，存在著有毒、有害的氣體，對(duì)人體造成危害；電纜在維護(hù)時(shí)，有時(shí)會(huì)要求電纜抬高、挪動(dòng)或暫時(shí)吊掛，如果工人用手或肩去抓住或托住，非常吃力，而且不安全；另外，在電纜隧道中作業(yè)的作業(yè)人員，一旦出現(xiàn)事故，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，所以該工程已開發(fā)出一種能探測(cè)有毒氣體，送風(fēng)，人工支撐，后備防護(hù)的設(shè)備。本工程設(shè)備的推廣使用，既能保障操作人員的人身安全，又能提高工作的工作效率。

隨著電纜線建設(shè)的迅速發(fā)展，電纜的維護(hù)和使用工作量越來越大，電纜的檢查和維護(hù)必須打開電纜蓋，以便在電纜井中或溝槽中進(jìn)行檢查和維護(hù)。寧波電力公司的電力線纜中心維護(hù)和管理超過1000 多千米，電力線路的運(yùn)行安全關(guān)系到整個(gè)城市的供電安全，因此，運(yùn)維和管理工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)。電纜溝、電纜通道等封閉的空間，可以確保電纜的正常使用，但在封閉的情況下，尤其是混合電纜走廊，更容易產(chǎn)生有毒有害氣體，所以在使用后，要對(duì)其進(jìn)行快速的檢查，以確保其安全和可靠。近年來，在深基坑等封閉的有限空間內(nèi)工作，發(fā)生多起中毒致死的事件。為避免在這種封閉的環(huán)境下進(jìn)行工作，由于缺少及時(shí)的監(jiān)測(cè)和通風(fēng)，造成人員中毒、缺氧等事故，在進(jìn)入電纜溝或電纜通道之前，不但要打開蓋板，而且要進(jìn)行檢查。

目前的電纜溝蓋板比較厚，每一根都有800 公斤重，需要借助大型機(jī)器來搬運(yùn)。但由于大型機(jī)器的協(xié)同工作成本高、工作地點(diǎn)多、工作效率低；而用人工來搬運(yùn)，不僅困難，而且非常吃力，有安全隱患，有的還會(huì)導(dǎo)致蓋板的損傷，因此需要抓取、舉、移的吊裝機(jī)構(gòu)。電纜在維護(hù)中，有時(shí)會(huì)要求電纜抬高、挪動(dòng)或暫時(shí)吊掛，如果工人用手或肩去抓住或托住，既困難又危險(xiǎn)。在特定深度下工作的操作人員，應(yīng)采取備用保護(hù)措施，并應(yīng)設(shè)置備用保護(hù)帶輪提升或電氣提升。為了確保電纜溝的安全運(yùn)行，必須開發(fā)專門的蓋板升降設(shè)備、氣體探測(cè)設(shè)備、電纜升降懸掛機(jī)構(gòu)以及操作人員緊急救援或備用防護(hù)設(shè)備。該工程的主要成果實(shí)現(xiàn)了頂板的升降、及時(shí)的探測(cè)、電纜的懸吊和人員的緊急保護(hù)等，所以只要裝置安裝方便、操作簡(jiǎn)單，一定會(huì)得到電力電纜運(yùn)行維護(hù)人員的青睞和認(rèn)可。

工程實(shí)施后，可有效地提升線路維修工作的效率，縮短停電時(shí)間，防止電力損耗；對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全檢查和保護(hù)，確保操作人員的人身安全，防止安全事故。

目前國(guó)內(nèi)還沒有找到與該工程有關(guān)的設(shè)備，只有類似的產(chǎn)品，比如福州電業(yè)局，開發(fā)了一種用于電纜蓋板的液壓起重設(shè)備，它的起重機(jī)構(gòu)是以液壓千斤頂為起重機(jī)構(gòu)，并配有起重框架來完成。寧夏維修公司曾在承重梁上，與起重絲桿相結(jié)合，再用四條提升繩索將索具的原有孔環(huán)鉤住，從而提升機(jī)蓋。另外，還有一項(xiàng)專利技術(shù)，就是將升降與移動(dòng)結(jié)合起來，通過螺旋升降機(jī)，將軌道與滾輪連接起來，這種技術(shù)與前面兩種技術(shù)相比有很大的突破，可以進(jìn)行升降和移位，但在功能上不能滿足本項(xiàng)目全部想解決技術(shù)需求。該項(xiàng)目既要解決吊裝、位移等問題，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體的快速探測(cè)，又可作為后備保護(hù)、承載支撐等功能。

2 工程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的問題

該工程設(shè)計(jì)的主要目的是開發(fā)一種能快速裝配、快速送風(fēng)、攀爬防護(hù)、后備防護(hù)、應(yīng)急救援的新型電纜作業(yè)設(shè)備。

首先對(duì)常見電纜溝、電纜井的布局、尺寸、深度進(jìn)行調(diào)查，確定結(jié)構(gòu)、檢測(cè)、送風(fēng)、承載、防護(hù)等具體技術(shù)指標(biāo)，為后續(xù)工程的實(shí)施提供依據(jù)和技術(shù)指標(biāo)。

其次，根據(jù)電纜溝和電纜井的形狀和尺寸，設(shè)計(jì)出能夠迅速裝配好的受力框架，考慮到儲(chǔ)存、運(yùn)輸和搬運(yùn)的方便。

最后，利用專用的快速夾具，將鋁合金圓管和方管迅速組裝起來，形成承載和安裝其他功能構(gòu)件的框架。如圖1 所示。

根據(jù)安全結(jié)構(gòu)，在顯而易見的地方設(shè)置有毒氣體探測(cè)主機(jī)，便于操作觀察，探測(cè)探針必須在操作人員進(jìn)入之前進(jìn)入有限空間、密閉空間進(jìn)行探測(cè)，所以探測(cè)探針固定在直立爬梯的下端。毒氣探測(cè)系統(tǒng)是一種新型的氣體探測(cè)設(shè)備，它能對(duì)各種有毒氣體和有害氣體進(jìn)行探測(cè)，并能對(duì)各種氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

考慮到進(jìn)出溝、井內(nèi)的便利與安全，本工程設(shè)計(jì)了一種硬式爬梯，該設(shè)備以環(huán)氧樹脂絕緣圓管為主柱，并考慮到重量輕而特制的鋁合金腳釘，為了便于運(yùn)輸，將絕緣主柱與內(nèi)置圓管對(duì)接，內(nèi)置圓管對(duì)接能保證連接可靠，還能保證管內(nèi)暢通便于送風(fēng)。由于垂直爬梯懸吊在圓形管道上，容易搖擺，所以采用橫向排列的鋁合金方鋼管吊起。

為確保作業(yè)空間的安全性，根據(jù)有限空間、密閉空間作業(yè)的要求，設(shè)置送風(fēng)設(shè)備，本工程設(shè)備選擇與電動(dòng)送風(fēng)器相匹配，但由于現(xiàn)場(chǎng)多一根送風(fēng)管道會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)造成不便，同時(shí)也會(huì)造成運(yùn)輸不便，經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提出，與爬梯的主柱、絕緣圓管進(jìn)行集成。

在井下作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取緊急救援措施，在受力框架上設(shè)置電力絞車，以便對(duì)電纜溝和電纜井中的工作人員進(jìn)行緊急應(yīng)變。這種電動(dòng)絞車還可以在維修電纜時(shí)，幫助吊索懸掛，電纜蓋板打開等。為了保證作業(yè)空間的安全，根據(jù)有限空間、密閉空間作業(yè)的要求需要配置送風(fēng)裝置，項(xiàng)目裝置選配電動(dòng)送風(fēng)器，考慮現(xiàn)場(chǎng)多一根送風(fēng)管會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，且儲(chǔ)運(yùn)也麻煩，經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要求和爬梯的主柱絕緣圓管一體化設(shè)計(jì)，因此結(jié)合爬梯主柱管進(jìn)行融合設(shè)計(jì)。如圖2 所示。

圖2 融合設(shè)計(jì)圖

3 關(guān)鍵的技術(shù)分析

通過該工程的研究，可以有效地提高電纜溝施工的安全保護(hù)能力，防止事故的發(fā)生。主要的創(chuàng)新與技術(shù)包括：

項(xiàng)目總體目標(biāo)及成果，可對(duì)進(jìn)入電纜溝的工作人員在進(jìn)入密閉空間之前，進(jìn)行有害氣體的探測(cè)，設(shè)置送風(fēng)裝置以預(yù)防中毒；為下井作業(yè)人員設(shè)置安全的梯子，配備速度差自動(dòng)控制裝置，以避免攀爬和跌落；為便于電纜溝（井）中的工作人員提供了一個(gè)小型的工作平臺(tái)。

本項(xiàng)目裝置采用電動(dòng)送風(fēng)管道與懸空爬梯結(jié)合的結(jié)構(gòu)，既能確保人員在進(jìn)入之前能及時(shí)送風(fēng)，也能防止送風(fēng)管道對(duì)工作造成影響。

本裝置采用快速裝配的方法，利用快速的卡合機(jī)將管子迅速的裝配在一起，形成一個(gè)受力的框架，便于設(shè)備的運(yùn)輸和搬運(yùn)，同時(shí)也便于現(xiàn)場(chǎng)的迅速裝配。

4 項(xiàng)目的理論和實(shí)踐依據(jù)分析

4.1 項(xiàng)目研究的基本原則概述

該工程的理論基礎(chǔ)是目前有關(guān)建筑、安全工器具的設(shè)計(jì)、制作及《電力安全工作規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定。

4.2 項(xiàng)目研究的理論基礎(chǔ)或?qū)嶋H基礎(chǔ)

該課題的研究?jī)?nèi)容包括從工程中的吊頂、氣體檢測(cè)、后備防護(hù)等方面進(jìn)行詳細(xì)的分析，并按照現(xiàn)行有關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)制定整體方案，并對(duì)現(xiàn)有的電纜蓋板進(jìn)行優(yōu)化，以提高其安全性、可靠性和施工的便利性。本課題的研究?jī)?nèi)容是針對(duì)電纜維護(hù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和需要，改變以往手工開啟、挪動(dòng)電纜蓋板的費(fèi)時(shí)、不安全的作業(yè)方式。

4.3 本課題的重點(diǎn)與難點(diǎn)

電纜溝施工的安全防護(hù)框架，可在電纜罩附近迅速裝配，既可完成800kg 的大型箱體的抓取、移位，又具有檢測(cè)有害氣體、懸掛電纜、設(shè)置人員后備保護(hù)的作用，關(guān)鍵在于，保護(hù)結(jié)構(gòu)必須按照標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的要求，快速裝配，并可根據(jù)電纜罩的不同而靈活調(diào)節(jié)，這是工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。設(shè)備所要抓住的電纜蓋板規(guī)格不一，電纜蓋板吊裝抓具的安裝孔或扣環(huán)不一致，使夾具機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)變得困難，這是本課題的重點(diǎn)。在構(gòu)架上應(yīng)設(shè)置操作人員的后備保護(hù)機(jī)制，以便工作人員在電纜溝槽或隧道中出現(xiàn)事故時(shí)迅速進(jìn)行救援，減少事故的損失。備用裝置不會(huì)對(duì)員工的工作造成影響，緊急情況下可以迅速提高，是該工程的核心技術(shù)。

對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行探測(cè)時(shí)，必須在電纜溝深處進(jìn)行探測(cè)，并能迅速發(fā)出測(cè)試結(jié)果，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作的特點(diǎn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

5 項(xiàng)目研究的主要目標(biāo)內(nèi)容及計(jì)劃和結(jié)果

5.1 工程研究的內(nèi)容

開發(fā)適用于電纜溝施工現(xiàn)場(chǎng)的快速裝配作業(yè)安全保護(hù)框架，能夠適應(yīng)各種規(guī)格的電纜罩板；開發(fā)適用于電纜溝工作的有毒有害氣體的快速探測(cè)技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速的信息傳輸和預(yù)警；開發(fā)適用于纜索罩的升降、移動(dòng)、鎖定的機(jī)械裝置；為電纜連接的維護(hù)和操作人員的備用保護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在對(duì)電纜罩進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

5.2 執(zhí)行計(jì)劃

該工程的目的是開發(fā)一種能迅速裝配、進(jìn)行起吊、移位、檢測(cè)和防護(hù)的新型電纜作業(yè)設(shè)備。首先，在調(diào)查了解常見電纜罩的有關(guān)尺寸及載荷需求的基礎(chǔ)上，確定具體的抓取、移位、檢測(cè)、送風(fēng)、承載、防護(hù)等技術(shù)指標(biāo)，從而為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作提供參考。其次設(shè)計(jì)抓取、移位機(jī)構(gòu)，根據(jù)方便、輕量化的需要，選用液壓或螺旋提升機(jī)構(gòu)，完成提升、移位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案后，再考慮適合于電纜溝寬度、長(zhǎng)度調(diào)整的負(fù)荷構(gòu)型，最后進(jìn)行快速裝配和調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。框架的結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，通過快速的連接或固定裝置進(jìn)行裝配。另外根據(jù)安全框架的要求，設(shè)計(jì)了可伸縮的操作者，用于抓取有毒有害氣體的探測(cè)設(shè)備，以達(dá)到快速分層的目的。在該安全框架內(nèi)設(shè)有輔助懸掛裝置及備用保護(hù)裝置，以便于對(duì)電纜連接等進(jìn)行檢查或維護(hù)，并可為緊急情況下的緊急情況提供機(jī)械支援。

5.3 預(yù)期的目標(biāo)和結(jié)果

實(shí)施電纜溝作業(yè)的安全支架，可在電纜維修作業(yè)場(chǎng)所迅速裝配；在電纜蓋打開后，能夠?qū)﹄娎|溝進(jìn)行快速的氣體探測(cè)；實(shí)現(xiàn)各類電纜罩的快速抓取功能，避免手動(dòng)操作的危險(xiǎn)；完成電纜吊起、移位和操作人員的后備保護(hù)。

5.4 技術(shù)要點(diǎn)小結(jié)

該設(shè)備具備檢測(cè)有毒氣體、輔助下電纜溝（井）防護(hù)、應(yīng)急救援、輔助作業(yè)等作用。本裝置整體框架結(jié)構(gòu)為鋁合金圓管、方管，采用快速夾具組裝成受力框架，以達(dá)到相應(yīng)功能。配置的有毒有害氣體檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)γ荛]空間、有限空間、電纜溝、電纜井等環(huán)境中的有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，并能迅速發(fā)出警報(bào)。本設(shè)計(jì)的絕緣主柱爬梯為絕緣材料，并達(dá)到了靜力測(cè)試的要求，其整體和梯級(jí)靜載荷為2200N，并與內(nèi)置套管對(duì)接，對(duì)接處采用腳釘定位，配置的腳釘全部采用鋁合金加工而成。送風(fēng)設(shè)備為電動(dòng)送風(fēng)設(shè)備，送風(fēng)設(shè)備設(shè)置在受力框架的下端水平橫梁上，送風(fēng)管道與爬梯的主柱絕緣管集成在一起。使用功率120W 的電扇，與直徑為45mm 的圓形管道相結(jié)合，確保了工作環(huán)境的安全。工作平臺(tái)采用腳釘固定，便于調(diào)整安裝高度，方便操作人員操作。后備和緊急救援設(shè)備，配備速差自動(dòng)控制和電動(dòng)絞盤，可對(duì)出入電纜溝的人員進(jìn)行防護(hù)，并能在緊急情況下迅速進(jìn)行搶救。速度差自動(dòng)控制裝置的額定工作負(fù)荷是100kg，而電動(dòng)絞車負(fù)荷是200kg。

6 結(jié)束語

該工程設(shè)備的技術(shù)能夠保證電纜溝、電纜井內(nèi)作業(yè)人員的人身安全，符合密閉空間和有限空間作業(yè)的安全防護(hù)要求，值得進(jìn)一步推廣，希望能在實(shí)踐中進(jìn)一步完善其功能，同時(shí)考慮到大規(guī)模推廣的需要，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究。因此，在對(duì)線纜維護(hù)的過程中，要加大對(duì)線纜控制系統(tǒng)的監(jiān)控力度，保障整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，促使電力線纜維護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展。