铁塔攀爬机在大跨越塔上的应用研究

单 军

安徽省电力公司检修公司，安徽合肥，300601

1 项目背景

500 kV蚌埠淮河大跨越塔是安徽500 kV东通道线路(濉会5340线/禹溪5341线)的重要组成部分，位于蚌埠市淮河下游约5 kV处，跨越耐张段长度1 976 m，跨越档距1 083 m。跨越塔采用同塔双回路钢管塔，锚塔采用单回路。铁塔根开为26 m，塔高131 m，铁塔安装有爬梯，爬梯沿铁塔塔身旋转向上通往塔顶。

在淮河大跨越塔设计阶段，超高压公司就多次在设计审查会上提出加装电梯，以方便运行检修。由于投资上的考虑，主审单位没有同意加装电梯的要求。

该大跨越塔于2007年建成投运，由蚌埠供电公司负责其运行维护工作。该线路运行以来，运行人员需要经常上下大跨越塔，进行巡视、检修等工作，平均每月至少登塔作业1～3次。该大跨越铁塔高度达到了131 m，由于没有设置电梯、升降机等升降设备，每次登塔需要45分钟到1小时的时间，运行、检修人员登塔的劳动强度大，不仅给登塔人员带来了巨大的体力消耗，同时也增大了登塔后在塔上工作的安全风险。

当时,铁塔攀爬机仅在1 000 kV特高压黄河大跨越及汉江大跨越中有所应用，且均在设计时就考虑了安装铁塔攀爬机，施工与大跨越同步进行。对于新建大跨越塔来说，铁塔攀爬机导轨架对铁塔的影响可以在铁塔设计之初一并考虑。但对已建大跨越塔，加装铁塔攀爬机尚无先例，本项目立项之初，设计院曾提出，蚌埠淮河大跨越塔外部设有旋转爬梯，铁塔攀爬机导轨无法安装。

为了改善登塔工作条件，提高运行、检修和抢修的快速反应能力，降低塔上工作的安全风险和登塔作业人员的劳动强度，提升线路运行装备的技术水平，安徽省电力公司超高压公司知难而上，在对国内铁塔升降设备状况充分调研和在蚌埠淮河大跨越塔结构充分分析的基础上，提出与中国电力科学研究院合作，引进其为特高压线路研制成功的铁塔攀爬机技术，开展铁塔攀爬机在大跨越塔上的应用研究。2009年，经安徽省电力公司正式批准立项，在蚌埠淮河大跨越塔上实施铁塔攀爬机科技项目。

2 铁塔攀爬机的原理与组成

铁塔攀爬机是一种齿轮齿条传动的检修升降设备，由导轨架和吊笼两大部分组成。铁塔攀爬机导轨架可安装于各种形式的输电线路铁塔上，导轨架的设置高度根据输电铁塔的检修高度确定，并安装于铁塔的塔身上；吊笼包括轿厢体、电源装置、动力及传动机构、导向轮组、安全系统和控制系统等，吊笼沿导轨架进行升降运动，并可从导轨架上拆卸，一台吊笼可满足多塔维护检修的需要。其工作原理如下：在吊笼两侧布置的三层滚轮组在两个水平方向上将吊笼定位在导轨上，防止吊笼摆动和倾覆，使其只能沿齿条进行升降运动。当进行吊笼升降工作时，首先启动电源装置，再发出上升或下降指令，控制系统在放松制动器抱闸的同时，电动机通过减速器带动齿轮旋转，吊笼沿齿条升降。当需要吊笼停止时，电动机断电，同时制动器抱死传动轴，使其不致因惯性继续旋转，确保铁塔攀爬机安全运行[1]。

中国电力科学研究院为特高压线路研制成功的铁塔攀爬机主要由导轨架、驱动机构、电气系统、防坠安全机构、限位装置、吊笼、起重超载限制器和汽油发电机等部分组成，其结构原理如下。

导轨架：导轨架是铁塔攀爬机的运行轨道，为永久固定安装设施，附着在输电线路铁塔上，由长度为1 775 mm或1 508 mm的标准节通过8.8级M20X250高强螺栓连接组成。

驱动机构：驱动机构是铁塔攀爬机的升降动力装置，由减速电机和驱动板组成。

电气系统：电气系统是升降机的机械指挥部分。升降机的所有动作都是由电气系统来指挥的，电气系统包括电气箱、控制操纵器、安全控制电路及连接线路组成。电气系统采用变频控制系统，以保证吊笼的平稳运行。

防坠安全机构：防坠安全机构由防坠安全器和安全器座板组成。防坠安全器是为铁塔攀爬机专门设计制造的专用防坠器，运用了甩块啮入无冲击、无需拆机便可检查摩擦制动带的磨损量等先进技术。

限位装置：限位装置包括上、下行程限位碰块及上、下行程极限碰块，吊笼上、下行程限位碰块保证吊笼运行至上、下制定位置时自动切断电源，使吊笼制停，保证吊笼往上运行不冒顶，向下运行不撞底。

吊笼：吊笼是施工升降机的运载部件，用于装载物品或乘载人员，为钢结构半封闭式结构。

起重量限制器：由仪表盒及传感器销轴两部分组成。

上下限缓冲装置：为保证攀爬机吊笼在运行过程中不撞底、不冲顶，在导轨架上加装了缓冲装置。

移动电源：为方便在野外使用，攀爬机配置便携式移动发电机，为吊笼运行提供电源动力[2]。

3 项目实施方案及技术难点的攻克

由于蚌埠淮河大跨越塔系已投入运行的输电设备，在该塔上加装铁塔攀爬机的首要前提是必须保证大跨越塔的安全。对于已经建成并投入运行的蚌埠淮河大跨越塔，如何将铁塔攀爬机的导轨架安装上去，是本项目的技术难点，也是技术关键。

首先，必须对铁塔攀爬机的大跨越塔进行强度验算，确定铁塔攀爬机导轨架的安装方案；其次，是铁塔攀爬机导轨架的加工和安装。

由于蚌埠淮河大跨越塔外部设有旋转爬梯，按照特高压线路大跨越的顺塔外安装导轨方案是无法实施的。在与中国电力科学研究院对现场进行勘察后，确定了在大跨越塔内选择可用空间，垂直安装独立基础的导轨架至塔顶。

在确定初步方案后，为保障大跨越塔的安全，超高压公司委托大跨越塔原设计单位——安徽省电力设计院对大跨越塔进行全面验算校核。设计校核发现，由于铁塔攀爬机井架产生的风荷载较大，大跨越塔的重要系数将降低，无法满足规程要求。

初步验算结果显示蚌埠大跨越塔可能无法安装铁塔攀爬机，为此，超高压公司及时组织中国电力科学研究院、省电力设计院进行方案讨论，认真分析了铁塔攀爬机井架产生的风荷载较大的原因。针对风荷载较大的原因，超高压公司提出降低铁塔攀爬机井架的高度，将原安装到塔顶(131 m)的方案，调整到导线横担下侧(100 m)。

省电力设计院对大跨越塔再次进行了全面验算校核，结果表明，方案调整思路正确，不仅能满足大跨越塔的安全要求，同时还能降低项目实施的难度。

根据评审意见，安徽省电力设计院完成了淮河大跨越塔铁塔攀爬机安装的设计工作。

4 项目完成情况

淮河大跨越塔铁塔攀爬机安装工程于2010年1月1日开工，由大跨越塔施工单位——安徽送变电工程公司承担施工，安徽电力工程公司承担监理。

施工单位认真制定了施工的“三措一案”方案，在设备带电的情况下，顺利完成了铁塔攀爬机安装工程的施工。2010年2月8日，工程完成验收，移交蚌埠供电公司。目前，设备运行情况良好，受到一线运行人员的欢迎。

2010年3月14日，安徽省电力公司组织专家对铁塔攀爬机在大跨越塔上的应用研究科技项目进行了验收。验收专家一致同意该项目通过验收，验收委员会对项目给予了高度评价：“该项目成功地将铁塔攀爬机应用于带电运行大跨越铁塔上”，“这一研究成果，为国内首创，达到国内领先水平”，并建议尽快推广应用。

5 结 语

淮河大跨越塔铁塔攀爬机科技项目的成功实施，体现了安徽省电力公司人性化管理，创造和谐社会的思路；为不设电梯的大跨越塔及特高压线路高塔的攀登提供了新的解决办法。如果在大跨越塔及特高压线路高塔设计之初，将铁塔攀爬机导轨架一并设计，随线路施工同时完成，将可以增加不多的投资，有效地解决高塔的攀登问题。

由于在大跨越塔实施铁塔攀爬机的投资和运行成本相对于在大跨越塔上安装电梯的投资和运行成本要低得多，同时大跨越塔取消电梯后，其本体投资也大大降低，单座大跨越塔采用铁塔攀爬机取代电梯等固定的升降设备，节约的资金至少要在数百万元以上。因此，在大跨越塔上，以铁塔攀爬机取代电梯，将是未来工程建设的发展方向。

参考文献：

[1]冯晓红.输电线路维护检修专用铁塔攀爬机研究与应用[J].电力建设，2009，30(8)：123-127