浅谈输电线路工程机械式牵引设备牵引力的监测方法

盛笑婷，张坤义，孙　烨，童庆望，戴如喜



浅谈输电线路工程机械式牵引设备牵引力的监测方法

盛笑婷1，张坤义1，孙烨1，童庆望1，戴如喜2

（1.湖北省送变电工程公司，武汉市 430063；2.扬州西湖液压机具厂有限公司，扬州市 225008）

机械式牵引设备因其价格便宜而大量的用于输电线路工程索道运输、塔材吊装和紧挂线施工中，现场施工时因操作者无法直观了解其牵引力的大小，设备容易处于过载牵引状态，这样不仅会加剧设备的磨损，而且会导致设备损坏引发安全事故。为避免以上现象的发生，需要对机械式牵引设备牵引力进行监测显示。本文结合机械式牵引设备的结构特点，提出了一种简单可行、经济实用的牵引力监测方法，并成功研制了一种可实时监测牵引力的机动绞磨。

机械式；牵引设备；牵引力；监测

引言

输电线路工程主要包括：材料的运输、基础工程、杆塔工程和架线工程［1］。作为输电线路工程中索道运输、塔材吊装和紧挂线施工的主要机具，现场使用的牵引设备可以分为液压传动式和机械传动式，所谓液压传动式即该设备以液体为工作介质，借助运动着的压力油的容积变化来传动动力的牵引设备；机械传动式即该设备通过机械传动系统来实现能量传递的牵引设备［2］。液压传动式牵引设备包括液压绞磨、液压牵引机；机械传动式牵引设备包括机动绞磨和机械牵引机。

液压传动式牵引设备上配备了牵引力表，操作人员可以实时观察牵引力进行调整，避免了设备过载工作；而现有机械传动式牵引设备上没有牵引力表，现场使用时，操作人员对机动绞磨、机械牵引机的牵引力大小无法直观的了解，仅通过被牵引货物的重量大概推断牵引力大小，忽视了牵引速度和摩擦力等因素对牵引力的影响，这样往往造成设备超负荷工作，处于过载牵引状态。过载牵引容易造成传动齿轮、轴等部件加速磨损，严重时甚至会损坏设备而带来安全事故。目前，除了导地线展放施工中采用的是液压牵引机，其它施工如货运索道运输、塔材吊装和紧挂线施工中的动力部分绝大多数采用的是机械牵引机和机动绞磨。因此，很有必要对机械传动式牵引设备牵引力的监测方法进行研究。

1　液压传动式牵引设备牵引力的监测原理

液压传动式牵引设备能够很方便的实现对牵引力的监测，其技术原理为：液压油压力与牵引力成正比关系，压力越大、牵引力越大，依靠压力表监测液压油压力，通过理论计算压力-牵引力关系和试验可以在压力表上标定牵引力，达到对牵引力监测的作用。

2　机械传动式牵引设备牵引力的监测原理

机械传动式牵引设备通过柴油机或汽油机输出动力，通过齿轮变速箱和传动轴来带动卷筒转动，目前市场上的机械传动式牵引设备没有牵引力监测功能。结合机械传动式牵引设备的工作方式和锚固方式，对其牵引力进行监测的方法有两种：①通过监测传动轴扭矩来确定牵引力；②通过监测锚固处拉线拉力来确定牵引力。

2.1监测传动轴扭矩

由于机械传动式牵引设备的各级传动是通过齿轮轴来传动的，其牵引力监测技术原理为：牵引力大时，各传动轴的扭矩大；牵引力小时，各传动轴的扭矩小，传动轴的扭矩与牵引力存在一定的数学关系。因此可以用传感器监测传动轴的扭矩，通过建模仿真和试验分析找到传动轴扭矩与牵引力的数学关系，通过软件模块将传感器的输出信号转换为对应的牵引力大小显示出来。

具体实施方法为：将一种无线卡套式扭矩传感器卡在机械式牵引设备的传动轴上，该扭矩传感器将监测的扭矩实时发送给与之对应的无线接收装置，然后通过编制的计算模块将扭矩转换为机动绞磨的牵引力，达到对机动绞磨牵引力监测的目的。

2.2监测锚固处拉线拉力

机械传动式牵引设备工作时，需要利用其后侧钢架上两个锚线孔对其固定，依靠这两个锚线孔处的拉线受力平衡其前侧牵引力，防止牵引过程中机械式牵引设备受前方牵引力牵引而倾翻。因此，其监测的技术原理是通过监测锚线孔处拉线拉力来监测牵引力。

具体实施方法为：将拉压力传感器串接在锚线孔与拉线中间，该拉压力传感器（量程范围0～5t）将实时采集的拉线受力信号（一般为4～20mA电流信号或0～10V电压信号）输入到控制箱中，通过简单运算和转换，将该模拟信号转换为数字信号直观的显示在显示屏上。

3　液压传动式、机械传动式牵引设备牵引力监测方法技术、经济性比较

以绞磨为例，上述几种牵引力监测方法技术、经济性比较如表1所示。

表1　牵引力监测方法技术、经济性比较

从表1中可知，液压绞磨虽然能够很方便的实现对牵引力的监测，但是其制造和维护成本较机动绞磨要高很多；机动绞磨中监测传动轴扭矩技术上可行，但是技术原理复杂，需要大量的建模仿真分析和试验，理论研究量大，隐形人力成本大；机动绞磨中监控拉线拉力不仅易于实现、而且成本较另外两种要低很多。

4　一种可监测牵引力的机动绞磨

本文以扬州西湖液压机具厂有限公司生产的型号为SLJJQ-50kN-A的机动绞磨为研究对象，开发研究了一套牵引力监测装置，使该机动绞磨能够实时的监测牵引力的大小。图1为可监测牵引力的机动绞磨试验照片，图2为该机动绞磨牵引力监测原理框图。

图1　可监测牵引力的机动绞磨试验

图2　机动绞磨牵引力监测原理框图

5　结语

本文通过对机械传动式牵引设备牵引力监测原理的分析，提出了监测机械传动式牵引设备锚固处拉线拉力的方法来监测牵引力，并成功研制了一种可监测牵引力的机动绞磨。试验表明，该监测方法简单可行、精度高，这种可监测牵引力的机动绞磨能够实时显示牵引力大小，有效避免机动绞磨过载牵引所带来的安全隐患。

［1］李庆林.《架空送电线路施工手册》［M］.中国电力出版社，2002，9.

［2］蒋平海.张力架线机械设备和应用［M］.中国电力出版社，2005，5.

盛笑婷（1987-），女，江苏南通人，助理工程师。

TM246

A

2095-2066（2016）16-0068-02

2016-5-10