内悬浮双摇臂抱杆自动旋转升降座地式改造

陈 震, 白 坤，刘 涛，刘利平

(辽宁省送变电工程公司，辽宁 沈阳 110021)

内悬浮双摇臂抱杆自动旋转升降座地式改造

陈 震, 白 坤，刘 涛，刘利平

(辽宁省送变电工程公司，辽宁 沈阳 110021)

通过对内悬浮双摇臂抱杆的技术改造，内悬浮改为座地式，人工绞磨提升，升降变幅改为液压自动顶升，自动升降变幅，人工拖拽旋转改为自动旋转，增大不平衡力矩，增长回转半径，提高了抱杆性能和安全性，改变了原抱杆组立输电线路铁塔安全性差、施工人员多、劳动强度大、效率低等不足，并满足组立特高压输电线路钢管塔的要求。改造对充分利用已有抱杆、减少购置投入、节约施工成本、有效提高施工装备水平具有重要的实际意义。

内悬浮；双摇臂抱杆；技术改造；座地式；自动旋转升降

1 问题概述

目前特高压交流输电线路工程铁塔尤其是钢管塔，根开大(19.050～29.23 m)、外形高(98～140 m)、横担长(有的达到67 m)、塔材重(平均每基200 t左右，最大单件重达5.9 t)，给施工单位组塔作业带来了一系列的难题，施工环境愈发恶劣，山区、丘陵、高原、无人区作业，抱杆工作半径不断扩大，对施工组塔所用的抱杆提出了更高的要求[1-2]。现钢管塔组立使用的抱杆多是落地双平臂抱杆、落地单动臂塔机，安全性高，自动旋转、底座自动升降提升、自动水平移动或自动变幅，施工效率高(15～20 t/d)，但存在自身重量大(一般在60 t以上)，价格高(150万元/套左右)，山地运输需索道，组装、拆解工作量大等不足[3-4]。

内悬浮摇臂抱杆分立组塔方法, 也具备组立特高压工程铁塔的功能，采用内拉线固定杆身，施工占地面积小，可随着铁塔高度的提高而不断提升，无需续接杆身，而且具有自身重量轻(一般在10 t左右)，价格低(20万)的特点[5-6]。但这种抱杆组立钢管塔时，由于塔材较重，抱杆不平衡力矩较小，随着铁塔的提高，抱杆的稳定可靠性较差，只要一根钢丝绳松弛或两臂吊重平衡较大，就会引起整个结构的失稳，因此使用安全性要求高，施工队伍、指挥操作人员必须熟练配合，稍有疏忽发生安全隐患几率较大,此外重物升降、变幅以及抱杆的提升利用机动绞磨人工操作，旋转需人工拖拽，不但劳动力使用多，而且施工效率低(7～10 t/d)，因此内悬浮双摇臂抱杆虽然重量轻、价格低但组立特高压输电工程钢管塔还存在一定的不足[7-8]。

辽宁省送变电工程公司现有2套内悬浮双摇臂抱杆：总高63 m，吊重2×5 t，摇臂长15 m，自重只有8.5 t，不平衡重量250 kg。质量轻，运输方便，适合角钢塔的组立，但组立钢管塔存在安全性差，施工效率低等不足。公司承建的特高压输电线路工程组立钢管塔的抱杆不足，落地双平臂抱杆购买150万元/套，外租每天1 800元/套(工期集中时难以租到)。如何发挥现有的这2套内悬浮双摇臂抱杆，使其能够安全、稳定、高效、经济适用于特高压线路工程钢管塔组立是研究的目的。

2 改造内容

为充分利用现有资源，节省费用，把现有的2套内悬浮双摇臂抱杆，改造成2套座地式双摇臂抱杆。主要解决方案如下。

a.高度。一套利用现有的2套高度为63 m的内悬浮抱杆的900 mm×900 mm标准节合并成120 m高度落地双摇臂抱杆；另一套利用已有的1 000 mm×1 000 mm的抱杆标准节改造成120 m高的落地式双摇臂抱杆。

b.提升。由内悬浮机动绞磨提升改造为安全可靠的座地液压自动顶升结构。

c.旋转。由人工拖拽旋转改造为自动旋转。

d.起吊、变幅。由依靠机动绞磨、人工改造为自动起吊、变幅。

e.摇臂回转半径。由原15 m增加到19 m，提高长横担铁塔的适应能力。

f.计算桅杆、吊臂强度，增大不平衡力矩，提高使用安全性。

g.拉力大小具有监测报警装置，能够有效控制两侧拉力，确保受力平衡。

2.1 设计计算绘图

设计计算提高抱杆整体承载力；提高横担安装能力，增大摇臂长度；改造回转塔身，增大回转支撑轴承，提高不平衡力矩；设计加工套架及顶升机构，实现液压顶升等。

2.2 研制过渡节

由于原内悬浮抱杆回转结构截面与现有抱杆截面尺寸对不上，不能直接连接，所以研制过渡节使旋转结构截面和现有的1 000 mm×1 000 mm抱杆截面可靠连接，如图1所示。 该过渡节有效地将2个不同截面的抱杆连接在一起。

图1 研制过渡节

2.3 研制液压提升机构

套在标准节的外面，利用套架顶升标准节，如图2所示。采用双油缸下顶升座地形式的套架，套架可分拆为3个框架及若干腹杆，各零件之间用销轴与螺栓连接，套架主体部分高度8 m。

采用积木式承压基础，可重复利用，面积2 m×2 m。基础上设置有十字梁底架，用于连接塔身以及套架。

抱杆的提升由原来利用机动绞磨、已组立好的铁塔、滑轮组实现，需要绞磨多、人员多、效率

图2 研制的套架

低、安全性差。改造液压提升后，利用液压油缸顶升抱杆，从底部一节节装入标准节实现抱杆的提升。设计制作了液压工作站来实现液压油缸的伸缩。

2.4 改造桅杆、增长摇臂

经计算桅杆的顶端强度不够，为此把顶端段去除，在桅杆的底部增加1节，满足强度要求；摇臂长由原来的16 m增加到19 m，经计算可以满足要求，在根部第1、2节中间制作一段3 m长摇臂段实现摇臂增长。

2.5 改造起吊及变幅钢丝绳路径

原内悬浮双摇臂抱杆的起吊及变幅钢丝绳在抱杆内部行走，由于使用中抱杆不增减，钢丝绳不影响使用。改造为落地式结构后，抱杆在底部要不断的增加，起吊及变幅钢丝绳就不能在抱杆内部行走，必须走在外部，不影响主抱杆标准节的增加且要满足摇臂又可转动。

2.6 改造回转机构

由人工拖拽旋转改造为电气自动旋转，利用按钮就可自动完成旋转，安全性高，稳定性好，如图3所示。

图3 研制电气自动旋转

2.7 改造吊钩

原吊钩重量较轻，约200 kg，重物卸载后依靠自身重量难以落到地面，需要人工用绳向下用力拽，而且易旋转，给使用造成一定的困难，影响施工效率。研究后增大了吊钩的重量为700 kg，同时在吊钩的两侧增加了防旋转臂，这样依靠自重能迅速落地，同时用2根绳子控制吊钩也防止了旋转，提高了施工效率。

图4 改造的自动化升降变幅

2.8 升降、变幅系统改造

原有升降、变幅需4台机动绞磨，人员12人。改造后使用卷扬机，如图4所示，1人操作就可完成升降、变幅作业，所需人员、机具大大减少，效率提高。

2.9 拉力监测报警系统

为保证两侧吊装力平衡、稳定提升抱杆和稳定变幅，研究加装起吊、变幅提升系统的拉力大小监测报警装置。旁压式传感器如图5所示，无需串入钢丝绳，只是用弧形构件压靠在钢丝绳等受力索具上，不作为受力工具，不损伤受力索具，可以随时安装和拆卸，使用方便，安全可靠。拉力传感器既可以在自身直接数字显示拉力数值，也可以无线传输将拉力数值传至手持机上无线集控，以保证其差值始终处于可接受的安全范围内，超出设定范围，该系统就会自动报警，现场指挥人员应立即暂停组立施工。

图5 10 t旁压式无线集控拉力测量仪

3 测试试验

样机委托浙江省建设机械集团有限公司、国家建筑承建机械质量监督检验中心进行了结构应力试验检测，测试了10点，最大危险应力点安全系数为2.1，经检测该样机的的检测结果符合国家及行业标准要求。

4 实际应用

由内悬浮双摇臂抱杆改造的120 m高度的落地双摇臂抱杆，应用到公司承建的1 000 kV浙北—福州和淮南—南京—上海特高压交流输变电工程线路工程中，应用效果良好。在使用中，随着电力塔高度的不断提升，抱杆的起升高度也需要不断提高。抱杆的升高采用液压下顶升接长的方法，使用顶升套架，利用液压油缸把底座以上的抱杆全部提升3 m后，在下部再安装1节3 m的标准节，以此逐步提高，如图6所示；自动变幅、起吊如图7所示；自动旋转如图8所示。

图6 抱杆液压提升接长方法

图7 利用卷扬机自动变幅和起吊

图8 利用电气自动旋转

实际应用证明，利用该抱杆组立铁塔，较原内悬浮双摇臂抱杆稳定性大大提高，提升结构简单易操作，达到落地双平臂抱杆的功能，且重量轻、价格低，适合特高压交流输电线路工程钢管塔的组立，避免了利用内悬浮双摇臂抱杆由于施工队伍应用经验缺乏，难以安全使用，存在安全隐患较大的不足。综合比较各种抱杆的重量、价格、使用性能等，该抱杆优势较大，具有很好的推广应用价值。

主要技术参数如下：最大起升高度为120 m；最大工作幅度由15 m提高到19 m；最大起重量由2×5 t提高到2×6 t；不平衡重量由250 kg提高到1 800 kg，提高7.2倍；回转角度为双向±110°；变幅角度为0°～85°；起升、变幅机构由人工操作机动绞磨改为电动自动卷扬机；回转机构由人工拖拽改为电动自动旋转；提升机构由机动绞磨人工提升改造为液压油缸底部顶升。与同类抱杆比较如表1所示。

表1 与同类抱杆对比表

5 结束语

通过对现有内悬浮双摇臂抱杆进行技术改造，变为组立特高压钢管塔需要的落地式双摇臂抱杆，场地适应性好，占地小，提高了使用安全性，降低了施工难度，提高施工效率2倍以上，劳动力减少9人且劳动强度降低，加速了施工工期，减小了施工成本，安全经济性好。因此使用技术改造方法充分利用现有抱杆升级提高性能以适应特高压建设的需求，对盘活闲置资产、避免机具外租和外购、节省施工成本，具有重要意义，该技术升级改造方法及改造的抱杆具有良好的推广应用前景。

[1] 1 000 kV 架空送电线路铁塔组立施工工艺导则：Q/GDW 155—2006 [S].

[2] 电力建设安全工作规程(2)：架空电力线路：DL 5009. 2—2004 [S].

[3] 1 000 kV架空送电线路施工及验收规范：Q /GDW 153—2006 [S].

[4] 郑晓广，李君章. 特高压线路铁塔几种组立施工方法[J]. 电力建设，2009，30(4)：39-43.

[5] 李庆林. 特高压输电线路铁塔组立的方案选择[J]. 电力建设，2007，28(3)：29-33.

[6] 陈 勇，万启发，谷莉莉，等. 关于我国特高压导线和杆塔结构的探讨[J]. 高电压技术，2004，30(6)：38-41.

[7] 刘万东，郑晓广，李君章. 特高压线路施工新技术的应用[J]. 电网技术，2009，33(10)：83-89.

[8] 伟 敏. 座地式四摇臂抱杆分解组塔施工工艺[J]. 电力建设，2008，29(1)：29-33.

Transformation on Automatic Rotating Lifting Seat of Internal Suspension Double Rocker Arm

CHEN Zhen，BAI Kun，LIU Tao，LIU Liping

( Liaoning Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company, Shenyang, Liaoning 110021，China)

Through the technological transformation of internal suspension double rocker arm, the inner suspension type is transferred seat type, manual lifting and the lifting amplitude are changed into hydraulic automatic lifting, automatic lifting amplitude, manual drag rotation is changed into automatic rotation which increases the unbalance torque and the gyration radius, improves the performance and security, changes many problems such as low safety of original holding rod group high-voltage transmission line tower, high labor intensity and low efficiency. It can meet the requirements of the erection for ultra high voltage transmission line steel tower. The transformation has important practical significance for full using of existing arms, reducing purchase investment, saving construction costs and effectively improving the level of construction equipment.

internal suspension; double rocker arms; technical transformation; seat type; automatic rotating lifting

TM754

A

1004-7913(2017)01-0058-05

陈 震(1976)，男，博士，高级工程师，从事输电线路施工技术工作。

2016-08-25)