風電機組用免爬器在工作中的應用探討

張國柱

摘要：目前，在風力發電領域一般都需要高空作業。在高空作業平臺和地面之間輸送人員物資以及檢修都需要采用一定的升降設備。這種升降設備還需要考慮到實際工作環境、安全性等多方面因素。傳統的提升機設施造價高，占用空間大，安裝空間受限。現有技術中的采用兩根導軌作為車體的導向滑軌，車體容易發生傾斜，對操作人員來說存在很大的安全隱患。免爬器是一種新型安全高效的風機塔筒升降設備，安裝時無須改變現有的塔筒結構。設備安裝在風機塔筒的爬梯通道內，具有安全性高、運行平穩、結構設計緊湊和操作簡單的優點。

關鍵詞：風力發電；免爬器；應用

免爬器是一種新型安全高效的風機塔筒升降設備，安裝時無須改變現有的塔筒結構。設備安裝在風機塔筒的爬梯通道內，具有安全性高、運行平穩、結構設計緊湊和操作簡單的優點。

1 免爬器的特點

現有技術中的免爬器包括梯子、車體、上支架、下支架、牽引繩、滑軌、主機驅動、定滑輪及防墜器，上支架安裝在梯子的頂部，下支架安裝在梯子的底部，滑軌沿梯子的延伸方向設安裝在梯子上，車體和防墜器安裝在滑軌上，上支架上安裝有定滑輪，用于提供提升動力的主機驅動固定在下支架上，車體下部安裝有用于載人員和物資的可折疊踏板。牽引繩的一端固定在上支架上，往下繞過車體上的上惰輪，向上延伸后繞過上支架的定滑輪，往下延伸進入安裝在主機驅動里面的第二惰輪、驅動輪、第一惰輪向上延伸繞過車體的下惰輪，穿過安裝在下支架上的張緊裝置。免爬器是一種新型安全高效的風機塔筒升降設備，安裝時無須改變現有的塔筒結構。設備安裝在風機塔筒的爬梯通道內，具有安全性高、運行平穩、結構設計緊湊和操作簡單的優點。

1.1 高安全性

1.過載保護。當過載或遇到障礙時，設備報警且無法繼續運行，對操作者提供安全保障。2.遙控器閉鎖保護設計。操作人員在設備上操作時，遙控器控制屏蔽，以防止他人誤操作。3.上下限位設計，設備到達指定位置后接觸即停，防止沖頂等安全隱患。4.手動下降設計，在失電或斷電的情況下，當人員離開設備后，可在設備起始平臺處手動操作設備下降到起始位置。

1.2 高平穩性

1.設備利用鋁合金導軌為導向上下運行。采用特殊塑料材質的導向輪，其具有表面光滑、震動小以及運行平穩的特點。2.先進的變頻矢量控制技術，動態性能更好，力矩控制更準確。可以保持平穩的提升力，讓操作人員上升或下降的時候感覺更舒適。3.設備采用中間導軌方式，同時導軌為生命線系統。可減少導軌與生命線的相互干擾，使得運行更平穩安全。4.產品設計堅固耐用，使用壽命長。

1.3 使用便利性

1.免爬器小車踏板距離起始位置低，操作者易于登上小車。2.免爬器到頂層平臺停止位置高，操作者易于上到頂層平臺。

1.4 獨立的設備乘員防墜系統

免爬器安裝后不影響原有安全防墜滑道的實用，乘員可以正常佩帶安全滑塊。設備有獨立的防墜安全鎖，防墜鋼索與牽引鋼索、安全防墜滑道獨立，當設備發生超速下滑時，防墜安全鎖可以獨立起作用，確保設備和乘員的安全。

1.5 獨特的防墜安全滑塊同步檢測設計

設備上部設計有防墜安全滑塊同步檢測裝置，乘員佩帶防墜滑塊乘坐設備時，在安全滑塊意外發生卡滯時可以及時停機，確保人員和設備的安全。

2 免爬器結構分析

2.1 部件介紹

免爬器在風電機組塔筒內沿預設軌道運行，用于將人員或物品在塔筒底部與頂部之間往返運輸的一種設備。車體用于承載人或物品的載具。驅動系統 用于驅使車體沿預設軌道運轉的動力裝置，包括驅動電機、減速器、驅動導向裝置、鋼絲繩。額定載荷 車體工作時所允許的承載力。安全防墜器當免爬器運行過程中觸發安全設定條件時，能自動鎖止設備的一種裝置。自由墜落鎖止距離 車體從安全防墜器觸發到完全鎖止時的相對下滑距離。導向裝置 引導車體沿塔架上的預設路線運行的一種裝置。上/下限位車體向上/下運行時，限制其超過預設位置的裝置。下限位車體向下運行時超過預設位置的裝置。上/下防撞裝置 車體向上/下運行時，限制其對人員、設備造成損傷的保護裝置。電氣極限限位車體向上/下運行時，限制其超過預設極限位置的裝置。機械極限限位車體向上、向下運行時，限制其超過極限位置的裝置。

2.2 電氣控制系統架構

免爬器的電氣控制系統，它包括主機控制單元、車體控制單元、遙控控制單元、無線信號處理單元、控制器、變頻器、驅動電機；主機控制單元通過硬接線方式與控制器進行信號傳遞；車體控制單元和遙控控制單元通過無線傳輸技術與無線信號處理單元進行信號傳遞，再連接到控制器，從而驅動變頻器和驅動電機運行；本實用新型更多的適用于風電領域中風機塔筒豎梯免爬器，操作簡單、安全，可以運送人員及貨物。過載控制模塊。變頻器實現免爬器過載保護的電氣控制系統，它包括PLC控制器、變頻器、電機、蜂鳴器。利用變頻器的過轉矩檢測功能，當出現超載時，變頻器停機，同時傳送超載信號給PLC控制器，控制蜂鳴器報警，實現了免爬器的過載保護和提示功能，提高了免爬器使用的安全性。

3 應用與工作中的優勢

該產品有益之處在于：免爬器通過驅動輪摩擦鋼絲繩牽引升降車上升或下降，結合機械和電氣防護，整體結構簡單可靠，設備的安裝不改變現有的塔筒結構，同時通過導軌實現人員及升降車的墜落制動防護，滿足風力發電行業的維護作業需求，免爬器安裝方便，不影響原有安全梯結構，操作簡單，還把滑軌作為防墜落的一部分，比其他類似助爬設備更有保障，適合風機塔筒等高空作業平臺作業輸送人員和物資的工作，綜合考慮各種安全防護系統，是一款可靠的產品。

綜上所述，免爬器的應用通過驅動鋼絲繩實現上下往復運動， 進而帶動升降車沿導軌上升或下降，實現運人及載物。該設備結合塔筒內現有爬梯結構，以導軌為導向，結構簡單可靠，其自身的多重機械和電氣安全防護系統，保障設備運行安全。

參考文獻：

[1]邱永根.基于單片機的助爬器控制器的設計與實現[D].中國科學院大學（工程管理與信息技術學院），2015.

[2]安健.風電塔筒助爬器電機的優化設計與控制[D].上海交通大學，2011.