電力線路拉線自動彎折機的研制

李波，徐淇，吳昊

（常州供電公司，江蘇 常州 213000）

1 問題提出

隨著電力企業的蓬勃發展，電網規模不斷擴大，架空線路大修技改和農網改造時，需要制作大量的拉線。輸電線路在制作拉線時，需要制作拉線彎頭。拉線是桿塔主要承力部件之一，因此對拉線制作，特別是對拉線彎頭的制作精度要求很高。依據現有施工條件，拉線彎頭采用純手工制作，存在三個主要問題：一是人工制作拉線彎頭誤差難以控制，彎頭弧度過大或過小都會導致彎頭不貼合、彎頭間隙過大的情況，導致制作的拉線彎頭不合格，進而引發鋼絞線承力性能不佳等桿塔本體質量缺陷，影響桿塔的正常運行。二是滑脫的鋼絞線可能出現回彈傷人安全事故。三是人工制作拉線彎頭時耗時較長，浪費人力。因此，研制一種拉線自動彎折裝置是十分必要的。

2 電力線路拉線自動彎折裝置的研制構思

針對“電力線路拉線自動彎折裝置”這個主題，小組采用軸壓式機械結構，采用鋰電池供電，以步進電機帶動主動軸輪彎折拉線，并通過PLC定位控制邏輯與位置傳感器控制拉線彎折扭矩和角度。為了能夠在便于攜帶的情況下，進行輸電線路拉線彎頭的自動制作，新裝置將電機、減速器、PLC模塊和電池等模塊集成于一體（如圖1）。

圖1 電力線路拉線自動彎折裝置的內部結構

按照其功能不同，可將裝置分解為機械傳動部分和電氣控制部分（如圖2）。

圖2 電力線路拉線自動彎折裝置的功能結構

2.1 裝置機械傳動部分的選定

為保證每次彎折時相同的彎折角度和相同的定型時長，選用彎折角度精確率高、工作穩定度高的旋動式定型方式。目前常用線夾尺寸為UX-1、UX-2兩種，兩種線夾尺寸所需要彎曲的曲率不同。因此，將旋動軸設計為粗芯軸和細芯軸兩種尺寸，兩種軸可以靈活切換，以滿足不同的曲率。（如圖3）。

圖3 裝置機械傳動部分芯軸切換圖

2.2 裝置電氣控制部分方案選擇

該部分主要由電機部分、控制部分和電源部分等三部分組成，用于控制機械傳動的同時為其提供動力。

2.2.1 機電部分的選定

為滿足所有型號鋼絞線彎折最高扭矩需求，機器輸出扭矩應至少為800N·m，考慮到裝置的便攜性，選定雷賽86步進電機和RV40減速機，將減速比確定為1：100。安裝電機及減速機后進行輸出扭矩測試，由于減速機存在損耗，實際額定輸出扭矩為800N·m，輸出扭矩最大可達900N·m。

2.2.2 控制部分的選定

PLC控制器編程、調試周期短，可靠性高，適合小規模的設備研發，因此選用PLC控制器。PLC控制器控制面板如圖4所示。

圖4 裝置PLC控制面板

考慮到裝置工作環境的復雜性，選擇定位邏輯作為控制邏輯，可在信號干擾、信號暫時丟失、電機卡頓等現場干擾下正常控制。根據定位邏輯要求，機器需要位置傳感器返回定位信號。

2.2.3 電源部分

考慮到裝置的便攜性和續航能力，選擇體積小、充電時間短、使用壽命長的鋰電池為裝置供電。為滿足電機的供電要求，電池電壓選定為36V。每次彎折需要耗費電量約0．2Ah，為了保證拉線彎折機能制作拉線20次以上，最終選擇使用三星DS10S2P鋰電池，容量為4．4Ah，其體積小，重量輕，便于整機組裝。

3 電力線路拉線自動彎折機的使用方法

（1）開電復位：打開電源開關，第一次按下啟動按鈕，控制模塊指令驅動模塊驅動電機轉動，帶動彎折機構復位至起始位置，彎折機構處于起始位置時，掛鉤呈打開狀態。

（2）固定待彎折鋼鉸線：將待彎折鋼鉸線的一端置于限位固定機構基座的納線槽內，將待彎折鋼鉸線的端頭從左向右穿過驅動輪和彎折輪之間的空隙向右伸出設定長度，通過夾緊手柄操作夾緊螺桿帶動壓塊向前運動抱合夾緊位于納線槽內的待彎折鋼鉸線（如圖5）。

圖5 電力線路拉線自動彎折機鋼筋就位示意圖

（3）設置參數：通過液晶顯示屏配合鍵盤，按照待彎折鋼鉸線的標稱截面（如35mm2、50mm2或70mm2）相應設置工作參數，所設工作參數發送控制模塊。

（4）啟動彎折：第二次按下啟動按鈕，控制模塊按照設定參數相應指令驅動模塊驅動電機轉動，電機通過彎折機構的驅動輪軸帶動支撐連接架以驅動輪軸為中心軸轉動，支撐連接架帶動彎折輪軸同步轉動，驅動輪和彎折輪隨動于電機驅動的轉動的同時，還相對于待彎折鋼鉸線轉動并對待彎折鋼鉸線進行彎折；彎折輪軸轉動后帶動掛鉤的掛接部在擋片下方與驅動輪軸松配合掛接，從而封閉待彎折鋼鉸線正在彎折部位的上端；本步驟中，對待彎折鋼鉸線實行變速彎折，在彎折輪軸從起始位置旋轉170度角后，降速彎折，以增大力矩。

（5）彎折成型及復位：終點位置傳感器檢測到彎折輪軸到達加強墊板的第二通孔上方即到達彎折終點時，控制模塊指令驅動模塊停止驅動電機正向轉動，并驅動電機開始反向轉動驅動彎折機構復位至起始位置，掛鉤在復位過程中自動打開，此時待彎折鋼鉸線的拉線彎頭已經成型。

（6）拉線彎頭取出：通過夾緊手柄操作夾緊螺桿帶動壓塊向后運動松開納線槽內的待彎折鋼鉸線，將已經彎折成型的待彎折鋼鉸線取出。

（7）若繼續下一個待彎折鋼鉸線拉線彎頭制作，則返回步驟（2）；若操作完畢則關機。

4 應用效果及成果

在為期3個月的鞏固期內，經過實驗測試和投入現場使用，累計使用拉線電力線路拉線自動彎折機進行296次拉線制作。每次拉線制作后，均進行彎頭間隙、制作時間、鋼絞線用量等數據記錄統計。根據統計表明：使用電力線路拉線自動彎折機可達到以下效果。

（1）電力線路拉線自動彎折機由傳統制作方法“人力為主”模式轉變為“機械為主，人力為輔”模式，拉線制作過程具備自動化、標準化、專業化的特征，制作出的彎頭一次成型，且與楔子貼合度高，彎頭放入線夾后無需再次調整，制作彎頭平均耗時從活動前的3．2分鐘降低至活動后的0．5分鐘，有效提高了施工效率。

（2）電力線路拉線自動彎折機根據不同規格鋼絞線選用芯軸，可以使彎頭和楔子更為貼合，彎頭間隙平均值從活動前的3．4毫米降低至1毫米，有效提升制作質量。

（3）使用電力線路拉線自動彎折機可以消除拉線彎頭制作過程的安全隱患，拉線通過固定夾具固定，彎折機工作過程中不會發生拉線彈跳等情況，有效避免由于拉線彈跳引起的安全事故。

5 結語

電力線路拉線自動彎折機經過現場的實際應用，能夠快速進行鋼絞線的彎折工作，且成功率高，節省了作業人員勞動力，提升了作業效率，同時通過鎖緊機械結構，采用下壓平行力彎折拉線，克服了傳統拉線制作過程中鋼絞線回彈導致人身傷害的安全問題，具有較好的實用價值和經濟效益。

參考文獻：

[1]Q/GDW 1799．2-2013，國家電網公司電力安全工作規程線路部分[S]．中國電力出版社，2013．