配網(wǎng)工程打孔立桿架線多功能機械創(chuàng)新研究

摘要：打孔、立桿、架線等操作是配網(wǎng)工程中的必需環(huán)節(jié)。針對傳統(tǒng)單一功能機械化施工面臨的設(shè)備效率低問題和復(fù)雜環(huán)境下的施工需求，研究了一種集成打孔、立桿、架線等功能的機械設(shè)計，結(jié)合智能化控制技術(shù)，可以顯著提升施工效率。該多功能機械設(shè)計自動定位、傳感反饋和故障自診斷系統(tǒng)創(chuàng)新，在操作精準度上也得到優(yōu)化，能適應(yīng)多種地形與氣候環(huán)境。實際應(yīng)用表明，設(shè)計的多功能機械設(shè)備在縮短施工周期、提升安全性方面效果顯著，從而推動配網(wǎng)工程施工向智能化方向邁進。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)工程 多功能機械 打孔、立桿和架線 地形適應(yīng)

Research on Innovation of Multi-Functional Machinery for Drilling Pole Erection and Wire Erection in Distribution Network EngineeringWANG Yanfeng1" " ZHOU Peng2

1.State Grid He’nan Electric Power Company Zhoukou Power Supply Company， Zhoukou， He’nan Province，nbsp; 466000 China; 2. State Grid He’nan Electric Power Company， Zhengzhou， He’nan Province， 450052 China

Abstract： Drilling， pole erection， wire erection and other operations are necessary links in the distribution network project. In view of the low equipment efficiency and complex construction requirements faced by the traditional single-function mechanized construction， it studies a mechanical design that integrates the functions of drilling， pole erection， wire erection and so on. The design combined with intelligent control technology can significantly improve the construction efficiency. The multi-functional mechanical design features innovative automatic positioning， sensor feedback and fault self-diagnosis system， also optimizes in terms of operational accuracy. It can adapt to a variety of terrain and climate environments. The practical application of the designed multi-functional mechanical equipment shows that it has a remarkable effect in shortening the construction period and improving the safety， thereby promoting the construction of the distribution network project to the intelligent direction.Key Words： Distribution network engineering; Multi-functional machinery; Drilling， pole erection and wire erection; Terrain adaptation

配網(wǎng)工程是電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，承擔(dān)著電力傳輸?shù)年P(guān)鍵任務(wù)[1]。打孔、立桿和架線同時是工程施工必不可少的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的單一功能機械設(shè)備在地形復(fù)雜的山區(qū)應(yīng)用時，由于施工環(huán)境的復(fù)雜多變，導(dǎo)致施工效率難以提高。隨著配網(wǎng)工程需求的不斷增長，現(xiàn)有的人工操作施工方式在效率上存在諸多局限，嚴重影響著施工進度的推進[2]。多功能機械將打孔、立桿、架線等多項功能集成于一體，結(jié)合智能控制技術(shù)，能為配網(wǎng)工程施工帶來了新的解決方案。

1 多功能機械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計

1.1 功能集成設(shè)計

多功能機械結(jié)合打孔、立桿和架線操作的技術(shù)需求，以模塊化布局將其整合到一臺設(shè)備中。由于打孔操作是配網(wǎng)工程中電桿安裝的首要步驟，因此，設(shè)備前部配備了高功率鉆孔裝置，液壓驅(qū)動的鉆頭和調(diào)節(jié)裝置能夠適應(yīng)多種地質(zhì)條件。打孔模塊利用高壓液壓系統(tǒng)帶動鉆頭深入地面，同時配有地質(zhì)傳感器實時監(jiān)測土壤的硬度，根據(jù)反饋信息自動調(diào)整鉆孔力度。在完成打孔后，液壓升降裝置和角度傳感器的立桿模塊將電桿精確豎立到孔洞中，形成完整的立桿系統(tǒng)，確保電桿的垂直度[3]。根據(jù)施工要求快速調(diào)整立桿模塊的支架結(jié)構(gòu)，允許電桿自動對準并豎立，過程中始終保持穩(wěn)定。在完成立桿操作后，設(shè)備的架線模塊電纜放置臂和自動張力控制裝置立即投入工作。

1.2 智能化控制系統(tǒng)設(shè)計

多功能機械配備智能化控制系統(tǒng)，將傳感器實時監(jiān)測施工的參數(shù)自動調(diào)整[4]。在打孔過程中，自動定位系統(tǒng)與傳感器結(jié)合精準地定位在施工點。

1.3 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)備的結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計是將打孔鉆頭、立桿支架和架線裝置獨立成不同的模塊。打孔模塊可以實現(xiàn)精準鉆孔，其模塊化設(shè)計允許在打孔模塊中針對多種地面情況加入不同尺寸的鉆頭，并綜合考慮鉆頭的推進力和鉆孔阻力，式（2）的打孔阻力計算可以幫助計算鉆孔過程中的阻力大小，從而調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力[5]。

2" 多功能機械的關(guān)鍵性能設(shè)計

2.1 地形適應(yīng)性能

多功能機械的底盤采用了高強度合金材料的加固設(shè)計，同時底盤具備抗扭結(jié)構(gòu)，底盤設(shè)計成寬軌距形式增大了接地面積，增強其在不平整地面上的穩(wěn)定性，設(shè)備具備的抗側(cè)傾能力防止在傾斜的地面上發(fā)生失衡[6]。為增強地形適應(yīng)性，多功能機械具有高摩擦材料的越野輪胎，配備結(jié)合減震器的可調(diào)懸掛系統(tǒng)，可根據(jù)地形變化自動調(diào)整輪胎與地面的接觸角度。在復(fù)雜地形上操作打孔、立桿、架線時，液壓支撐系統(tǒng)的4個液壓支撐腿可以實現(xiàn)機械在地面的水平調(diào)節(jié)。當?shù)孛娌黄綍r，支撐系統(tǒng)的自動調(diào)平功能以傳感器實時監(jiān)測設(shè)備的傾斜度，自動調(diào)整支撐腿的高度。最后，為適應(yīng)山區(qū)的陡坡地形，多功能機械設(shè)計有較強的越障能力，以高功率電動系統(tǒng)在30°上的坡度上穩(wěn)定行駛，同時跨越小的障礙物。多功能機械配備了智能地形適應(yīng)系統(tǒng)，也進一步提高地形適應(yīng)性，其多路傳感器實時監(jiān)測設(shè)備的姿態(tài)，并預(yù)先檢測前方障礙物，結(jié)合人工智能算法對地形特征進行識別，提前進行調(diào)整設(shè)備姿態(tài)[7]。

2.2 氣候適應(yīng)性能

在惡劣氣候條件下的配網(wǎng)工程多功能機械施工設(shè)計中，重點考慮了防風(fēng)、防雨、抗震等特性。在高風(fēng)速環(huán)境下，多功能機械加重底盤而重心降低，防止在強風(fēng)環(huán)境下傾覆[8]。設(shè)備的液壓支撐腿根據(jù)風(fēng)力自動調(diào)平功能，并配備風(fēng)速傳感器，實時監(jiān)測風(fēng)速。其風(fēng)力檢測系統(tǒng)表示為：當風(fēng)速超過預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)會發(fā)出報警提示操作人員停止作業(yè)。在雨天施工時的防水性要求設(shè)備的電子系統(tǒng)外部采用高等級防水材料。在設(shè)備的底部設(shè)計的排水通道使雨水能夠迅速排出。在地震多發(fā)地區(qū)，以內(nèi)置的加速度傳感器實時監(jiān)測地面的振動數(shù)據(jù)，當檢測到異常震動時，會自動啟動減震模塊。針對高溫環(huán)境，設(shè)備的關(guān)鍵部件設(shè)計要求液壓系統(tǒng)的管道采用耐高溫材料，同時考慮低溫環(huán)境下液壓油的黏稠變化，設(shè)備同時配備加熱系統(tǒng)。

3" 應(yīng)用案例分析

本文以貴州某地電力架空輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)布置及拉線配置項目為例。由于項目在復(fù)雜地形條件下，因此，項目結(jié)構(gòu)設(shè)計頂頭拉線、雙方拉線、正副吊線、跨越桿等多種組件，能夠有效分散線路的機械應(yīng)力，提高整體結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)、抗震能力。該建設(shè)項目如圖1所示。

為應(yīng)對該項目的快速建設(shè)需求，設(shè)計的多功能集成架構(gòu)將打孔、立桿和架線功能集成到一臺設(shè)備中。具體設(shè)備設(shè)計如下。底部安裝有強力的支撐底座，并配備可調(diào)節(jié)的穩(wěn)定裝置，可在不平整的地面上調(diào)整設(shè)備姿態(tài)。設(shè)備的鉆孔模塊采用高功率鉆頭，能夠快速穿透復(fù)雜地質(zhì)條件下的土壤。立桿模塊位于鉆孔模塊的上方，在完成鉆孔后立即進行立桿操作。架線模塊集成在設(shè)備的頂部，設(shè)有自動絞盤便于快速展開電纜。設(shè)備配有自動定位、傳感反饋、故障自診斷等智能化控制系統(tǒng)實時監(jiān)測鉆孔、立桿和架線各個環(huán)節(jié)的參數(shù)，并對操作過程中的異常情況進行預(yù)警。設(shè)備的各個模塊均采用模塊化設(shè)計，使設(shè)備在不同工程需求下可以快速配置。相比于傳統(tǒng)施工方法，該多功能機械設(shè)備的建設(shè)實施效果如表1所示。

4" 結(jié)語

總體來說，多功能機械將打孔、立桿、架線功能集成于一體化設(shè)備，在配網(wǎng)工程中大幅提升了施工效率。此外，其模塊化設(shè)計、智能化控制系統(tǒng)與良好的地形和氣候適應(yīng)性使該設(shè)備能夠適應(yīng)各種復(fù)雜施工環(huán)境，并確保在惡劣氣候條件下的穩(wěn)定性。最后，文章結(jié)合具體的施工應(yīng)用案例展示了多功能機械在縮短工程工期、降低施工成本、提高施工質(zhì)量方面的具體優(yōu)勢。

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