角鋼型鐵塔專用防墜落自鎖裝置在鐵塔高空作業(yè)中的應(yīng)用

韓昊等

2.西安同凱電子科技有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

摘要：文章針對(duì)角鋼型鐵塔研制一種攀爬個(gè)人防護(hù)自鎖裝置，從而實(shí)現(xiàn)工作人員上下桿塔的防墜落安全防護(hù)。該鎖緊裝置具有攜帶方便的特點(diǎn)，可針對(duì)不同電壓等級(jí)的角鋼型鐵塔設(shè)置不同的專用型號(hào)，有效防止登塔人員意外墜落的發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置能夠?yàn)榈撬藛T提供強(qiáng)有力的安全保障，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：角鋼型鐵塔；防墜落；自鎖裝置；登塔檢修；鐵塔高空作業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM754 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0053-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.027

1 概述

我國(guó)高壓送電線路的桿塔一般由水泥桿、鐵塔組成，過去的以望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的巡檢手段逐漸顯示出了它的局限性，也越來越多地受到天氣狀況和空氣質(zhì)量的制約和影響，巡檢的效果和效率難以保證。為了確保特高壓和超高壓輸變電線路的檢修質(zhì)量和安全運(yùn)行，登塔檢修也將會(huì)越來越頻繁地運(yùn)用到我們的檢修作業(yè)當(dāng)中。電力安全工作規(guī)程第6.2.5條規(guī)定“220kV及以上線路桿塔宜設(shè)置高空作業(yè)人員上下桿塔的防墜安全保護(hù)裝置”，第6.2.1條規(guī)定“高處作業(yè)時(shí)，安全繩（帶應(yīng)掛在牢固的構(gòu)件上或?qū)閽彀踩珟в玫匿摷芑蜾摻z繩上，并不得低掛高用，禁止系掛在移動(dòng)或不牢靠的物件上）”。電力建設(shè)安全工作規(guī)程第2部分：架空電力線路第8.0.5規(guī)定“高空作業(yè)應(yīng)使用速差自控器或安全自鎖器，高塔作業(yè)必須使用速差自控器或安全自鎖器”。高處作業(yè)人員在轉(zhuǎn)移作業(yè)時(shí)不得失去保護(hù)，手扶的構(gòu)件必須牢固。垂直轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)使用速差自控器或安全自鎖器。目前，線路作業(yè)人員在上下攀爬桿塔的過程中，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的安全帶無法全過程發(fā)揮作用，人員有時(shí)處于一種失去防護(hù)的狀態(tài)，其人身防護(hù)完全取決于自身的精神狀態(tài)、體力情況、技術(shù)技能及周邊環(huán)境因素等，如果某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問題，就有可能發(fā)生人員高處墜落的惡性事故。

針對(duì)100米以上的輸電鐵塔，過去的以望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的巡檢手段逐漸顯示出了它的局限性，也越來越多地受到天氣狀況和空氣質(zhì)量的制約和影響，巡檢的效果和效率難以保證。為了確保特高壓和超高壓輸變電線路的檢修質(zhì)量和安全運(yùn)行，登塔檢修也將會(huì)越來越頻繁地運(yùn)用到我們的檢修作業(yè)中。國(guó)際上在角鋼型鐵塔攀爬專用設(shè)備領(lǐng)域仍處于空白階段，而我國(guó)的輸變電線路又以角鋼型鐵塔為主，角鋼型鐵塔的檢修作業(yè)任務(wù)占相當(dāng)比重。所以針對(duì)角鋼型鐵塔，研制一種既能提高登塔檢修工作效率，又?jǐn)y帶方便、易于使用的輕型鐵塔攀爬設(shè)備顯得十分必要和緊迫。

2 任務(wù)需求

國(guó)內(nèi)目前在有的大跨越塔上使用的鐵塔攀爬機(jī)，雖然起到了提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和改善作業(yè)環(huán)境的作用，但其設(shè)計(jì)思路是針對(duì)鋼管型跨越鐵塔和多人乘用，所以鐵塔攀爬機(jī)對(duì)鐵塔產(chǎn)生的作用力之大使其并不適用于角鋼型鐵塔。而且，很多角鋼型鐵塔的高度一般都在80米以下，鐵塔攀爬機(jī)的優(yōu)點(diǎn)并不能完全體現(xiàn)?，F(xiàn)有的保護(hù)手段還有軌道式攀登防墜落保護(hù)裝置和雙安全帶交替保護(hù)。軌道式攀登防墜落保護(hù)裝置采用防墜器配合全身安全帶與防墜導(dǎo)軌配合。防墜裝置的核心部件的防墜器，有不銹鋼、特制合金等不同的材料。其中防墜器具有自鎖功能和導(dǎo)向設(shè)施，防墜器隨攀登者向上、向下在軌道上自由移動(dòng)，無需手動(dòng)操作。當(dāng)發(fā)生墜落時(shí)，防墜器會(huì)自動(dòng)鎖定在導(dǎo)軌上。但是導(dǎo)軌必須是專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌或者垂直布置的鋼絲繩，必須貫穿全塔。因此，導(dǎo)軌投資的成本大，每基都要安裝，防盜也是問題。雙安全帶交替保護(hù)通過安全帶特殊的纏繞方法實(shí)現(xiàn)下墜過程中的拉緊、鎖死。其過度塔材結(jié)點(diǎn)是必須交換安全帶，增加作業(yè)人員的操作步驟，降低登塔效率，而且繁瑣的步驟可能增加作業(yè)人員下墜的幾率。

針對(duì)角鋼型鐵塔，研制一種攀爬個(gè)人防護(hù)自鎖裝置。該裝置可卡入角鋼一側(cè)鎖緊角鋼，裝置與工作人員腰間的安全繩連接，當(dāng)人員沿鐵塔腳釘上下攀爬時(shí)，自鎖裝置可在安全繩的拉力作用下沿角鋼上下緩慢移動(dòng)。當(dāng)人員發(fā)生意外墜落時(shí)，該自鎖裝置可快速鎖緊角鋼，防止人員墜落。該自鎖裝置具有在安全繩拉力作用下上下緩慢移動(dòng)的功能，同時(shí)該鎖緊裝置具有攜帶方便，可針對(duì)不同電壓等級(jí)的角鋼型鐵塔設(shè)置不同的專用型號(hào)，有效防止登塔人員意外墜落的發(fā)生。

3 角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鎖緊裝置的研制

鎖緊裝置觸發(fā)傳感器的配合及協(xié)調(diào)，此裝置集成了自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，加工工藝較復(fù)雜，必須有3D打印的反復(fù)模擬方可定型。

3.2 安全繩移動(dòng)套筒的研制

安全繩移動(dòng)套筒由四節(jié)凹口鈦合金桿及中間自動(dòng)鎖緊鋼繩組成，此裝置集成了機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)，加工工藝較復(fù)雜，必須有3D打印的反復(fù)模擬才可定型。

3.3 安全性應(yīng)力試驗(yàn)

由于此裝置涉及到人身安全，所以其安全性試驗(yàn)比較重要，而且要多次驗(yàn)證。

4 角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置的應(yīng)用情況

為了確保特高壓和超高壓輸變電線路的檢修質(zhì)量和安全運(yùn)行，登塔檢修將會(huì)越來越頻繁地運(yùn)用到我們的檢修作業(yè)當(dāng)中。角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置應(yīng)用于登塔高空作業(yè)中，極大地保障了工作人員人身的安全，同時(shí)也將極大地提高工作效率。我們研發(fā)的角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置主要包括：（1）鎖緊裝置A；（2）鎖緊裝置B；（3）鎖緊裝置A的觸發(fā)傳感器；（4）鎖緊裝置B的觸發(fā)傳感器；（5）安全繩移動(dòng)套管；（6）控制器。

該裝置可卡入角鋼一側(cè)鎖緊角鋼，裝置與工作人員腰間的安全繩連接，當(dāng)人員沿鐵塔腳釘上下攀爬時(shí)，自鎖裝置可在安全繩的拉力作用下沿角鋼上下緩慢移動(dòng)。當(dāng)人員發(fā)生意外墜落時(shí)，該自鎖裝置可快速鎖緊角鋼，防止人員墜落，該自鎖裝置具有在安全繩拉力作用下上下緩慢移動(dòng)的功能，從而實(shí)現(xiàn)工作人員上下桿塔的防墜落安全防護(hù)。同時(shí)該鎖緊裝置具有攜帶方便的特點(diǎn)，可針對(duì)不同電壓等級(jí)的角鋼型鐵塔設(shè)置不同的專用型號(hào)，可有效防止登塔人員意外墜落的發(fā)生。

本項(xiàng)目研究形成的成果，無論是角鋼型鐵塔專用防墜落自鎖技術(shù)研究方法和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還是防護(hù)器材，均在國(guó)內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)，對(duì)我國(guó)在電力防墜落方面提供了新的技術(shù)手段，有著實(shí)際的指導(dǎo)意義和廣泛的適用價(jià)值。

5 角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置的優(yōu)勢(shì)

利用角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置，可以為工作人員在登塔高空作業(yè)時(shí)提供有力的安全保障，可以有效地減少墜落幾率，并提高工作效率。此款角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置具有多方面的優(yōu)勢(shì)：

5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

力求緊湊簡(jiǎn)單重量輕，便于維修和轉(zhuǎn)移，由6個(gè)部分分組協(xié)助完成：（1）鎖緊裝置A；（2）鎖緊裝置B；（3）鎖緊裝置A的觸發(fā)傳感器；（4）鎖緊裝置B的觸發(fā)傳感器；（5）安全繩移動(dòng)套管；（6）控制器。

5.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

要可靠耐用，易于制造，研究防腐措施，并且要求造價(jià)低。

5.3 控制部分

要求程序簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，確保安全可靠。

5.4 安全部分

要求考慮周全，要能夠解決所有意外的發(fā)生，保證使用人員的安全，并且要絕對(duì)可靠。

5.5 人性化設(shè)計(jì)方面

要符合人體工程學(xué)，使工作人員易于操作并感到安全舒適。

5.6 與鐵塔的連接設(shè)計(jì)

要求連接部分模塊化，通用性強(qiáng)，滿足各種安裝

形式。

5.7 各種配套設(shè)備的計(jì)算和選型

根據(jù)作業(yè)使用要求和載重量要求對(duì)所需設(shè)備參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，做到最優(yōu)化。

5.8 產(chǎn)品試制

尋找技術(shù)實(shí)力雄厚并真誠(chéng)可靠的合作伙伴，具有完備的加工工藝、質(zhì)量控制體系和出廠檢測(cè)手段。

5.9 產(chǎn)品試驗(yàn)

要模擬各種實(shí)用工況，并對(duì)安全部分進(jìn)行超載測(cè)試、超速下降測(cè)試和破壞性測(cè)試。

5.10 產(chǎn)品改進(jìn)

針對(duì)產(chǎn)品試制和試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)并完善。

6 角鋼型防墜落自鎖裝置技術(shù)指標(biāo)

角鋼型防墜落自鎖裝置主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）自鎖轉(zhuǎn)速：≥40cm/s；（2）裝置重量：≤5kg；（3）電池容量：10Ah；（4）最大伸縮長(zhǎng)度：4m；（5）最小收縮尺寸：1.2m；（6）蜂鳴器數(shù)量：2個(gè)；（7）工作環(huán)境溫度：-20℃～50℃。

圖1 產(chǎn)品圖

7 結(jié)語

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的保護(hù)手段還有軌道式攀登防墜落保護(hù)裝置和雙安全帶交替保護(hù)。軌道式攀登防墜落保護(hù)裝置采用防墜器配合全身安全帶與防墜導(dǎo)軌配合。防墜裝置的核心部件的防墜器有不銹鋼、特制合金等不同的材料。防墜器具有自鎖功能和導(dǎo)向設(shè)施，防墜器隨攀登者向上、向下在軌道上自由移動(dòng)，無需手動(dòng)操作。當(dāng)發(fā)生墜落時(shí)，防墜器會(huì)自動(dòng)鎖定在導(dǎo)軌上，但是導(dǎo)軌必須是專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌或者垂直布置的鋼絲繩，貫穿全塔。因此，導(dǎo)軌投資的成本大，每基都要安裝，防盜也是問題。雙安全帶交替保護(hù)通過安全帶特殊的纏繞方法實(shí)現(xiàn)下墜過程中的拉緊、鎖死，其過度塔材結(jié)點(diǎn)是必須交換安全帶，增加作業(yè)人員的操作步驟，降低登塔效率，而且繁瑣的步驟可能增加作業(yè)人員下墜的幾率。針對(duì)輸電線路桿塔登高作業(yè)安全防護(hù)措施不完善、作業(yè)人員登高過程不能得到完全有效保護(hù)的情況，研制一種使用方便、成本較低、不需對(duì)每基鐵塔進(jìn)行改造、使用范圍廣的角鋼型鐵塔防墜落自鎖裝置具有極其重要的意義。

本研究項(xiàng)目形成的成果，無論角鐵型鐵塔專用防墜落自鎖技術(shù)研究方法和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還是防護(hù)器材，均在國(guó)內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)，對(duì)我國(guó)在電力防墜落提供了新的技術(shù)手段，有著實(shí)際的指導(dǎo)意義和廣泛的適用價(jià)值。該項(xiàng)目成果若推廣至全國(guó)電力系統(tǒng)應(yīng)用，將會(huì)實(shí)現(xiàn)更大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：韓浩（1978-），男，湖北省電力有限公司檢修分公司工程師，研究方向：輸變電線路運(yùn)行和管理。

（責(zé)任編輯：陳 潔）