淺談環(huán)形混凝土電桿的無線自動化檢測及質(zhì)量防控

李 濤，孫學(xué)武，杜曉平，任社宜

（國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南，250000）

0 引言

環(huán)形混凝土電桿由砂、石、水泥、鋼材等組成，它是電力架空線路及照明線路上普遍采用的混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要用于10 kV以下配電線路和35～220 kV的輸電線路及變電站設(shè)備支柱，因?yàn)樗哂泄?jié)省材料、造價低、表面光滑美觀，強(qiáng)度高，不易損壞和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以大量用于電網(wǎng)建設(shè)工程中，但隨著電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展，基建、技改和大修規(guī)模的不斷擴(kuò)大，環(huán)形混凝土電桿的用量也越來越大，隨之而產(chǎn)生的質(zhì)量問題也越來越多，因此加強(qiáng)環(huán)形混凝土電桿的生產(chǎn)過程管控，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行十分重要。

目前電桿的供應(yīng)商絕大多數(shù)屬于中小企業(yè)，尤其以小型企業(yè)為主。而小型企業(yè)技術(shù)力量相對薄弱，企業(yè)管理水平相對較低，質(zhì)量意識相對較差，工藝控制和檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)等現(xiàn)象比較普遍。本文通過對環(huán)形混凝土電桿的質(zhì)量抽檢資料進(jìn)行分析，提出了該產(chǎn)品的質(zhì)量管控措施，希望對全面提高混凝土電桿的生產(chǎn)質(zhì)量，確保電網(wǎng)建設(shè)安全有一定幫助。

1 混凝土電桿生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

由于電桿廠投資少、見效快，自從1998年全國城農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造工程開始以來，電桿生產(chǎn)企業(yè)如燎原之火，迅猛發(fā)展，多數(shù)為私營企業(yè)，兩網(wǎng)改造結(jié)束后，許多企業(yè)陸續(xù)停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，使得水泥電桿行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營走向正常化。從2008年開始，由于國家實(shí)施新農(nóng)村電氣化工程建設(shè)，又帶來了電桿行業(yè)的一片繁榮，部分停產(chǎn)企業(yè)又恢復(fù)生產(chǎn)，各地又新建了一批小廠。由于市場不規(guī)范，除少數(shù)大中型企業(yè)積極實(shí)施技術(shù)改造，加大技改科研投資力度，不斷開發(fā)新產(chǎn)品外，多數(shù)民營企業(yè)仍然生產(chǎn)條件簡陋，技術(shù)人員缺乏，能耗較高，缺乏試驗(yàn)設(shè)備和人員，鋼模和設(shè)備失修，給產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)帶來許多不安全因素。大多數(shù)山東境內(nèi)的電桿生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小，企業(yè)管理水平低，職工文化素質(zhì)弱，技術(shù)裝備陳舊落后，工藝控制和檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)等現(xiàn)象比較普遍，生產(chǎn)出的混凝土電桿質(zhì)量不夠穩(wěn)定，尤其是個體及承包企業(yè)比較突出，電桿質(zhì)量與同行業(yè)先進(jìn)水平相比存在較大差距。因此，加強(qiáng)電桿產(chǎn)品的質(zhì)量檢測及監(jiān)督，顯得尤為必要。

2 山東電網(wǎng)開展電桿檢測的情況

2012年起，山東電網(wǎng)公司為了適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展要求，全面加強(qiáng)對集中招投標(biāo)混凝土電桿產(chǎn)品質(zhì)量的管控，保障電網(wǎng)工程建設(shè)的安全與質(zhì)量，決定對中標(biāo)合同的混凝土電桿產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量抽檢制度。每年到達(dá)施工現(xiàn)場對待施工的環(huán)形混凝土電桿組織1～2次集中抽檢。檢查范圍覆蓋全省所有電力施工工地及對山東省供貨的全部電桿供應(yīng)商，歷年檢查結(jié)果見表1。

由表1可知，2015-2018年電桿的抽檢不合格率逐年下降，說明通過不斷加強(qiáng)的質(zhì)量抽檢，督促供應(yīng)商提高了質(zhì)量意識，加強(qiáng)了對產(chǎn)品質(zhì)量控制，強(qiáng)化了質(zhì)量管理。

通過對歷年匯總的不合格原因進(jìn)行分析可知，在現(xiàn)場抽檢中，漏漿占不合格總數(shù)的32%，為不合格的最大因素；壁厚占15%，表面裂縫占13%，蜂窩超標(biāo)占10%；其他占30%。其中2018年上半年電桿力學(xué)性能試驗(yàn)不合格占到2018年上半年全部不合格數(shù)量的46%，這一現(xiàn)象需引起的足夠關(guān)注和重視。下面重點(diǎn)對電桿力學(xué)性能試驗(yàn)進(jìn)行分析和研究。

3 電桿力學(xué)性能試驗(yàn)分析及研究

3.1 電桿力學(xué)性能自動檢測系統(tǒng)的研制

通過力學(xué)性能測試能綜合反映供應(yīng)商的技術(shù)力量、原材料（水泥、砂、石、鋼材）、混凝土配比、張拉工藝、鋼筋骨架等質(zhì)量。

表1 電桿抽檢檢測情況一覽表

以前檢測電桿力學(xué)性能時采用人工拉葫蘆方法，數(shù)據(jù)采集繁瑣且手工記錄，檢測時間較長，數(shù)據(jù)處理、檢測結(jié)果判別都人工計(jì)算，檢測精準(zhǔn)性無法保障。為了解決上述問題，我們研制開發(fā)了一種電桿力學(xué)性能分布式遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從加荷到監(jiān)測數(shù)據(jù)采集全自動化處理，具有節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率的優(yōu)勢。

為了實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能測試、無線傳輸和數(shù)據(jù)的顯示控制等功能，混凝土電桿無線檢測系統(tǒng)共分為位移測試終端、壓力傳感測試終端和中央顯控單元，檢測系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 無線檢測系統(tǒng)

電桿力學(xué)性能分布式遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從加荷到監(jiān)測數(shù)據(jù)采集全自動化處理，檢測方法如圖2所示，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：

1）安裝在A點(diǎn)第一位移傳感器2和安裝在B點(diǎn)第二位移傳感器3。兩個位移傳感器用于采集檢驗(yàn)時A、B兩點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)并傳送至中央處理器6。

2）加荷傳動裝置5，其安裝于電桿的頂部且與處理器6相連；所述加荷傳動裝置5用于在檢測電桿撓度的過程中，向電桿進(jìn)行逐級加荷，并且在每級加荷完成后進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的靜停時間。在預(yù)先設(shè)定的靜停時間內(nèi)，處理器6對加荷傳動裝置5進(jìn)行自動補(bǔ)荷且自動穩(wěn)荷在預(yù)設(shè)誤差2%范圍內(nèi)；

3）荷載傳感器測力儀4，其與加荷傳動裝置5相連，用于檢測加荷傳動裝置5對電桿的加荷值傳送至處理器6。

4）撓度傳感器1，其安裝在電桿梢端，用于檢測電桿頂部的位移信號并傳送至處理器6；所述處理器6用于根據(jù)接收到的信息及撓度計(jì)算公式，得到電桿的最大撓度并輸出。

其中，撓度計(jì)算公式為：

式中：asi為懸臂式試驗(yàn)時，任一級荷載作用下的梢端撓度值，單位為毫米（mm）；aCi為由測量儀器測得的任一級荷載作用下梢端的變形值，單位為毫米（mm）；aAi為由測量儀器測得的任一級荷載作用下A測點(diǎn)處的變形值，單位為毫米（mm）；aBi—由測量儀器測得的任一級荷載作用下B測點(diǎn)處的變形值，單位為毫米（mm）；l1為電桿計(jì)算總長度，單位為毫米（mm）；l2為電桿支持點(diǎn)高度，單位為毫米（mm）。

其中，l1=L=L1+L2+L3［1］，L2、L1、L3分別為電桿最底端到B支點(diǎn)處的距離、B支點(diǎn)處到C支點(diǎn)的距離、C支點(diǎn)到電桿最頂端的距離。

第一位移傳感器2和第二位移傳感器3分別通過導(dǎo)線或無線通信與中央處理器6相連。

加荷傳動裝置5與中央處理器6通過導(dǎo)線或無線通信模塊相連。

無線通信模塊為Wifi無線通信模塊或Zigbee無線通信模塊。

圖2 力學(xué)性能自動檢測系統(tǒng)示意圖

3.2 高效開展力學(xué)性能試驗(yàn)

2015-2017年，抽檢過程中力學(xué)性能試驗(yàn)的電桿主要在供應(yīng)商成品堆場抽取，由于采用人工拉葫蘆方法，檢測時間較長，故僅進(jìn)行了9次力學(xué)性能試驗(yàn)。

2018年，采取施工現(xiàn)場與供應(yīng)商成品堆場相結(jié)合的方式抽取電桿，同時開展“環(huán)形混凝土電桿力學(xué)性能分布式遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)的研制”科技項(xiàng)目攻關(guān)活動，提高電桿力學(xué)性能試驗(yàn)效率，半年時間就進(jìn)行了42次力學(xué)性能試驗(yàn)，力學(xué)性能試驗(yàn)的總體結(jié)果良好，但在2018年5-6月的抽檢中5批電桿力學(xué)性能不合格，及時督促供應(yīng)商更換不合格電桿，保證了電桿入網(wǎng)質(zhì)量，提高了供電可靠性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 質(zhì)量防控措施

電桿缺陷的形成原因，除去在運(yùn)輸或二次搬運(yùn)過程中容易出現(xiàn)的縱向裂縫和局部碰傷，其余缺陷絕大多數(shù)都是因?yàn)楣?yīng)商生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán)造成的。

作為電桿的用戶，對電桿質(zhì)量的防控主要在督促供應(yīng)商提高質(zhì)量意識、加強(qiáng)生產(chǎn)工藝管理水平以及加強(qiáng)收貨質(zhì)量監(jiān)督上。

電桿因其長徑比大、重量重、易碰傷、運(yùn)輸半徑有限等特點(diǎn)，所以電桿的供應(yīng)商基本以本省企業(yè)為主。

在其質(zhì)量管控上，應(yīng)做好以下幾個方面。

4.1 預(yù)防

對供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、質(zhì)量管理水平等基本情況進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研。調(diào)研時應(yīng)著重了解企業(yè)的生產(chǎn)能力及質(zhì)量保證體系，應(yīng)重點(diǎn)對以下內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場檢查：生產(chǎn)設(shè)備是否能滿足要求；試驗(yàn)設(shè)備是否能滿足檢驗(yàn)的要求；生產(chǎn)過程或關(guān)鍵點(diǎn)是否有記錄；工廠的技術(shù)力量是否能滿足用戶的需求等。

通過對企業(yè)的調(diào)研，將調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的生產(chǎn)能力、質(zhì)量管理不佳的企業(yè)，以及歷年抽檢中發(fā)現(xiàn)問題比較多的企業(yè)加入重點(diǎn)管控企業(yè)名單，加大對這些企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)督檢查頻率。

4.2 質(zhì)量監(jiān)督

對供應(yīng)商的質(zhì)量抽檢工作，做到國家電網(wǎng)公司的3個100%的要求。抽檢工作可采取供貨現(xiàn)場或倉庫抽檢、供應(yīng)商庫存抽檢等方式。

4.3 整改

在供應(yīng)商調(diào)研及質(zhì)量抽檢中發(fā)現(xiàn)的問題，除了要求供應(yīng)商對不合格的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)換以外，還應(yīng)要求供應(yīng)商對相應(yīng)的不合格項(xiàng)進(jìn)行整改，并對整改的措施及結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

4.4 驗(yàn)收

電桿的驗(yàn)收應(yīng)重點(diǎn)檢查電桿的外觀質(zhì)量是否合格，以及仔細(xì)核對電桿的出廠合格證內(nèi)的電桿力學(xué)等級與合同要求是否相同。

5 結(jié)束語

電桿質(zhì)量問題直接關(guān)系到后續(xù)生產(chǎn)施工過程中的安全可靠以及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。開展“環(huán)形混凝土電桿力學(xué)性能無線自動化檢測系統(tǒng)的研制”科技項(xiàng)目，提高了電桿力學(xué)性能試驗(yàn)效率，加強(qiáng)電桿入網(wǎng)檢測及質(zhì)量防控，保證了電桿入網(wǎng)質(zhì)量，提高了電網(wǎng)的供電可靠性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。