一種新型輸電桿塔登高防墜裝置

國網(wǎng)甘肅省電力公司蘭州供電公司 孔晨華 楊 康 張?zhí)煲?孔 淵 魏 民

近年來，吊裝升降腳手架事故時有發(fā)生，而攀爬腳手架事故影響較大。因此，攀爬腳手架的安全性成為人們關注的焦點。本文提到攀爬腳手架的三個安全裝置：防傾覆裝置、防墜落裝置、同步控制裝置，其中最為重要的就是防墜落裝置。各種相關標準規(guī)范對攀爬架的防墜落裝置都有明確的要求，尤其是2019年實施的JG/t546-2019《建筑施工用附著式升降作業(yè)安全防護平臺》中，對爬架的防墜裝置做了詳細的分類和要求。防墜保護裝置可分為夾持式防墜裝置和卡阻式防墜裝置，擋落保護裝置分為頂撐式、擺塊式和轉輪式三種類型[1]。以下簡單介紹頂撐防墜裝置。

1 高空墜落的原因

輸電線路主要承擔高壓輸電的任務，確保線路安全是設備運行維護的首要任務。傳輸線的缺陷基本上是在電氣連接上。在目前自動化機器人還沒有應用在輸電線路缺陷消除前，消除缺陷只能靠人工來完成，而高處墜落由此產(chǎn)生，原因歸結主要以下幾點：

一是在建設及使用電力系統(tǒng)的過程中，工作人員需要進行高空作業(yè)，該過程存在一定的墜落風險，容易造成較為嚴重的人員傷亡。當操作人員爬上幾十米甚至幾百米的高塔時，即使是最熟練的技術人員也會在高空無意識地出現(xiàn)一些動作偏差，這種偏差有時會直接導致手中的工具、儀器或材料掉落[2]。

二是作業(yè)時受一些意外因素，如風、雨、雪等天氣因素的影響。天氣變化導致鐵塔有一些輕微的擺動，或者導線的抖動，這些不可控的因素突然襲來，會讓作業(yè)人員出于自身保護原因而掉落物品。

三是如果工具、儀器、材料或零配件過多，人員的注意力稍微分散，就可能導致某零件或者材料掉落。

一般來說，從高空落物是很難完全避免，但人員墜落涉及人身安全。人員的主觀意識需要不斷宣傳和落實安全常識，不斷進行業(yè)務培訓。對于不可抗拒的外部力量，人員需要有適應變化的能力，工具和儀器的分散問題可以通過技術改進來解決[3]。

2 高空墜落的危害

輸電線路桿塔的設計考慮了強度、美觀和安全性，但未考慮墜物防護裝置。除自爆玻璃絕緣子渣在日常運行中可能掉落外，其余95%基本屬于作業(yè)時的高空落物。作業(yè)時消缺基本上需要塔下人員配合，此時從高處落下的物體很容易傷到人。有關實驗證明1kg重物從25m高處落下，所產(chǎn)生的沖擊力根據(jù)公式Ft=mv，在不計算空氣阻力，假設下落時間為1s的情況下，得出為25kg左右，如果掉落在工作人員的頭部位置，就算有安全帽的保護，也只能理論上吸收4900N，相當于5kg力。

如果在更換絕緣子時因操作不慎掉落或其他原因掉落，將直接危及地面人員的安全。

3 輸電桿塔登高防墜裝置的應用現(xiàn)狀

目前，我國輸電線路上高空作業(yè)工具及儀器防墜落裝置的正式推廣時間不長，在使用過程中存在許多問題。如供應商多，質(zhì)量參差不齊，工具儀表防墜裝置的規(guī)格、材料、種類也不盡相同，給電力公司在使用和維修過程中造成了較大障礙?，F(xiàn)在，國家電力公司已經(jīng)意識到防墜裝置的重要性，近年來工作人員在對高空輸電線路進行調(diào)查和維修時，由于工具和儀器的缺位，工具在使用過程中意外跌落的現(xiàn)象也時有發(fā)生。為了減少此類事故的發(fā)生，防墜裝置的出現(xiàn)在很大程度上解決了這一問題，也在一定程度上為高空作業(yè)的工人提供了安全保障。

4 輸電桿塔登高防墜裝置運用

4.1 防墜裝置使用前的檢查

一是使用前必須對防墜裝置外觀進行檢查，所有繩索不能有斷股、霉爛等現(xiàn)象，檢查殼體是否有裂紋，螺絲是否緊固。

二是對防墜裝置進行試鎖操作，具體方法為：將安全繩拉出后，合上鎖緊卡扣，松手時安全繩不能自動回收到工具防墜器內(nèi)。打開卡扣后，安全繩自動回收到工具防墜器內(nèi)。

三是作業(yè)人員防墜裝置的檢查與準備。

4.2 作業(yè)時防墜裝置使用方法

一是防墜裝置必須牢固固定在全身安全帶上，以便在使用過程中抽出工具。二是嚴禁安全繩扭結使用，并應放在干燥的地方。三是防墜器使用時，不需要加潤滑劑。四是防墜器每次只能一個人使用，每個工具防墜器應根據(jù)其安全鋼絲繩的有效長度配備一根拉引線繩。五是高空作業(yè)點的轉移，必須將綁在防墜裝置上的工具固定牢固，防止移動時工具脫落傷到操作人員。六是施工人員應根據(jù)作業(yè)活動范圍的大小，選用長度合適的工具防墜器。

5 新型輸電桿塔登高防墜裝置概述

很多人對頂撐式防墜器一直有一個認識誤區(qū)，認為頂層裝置就是頂撐式防墜器，工作人員認為頂部的裝置是頂部支撐的防墜器。其實不然，頂撐式防墜器可以作為停層裝置用，但是停層裝置不具備防墜器的要求是不可以作為防墜器用的，筆者在中國標準化協(xié)會施工安全委員會組織召開的附著式升降作業(yè)安全防護平臺技術規(guī)程研討會上，也對頂撐式防墜做了詳細的介紹。

圖1

頂撐式防墜在爬架上的應用已經(jīng)有近20年的時間，結構形式簡單，安全有效，主要構配件有防墜頂桿、復位彈簧、壓縮彈簧、防墜齒等組成。

復位彈簧外徑φ24，彈簧絲直徑φ2.5，圈數(shù)n=16.5，復位彈簧安裝在防墜頂桿和橫梁的前端連接支座上，并始終拉住防墜頂桿，防止防墜頂桿回程。

每根頂桿總成由兩根防墜頂桿組成，即每根附加支座上有兩根防墜頂桿，防墜頂桿采用φ25圓鋼，一端車絲套在頂桿套筒上，套筒上有配套的內(nèi)螺紋，在保證頂出桿強度的同時，可以調(diào)整頂出桿長度，以適應現(xiàn)場不同的工作條件。

壓縮彈簧外徑φ45，彈簧絲徑φ25，轉數(shù)n=7。壓縮彈簧安裝在升降支架的套筒內(nèi)，與升降電動葫蘆連接，舉升電動葫蘆加載時，彈簧被壓縮，舉升電動葫蘆卸載時，彈簧返回。

6 新型輸電桿塔登高防墜裝置設計

配備頂撐式防墜裝置的附著支承如圖2所示。

圖2

防墜頂桿通過銷軸固定在附著支承上，可以銷軸為中心轉動，正常狀態(tài)下，附著支承的導向爪抱住導軌的導向槽，頂桿在復位彈簧的作用下始終靠在導軌的防墜齒內(nèi)，有效起到固定架體和防墜作用，如附著支承與導軌裝配效果圖所示。

頂撐式防墜在上運行階段和下運行階段都能夠做到有效的防墜，共分為三種工況：使用工況、上運行工況和下運行工況。

一是使用條件：架體與所附支座相互處于靜止狀態(tài)，防墜頂桿在回彈彈簧的張力下始終緊靠在防落齒上，防墜頂桿長度可調(diào)，調(diào)整防墜頂桿的長度，使防墜頂桿承受防落齒板的根部，使框架牢固、牢固地固定在建筑物上。

二是上運行階段：在上運行階段導軌與附著支承之間發(fā)現(xiàn)相對運動，導軌相對附著支承向上運動，防墜頂桿在復位彈簧的作用下緊緊靠在防墜齒板上，隨著導軌的向上運動，防墜頂桿在防墜齒板上滑過，但始終保持要頂住齒板的角度。這樣在上運行階段就保證了架體只能向上運動，不能向下運動，稍微向下運動頂桿就會頂住防墜齒阻止架體向下運動，起到有效的防墜作用。

三是下運行階段：架體在下運行的時候，導軌及所附支座需向下移動，但防墜頂桿在復位彈簧的拉力下始終落在防落齒上。頂桿需要被拉起脫離防墜齒才能使架體下運行，使框架運行下來。此時，壓縮彈簧起作用，在升降支架上安裝壓縮彈簧，升降支架是機架結構運行過程中的主要受力點。為了方便防墜頂桿能夠被拉起，在防墜頂桿上面設置有拉環(huán)，在提升支座與防墜頂桿拉環(huán)之間連接一根小鋼絲繩，在提升設備沒有受力之前，調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度，使鋼絲繩繃直。在運行過程中，將設備機架的載荷吊起，轉移到吊裝支座上。此時，安裝在升降支架上的壓縮彈簧被壓縮，在彈簧壓縮過程中，防墜頂桿被拉起并與防落齒分離。此時，機架可以正常工作。

發(fā)生緊急情況或起重設備失荷時，那么施加在提升支座上的荷載就會消失，此時壓縮癱瘓會復位彈起，升降支架與防墜頂桿拉環(huán)之間的鋼絲繩也會松弛。提升支座與防墜頂桿拉環(huán)之間的鋼絲繩也會松弛，防墜頂桿在復位彈簧的作用下瞬間復位頂住防墜齒，瞬間阻止架體下墜，起到有效的防墜作用。根據(jù)行業(yè)要求及相關現(xiàn)行規(guī)范，頂撐防墜滿足以下要求：

一是防墜裝置應設置在垂直主框架上，且每個支架不得少于一個；二是頂支撐防墜裝置必須齊全，在機架上下運行階段安全有效；三是頂撐式防墜制動距離不大于80mm；四是頂撐防墜必須包括頂支撐桿和勵磁裝置，勵磁裝置必須與升降動力裝置連接；五是頂撐防墜裝置的每個支架應至少設置在兩個附加支架上。工作時，頂桿軸線與水平面夾角不得小于70°。

結合現(xiàn)場實際應用及頂支防落結構特點，總結出以下優(yōu)點：

一是結構簡單。設計的支撐桿頂部和反頂桿下降不僅滿足功能需求，還簡化了結構設計，也就是說，其滿足節(jié)能減排的設計理念的攀爬架，操作方便、快捷。

二是安全可靠。頂撐式防墜屬于“常閉式”設計，在使用和上運行階段，頂桿始終都保持頂住的角度，在下運行階段只有在與動力裝置聯(lián)動的情況才能正常下運行，確保了架體的安全性能；

三是不可拆卸性。頂撐防止墜落的二合一設計，確保架體在使用過程中必須有防墜落頂桿存在，不可缺失，更不可被拆除，如果缺失了頂撐架體就無法正常使用，只要頂撐在，就能保證架體的有效防墜。

四是容易判別。頂撐式防墜裝置結構簡單，動作原理簡單易懂，主要結構部件的安裝不保密。在日常的檢查中，容易發(fā)現(xiàn)防墜裝置各部件是否齊全，各部件是否損壞，從而直觀、簡單地反映防墜裝置的有效性，從而保證整個框架的安全。

五是多重防墜落裝置。每個支架在每個附加支架上均設有頂支撐式防墜落裝置，因此每個支架至少設有兩個以上防墜落裝置，可單獨防止墜落。當其中一道防墜失效時還有其他多道可以作用，保證萬無一失。

六是瞬時防墜。頂撐式防墜器制動瞬間發(fā)生，當下降速度達到一定值時，不需要依靠下墜速度達到一定值時才可激發(fā)，單機位置失載時可實現(xiàn)瞬時制動。有些其他形式的防墜器需要達到一定的下墜速度才可以激發(fā)制動，但如果只有單個機位出現(xiàn)問題就會受到周圍機位的影響不會迅速達到激發(fā)的速度，就會影響防墜效果甚至失效而發(fā)生危險。

結合長期的防墜落裝置的實際應用，以及有效的防墜作用原理和設備的具體結構，防墜落裝置滿足建設的實際需要，而且也滿足相關的攀爬架標準和規(guī)范要求，能有效的起到安全、防墜落的作用，保證框架的安全。

綜上所述，新型輸電桿塔登高防墜裝置在高空作業(yè)中發(fā)揮了良好的實際效果，有效配置鎖緊裝置，能有效保證工具儀器不會有高空墜落的危險，極大地提升了高空作業(yè)的安全性，適合在現(xiàn)階段廣泛的推行使用。