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组塔抱杆安全状态实时监控装置的研发
[发布时间] 2018-05-29 [点击数] 193

组塔抱杆安全状态实时监控装置的研发

上海送变电工程公司     于天刚薛栋、黄庆锦、盛健昌、薄奇峰、濮强

 

一、成果针对问题现状(成果产生背景)

双摇臂、双平臂等坐地抱杆,因其坐在地面受力好,载荷大,采用内拉线消除了外拉线可能造成的各种风险,安全性大大提高,在组塔施工中应用越来越广泛。工艺要求坐地抱杆弯曲度及倾斜率不得超过千分之二,双臂两侧吊重不平衡控制在允许范围内,防止屈服破坏。

在监测不平衡吊重方面,双平臂抱杆一般采用力矩控制器,缺点只能检测两臂的不平衡,坐地摇臂抱杆没有类似设备。监测抱杆倾斜率方面,目前所有抱杆采用的方法均是十字方向各架设一台经纬仪,两名测工测量,实际上因人力限制,以及山区等特殊地形无合适观测点的情况,实际上往往以现场指挥人员目测为主,准确性、及时性和专一性都有差距。

组塔抱杆安全状态实时监控装置,用于监测杆提升过程中的倾斜、吊装过程中抱杆顶部变形偏移情况,取代目前人工用经纬仪观测抱的方式。

 

                                                                  图1坐地摇臂抱杆       图2双平臂抱杆

 

 

二、成果原理说明

1)技术目标及实现方法

抱杆安全状态实时监控装置的抱杆端,需满足坚固、防水、防雷的要求,供电需要满足高塔组立20天左右的工作时间,需要不小于200m左右的有效传输距离。手持机端要简介明了,操控方便,并可设定超限警示功能。

经分析,吊件的不平衡吊重、斜拉、振动、风载、拉线等合力对抱杆的影响,均会以弯矩的形式作用于抱杆,在抱杆顶部的倾斜中体现。我们利用高精度GPS的水平高差等数据,设计加工软硬件,采用一定的采样处理及无线传输等技术手段,实现了满足需要的监控装置。

2)结构组成

抱杆安全状态实时监控装置主要由移动端、手持机、基站组成。其中移动端安装在抱杆桅杆顶部中心点,包括GPS接收机、电源、通讯/控制模块(无线收发装置及处理器)和连接线。手持机由安装了专用软件的安卓系统手机、通讯/控制模块和连接线组成。基站由GPS接收机、电台和连接线组成。其中GPS设备可用于日常其测量工作。

3)工作原理及操作流程

抱杆起立前,将移动端安装在桅杆顶部,用手持机远程开启。

抱杆起立调直后,移动端与基站GPS数据交互,进行差分解算,实现精准定位,得到当前坐标点即x0、y0、h0,加入抱杆的初始高度后即设置为靶心。处理后的数据,在屏幕上以数字和图形直观的显示偏移量、偏移方向、倾斜率。

抱杆在吊装状态下,两吊臂加载的吊重不平衡量使抱杆顶部产生偏移,得到坐标x1、y1、h1,在屏幕上显示相关数据。

抱杆在提升过程中,手持机通过设定的频率得到坐标xn、yn、hn,刷新屏幕上的相关数据 。

指挥人员根据手持机的数据及超限报警功能,可以及时做出判断,指挥调整,确保受控。

塔材拼装、中午休息、晚上休息、大风雨天不工作期间,抱杆不工作,整个移动端自动进入休眠状态,也可以通过手持机将移动端关闭,极大地延长了移动端在塔上的工作时间。

4)装置照片

a、手持机装置及应用界面

 

    

 

B、移动端装置

       

 

三、成果实施效果说明

1).社会效益:

主要是安全效益,该成果提高了组塔施工中的安全管控能力,可以及时发现抱杆提升过程中拉线控制不当、吊重过载、受力不平衡等造成的抱杆倾斜,发现超限情况,查找原因采取措施,避免抱杆倾斜失控,发生事故。

2).经济效益:

经济效益是与目前的常规方法相比,每个组塔班组每年需要经纬仪监测抱杆状态约200天,需要人工费约200元/天*2人*200(天)=80000元,加两套光学经纬仪设备成本约4000元,合计8.4万元。使用本成果装置,一套移动端装置约5万元,基本无其他成本,因此每个组塔班组配置第一年可以节省费用约3万元,以后每年可节约近8万元。

四、成果推广前景描述

1).亭大变电站220kV进线工程,组塔班组使用600*600坐地双摇臂抱杆组塔采用了本装置,完成组塔11基。

2).金枫220kV线路工程,组塔班组使用450*450坐地双摇臂抱杆组塔,采用了本装置,完成组塔5基。

本装置精度高,使用方便,为施工安全质量控制提供了有力的控制手段,使组塔施工技术管理水平提升了一个台阶。目前仅制作了一套现场移动端,实际上可规模化使用,即每个项目部以一个基站为中心,在半径17公里范围内布置5至10个组塔抱杆终端同时使用,通过无线网络组网,实现数据共享、远程监控等功能。

本装置用于组塔抱杆监控意义重大,可在行业内全面推广,且可延伸应用于建筑塔吊、重要杆塔在线监测等方面。

五、创新点、效果归纳及专利申请或授权情况

本成果通过GPS+手持机的方式实现了抱杆垂直度监测等功能,填补了线路组塔施工抱杆垂直监测方面的空白,根本解决了抱杆倾斜情况数据化即时控制,将组塔状态经验控制的粗狂型转为精细化管理,可更好地为施工质量控制、安全控制服务。其次技术上研制了一种采用GPS设备低功耗使用方式,在GPS应用领域也是创新。

本装置主要创新点是:实时监测抱杆顶部接收机的状态,降低作业误差;可远程控制开关机状态;一定时间内接收机位置未发生明显变化自动进入休眠模式,可超快唤醒;电源可提供系统运行时间150小时,满足组塔需要;可以项目为单位,一套基站+多组施工班组移动端同时使用。

本成果获得软件著作权登记证书和实用新型专利授权。




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