电力设备多功能运载车的设计

周炳辉,陈伟念,莫贤鹏

（广东电网有限责任公司江门开平供电局,广东 开平 529000）

随着经济增长，用电负荷的快速增长，近年更换配变、开关、配电箱等设备任务繁重，而电力设备的安装地形复杂，道路路况甚差多变，吊车、叉车不能到达电力设备安装地点，使用传统运送电力设备方法，不仅浪费大量人力，耗费大量工作时间，影响供电可靠性，而且增加安全工作风险。发明一辆省心、省力安全的多功能运载设备车是一线员工多年梦想，也是提高运送设备效率，降低生产成本，提高供电可靠性的重要途径。

1 应用情况

电力设备通常是在户外安装，一般都需要将设备运输过程。而电力设备通常都是体型较大、较重的。以一台200kVA变压器为例，其长、宽、高（单位：米）：1.1×0.9×1.3 重量：895KG。

传统的工作方法大致有：

（1）人力装车——运输——人力下车——人力二路运输——到达安装地点。

（2）吊车装载——货车运输——吊车卸载——人力二路运输——到达安装地点。

以上工作方法存在浪费大量的人力物力，耗费大量工作时间，影响供电时间，而且增加安全工作风险。

电力施工中经常会有架设线路或敷设电缆等工作。电力架空导线或电力电缆通常是用电缆盘绕装，其体型大质量重。而且安放点不定，敷设一段后又要移至下一段安放。这个工作过程传统方法通常都需要吊车和大货车。这种传统施工方法存在浪费大量人力物力，耗费大量工作时间，影响供电时间，而且增加安全工作风险。

综合上述电力施工当中困扰我们的有：起吊、运载、二路运输、电缆盘安放等。

有鉴于此我们研制的方案应该要解决以上所述的功能。

2 电力设备多功能运载车的尺寸大小

能够简单地可以起吊电力设备，然后拖运电力设备。这就是最快捷，安全可行的方案。这样我们设计的电力设备多功能运载车就要放置在电力设备的下方，再垂直起吊，然后要固定牢固，再通过汽车拖拉运输。首先要考虑的是我们的运载车中间部位要可拆装的，起吊设备后再装上，然后固定设备。

要将设备放置在运载车中间，运载车中间部位必须比设备大。以一台200kVA变压器为例，其长、宽、高（单位：米）：1.1×0.9×1.3。一般电缆盘直径在1-2米左右其宽度在1-1.5米左右。

根据以上数据及经验。我们将运载车中间部位设计为1.6×1.6（单位：米）。中间部位用100M槽钢做横梁，80M槽钢做纵梁用于安装固定设备。而且横梁、纵梁为可拆装（起吊前拆开，吊起后装上）。我们的运载车是在公路上拖拉行走的，必须要考虑到其大小对安全驾驭的影响。最终将是力设备多功能运载车的尺寸设计为：长、宽、高：3.1×2.2×2.0（单位：米）（如图1所示）。

3 电力设备多功能运载车的起吊设计

图1

（1）起吊能力：电力设备其重量一般较重，以变压器为例：200kVA重量为895KG，315kVA重量为1330 KG。容量大的重量更大。考虑到不同设备的需要以及其安全系数，我们将运载车的起吊能力设计为2吨。

（2）起吊高度：电力设备通常都有两个起吊环来起吊。传统的施工起吊用一个葫芦加上一条钢丝绳起吊。这个长度约为1.2米（L=1.2）。将设备起吊然后固定，这个提升高度为0.5米（h提高=0.5）。一般电力设备高度：以200kVA变压器为例，其高为1.3米（h1=1.3）。

根据以上数据总高度为：H=L+ h提高+ h1=1.2+0.5+1.3=3.0米

考虑有一定的充裕高度要H=3.2米。如果将运载车高度定为3.2米，这样会加大运载车的体积和重量。其高度也不便于操作。必须要改变传统的起吊方法。减去葫芦的钢丝绳的长度（L）运载车的高度就为2.0米。这是合理高度。我们将起吊工具改用钢丝绳手摇绞盘，就可以将其安装在运载车的前方位置，可以减去葫芦长度。我们用两个钢丝绳手摇绞盘同时起吊，又可减去钢丝绳子的长度。根据以上方案设计出运载车上方用一条铁轴，其铁轴中间用两个穿轴滑轮为起吊支点。用2条钢丝绳放在穿轴滑轮上。前方用两个手摇绞盘同时起吊。在现有手摇绞盘产品中其起吊力最大为1100KG、破断力为1600KG，考虑其滑轮效率系数U及安全系数N等因素。

U=0.9 N=2.5 W：设备质量

F=（F1+F2）=N/U×W=2.8W

以315变压器为例其重量：W=1330KG

F=（F1+F2）=N/U×W=2.8W=3700 KG

即每个绞盘F1或F2将要有1850 KG的拉力。再考虑到力的分布不平衡因素F1或F2将会达到2000 KG；

在起吊设备达到1300 KG吨时，每个起吊点上加上一个动滑轮，将可以省一半的力即：

F1或F2=2000/2=1000 KG(已经包括滑轮系数和安全系数)如果将动滑轮放在起吊设备上方，（一般滑轮长度为35cm）这样将会缩短了起吊的行程。解决方案是将运滑轮放在穿轴滑轮的后方。起吊设备至穿轴滑轮到动滑轮用一条短钢丝绳（如图2所示）。这样就解决了起吊行程不足和起吊力不足的问题。根据理论计算及运载车应用经验，800KG（200kVA以下变压器）以下可以直接起吊。800-1300KG（200kVA-315 kVA变压器）应使用一个动滑轮。1400-2000KG（即315 kVA变压器以上）应使用2-2动滑轮组。

图2

以上设计基本可以解决我们电力设备如：变压器、柱上开关、配电箱等设备的起吊和运载。

我们设计的电力设备多功能运载车还具有运载及铺放电缆的功能。因电缆盘的运载的起吊方法与电力设备有所不同，其中电缆盘起吊点在电缆盘直径中间且在其两端。所以我们设计用起吊的铁轴穿在电缆盘中间。运载车在左右侧设置有电缆支座(支座有4个安放口以适应不同大小的电缆盘)，其电缆支座下方将设有液压千斤顶，用于升起电缆。充分考虑其行驶时的颤动，所以装有减振弹簧，以提高运载时的稳定性。

4 电力设备多功能运载车的运载设计：

运载车使用中会遇到不同的，如在公路上快速行驶、如在坑洼的泥地等。所以应能满足其运输时的各种机械强度。

根据验算及经验，我们设计使用了Ф75 水管做车架，并用12mm钢板在连接口处加固。其支承力及拖拉力应满足了2吨及以下的设备运载。考虑其运载能力，我们设计时用了700-20轮胎。因为轮子是半轴焊接在车架上的，我们用了12mm钢板穿洞套入焊接，加强其连接稳固，能满足其运载能力。

图3

考虑运载车在公路行驶，因此在车辆四周贴有反光带，并在后方设计有红光灯，用于夜间行驶安全。

5 二路运输

电力设备的安装地点经常会在户外，地形复杂、路况差。汽车、吊车、叉车等不能到达的地方。传统的人力运送是一项极其辛苦的工作。耗费了大量人力和大量工作时间。在户外二路运送电力设备时，经常会遇上水田地、菜地、泥洼地又或不平山路等等。在这种情况下，用轮子滚动运送是很困难的。因为轮子遇上软泥地或坑洼地会把轮子陷下去。这样就会给运送带来困难。遇上这种情况传统方法会在地面放一条或二条槽钢，电力设备（如变压器）在槽钢面滑行。这种方法施工时非常耗力而且运送速度很慢。根据滑动设备牵引力F计算公式为：F=Kq×Kb×U×W

Kq为启动附加系数（启动时的摩擦力要大于设备运动时的摩擦力）一般Kq=2.5-5

Kb为地面不平修正系数：Kb=1.2-1.5

U为滑动摩擦系数

W为设备的重量N

传统运送方法是将变压器放在3米长的槽钢上拖拉滑行，即每前进2米多停下再驳上槽钢。

从上式Kq启动附加系数为2.5-5。我们可分析得出这种运送方法极耗费人力，而且速度慢。

我们通过研究分析，结合多年工作经验。对二路运输采用滑橇式运送。即用机械牵引，用2条80槽钢前端向上弯，其形状如雪橇。一般重量较大时用机械牵引方式拖动运送。启动时如牵引力不足可以用铁锹帮助启动。因为此运送方法是匀速前进的。根据F=Kq×Kb×U×W公式。即Kq=0（传统Kq=2.5-5）将大大减少牵引力。而且是匀速前进，运送速度大为提高。因其用2条2.5米长槽钢做成雪橇形状，运送时，可以适应水田地、泥洼地、菜地、不平山路等路况。而且用2条运送，运送设备时不会发生顷翻（如图3所示）。

我们前面所述的运载车有可拆装的横梁和纵梁。其中纵梁就是用了2条80M槽钢，也就是二路运输时的滑橇，这种一物多用、灵活多变。使我们的设计可以应对不同设备、不同路况。

6 总结

以上通过对电力设备多功能运载车的应用情况、大小、起吊能力、运载能力以及二路运输的应用进行了深入分析。本设计改变了电力施工中传统的方法。通过论证及实践证明了本设计能在电力设备运送过程克服了传统施工中耗费大量人力物力、耗费大量工作时间。能简单、快捷、安全地完成电力设备的运送。能起到提高工作效率，降低生产成本，减少停电时间，提高供是可靠的重要作用。