电缆耐压设备吊装警示工具的研发

2016-10-12朱隽辰孙婕韵

上海质量 2016年7期

◆朱隽辰　叶　孙婕韵 / 文

电缆耐压设备吊装警示工具的研发

国网上海市电力公司检修公司的WISDOM QC小组，是一支由电缆维试现场施工人员和专业技术人员组成，以解决电缆维试作业中遇到的生产技术难题为根本目的的QC小组。

随着近年的超高压交联聚乙烯电缆的大规模应用，公司引入了用于交流耐压的新型设备，极大地改进了原有试验流程，减少了试验作业的整体时间，加快了工程进度。但是在实际应用中发现，由于上海地区的变电站空间狭小，新型设备体积过于庞大等原因，可能导致在吊装该类设备时存在一定的碰撞隐患。2014年3月4日，在上海某变电站内，吊装工人使用最大承重50吨的吊车进行新型设备吊装作业时，与立柱发生碰撞，结果试验套管扭曲变形，高压套管整体与主设备脱落分离。现场隐患最终发展成了一次事故，给公司造成了巨大的财产损失，更影响到日后电缆工程项目试验验收工作。按照公司要求，我们立即成立QC小组，根据实际情况加以分析、讨论研究一种有效的方法和措施，以杜绝此类事件案的再次发生。

一、课题选择及目标设定

1.公司要求：彻底杜绝此类安全事故。

2.问题提出。问题一，吊装作业存在碰撞隐患。存在的隐患：现场吊装作业存在盲区。通过对现场情况的调查得出下述情况下存在盲区：其一，变电站通道小，设备体积过大且数量多造成盲区；其二，工作现场环境复杂盲区大；其三，GIS设备室内吊装时吊装工为盲操作；其四，地下变电站作业时，负高空作业盲区。

现场隐患可能造成的危害：1）现场吊装一次成功率低，增加了吊车租用时间，租用费用也同样增加；2）现场作业需耗费大量人工配合，带来大量的人工成本和附带的工程出车费用。

问题二，设备损坏后修复成本高，修复周期长。

3.课题确定。依靠目前的各项措施、辅助设备手段都无法有效及时地警示吊装作业人员，以避免吊装盲区引起的试验设备安全问题。因此，当下急需要开发一种新型吊装用警示工具，来减少甚至消除盲区的存在，杜绝吊装作业中的安全事故。

因此小组将本次活动课题定为：“电缆耐压设备吊装警示工具的研发”。

目标确定：吊装作业隐患率0%。

目标可行性分析之一，按公司相关起重机吊装作业要求，在一般变电站内吊装重物时，其吊臂移动速度不大于0.5m/s，在此限速下，吊装物的惯性移动几乎为零。而一个正常人从视觉或听觉接收到相关行动信号或指令，到完成整个行为的过程需要的时间为0.3s至0.4s。

如此计算在移动速度为0.5m/s的情况下，从发出停止信号到最终停止所移动的最大距离为：

即移动最大距离为20厘米。

为保险起见，余留50%的裕度，后设为设备吊装过程中的最小预警距离，其值为：

即最小预警距离设定为30厘米。

因此，在设计制作过程只要将最小预警距离设定为不小于30厘米，就可完成有效预警。

目标可行性分析之二，一般吊装作业现场的环境噪音较大，现场监控预警人员的声音容易被环境噪音给掩盖，因此在设计该工具时可将其预警声音分贝数提高，超越环境噪声，如此便可以发出有效预警信号。

二、提出方案并确定最佳方案

小组经过头脑风暴，总结出吊装警示工具必须有以下四点特性：

1）必须准确地发出警示信号；2）具有通用性；3）拆卸、固定方式便捷、可靠；4）操作简便，易于使用。

根据上述吊装警示工具特性，小组决定将该设备初步分为四个模块：测距模块、警示模块、信号收发模块、外壳固定模块，分别进行方案设计。本文仅围绕测距模块研发方案的提出及最佳方案的确立展开论述。

1.第一层方案设计。测距模块是为吊装警示工具提供精确预警的基本保障，如今数字化测量方式繁多，不同的测量方式其测试范围、测试距离和测试分辨率差异很大。

在初步研究后提出四种不同类型的测距模块工作方案，分别是：红外线测距模块、激光测距模块、超声波测距模块、组合式测距模块。

从范围和角度测试结论中可以发现：红外线测距模块适应于1米以内的短距离测距，无法适应3米的大范围测试。激光测距模块无法提供1米以内的测距和广角测试，只能完成单点的长距离精确测试，而超声波测距方式虽然可以满足广角测试和3米大范围的需求，但在1米以内的小范围测距结果并不理想。

2.第二层方案设计。组合式测距方式，是小组提出的一种新的测距模块，它是将市场上通用的多种测距模块通过不同组合，“取长补短”以适应公司现场的特殊需求。根据选择，共有“红外线+激光”测距模块、“红外线+超声波”测距模块、“红外线+超声波+激光”测距模块，通过同样的范围和角度测试后发现，“红外线+超声波”的组合模块可以完成良好的优势互补，因此小组选取“红外线+超声波”组合测距模块，作为本次设计使用的方案。