输变电高压带电智能螺栓紧固器研制

贺伟军 陈胜 王伟

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722141

摘要：螺栓紧固器的扭力损耗和不够智能一直是限制传统螺栓紧固器发展的主要因素。本文试图研制一种新型的遥控智能螺栓紧固器，通过该方案的设计，阐述了紧固器的组成模块、工作原理，为电力安全生产提供一种安全智能的新工具。

关键词：螺栓；紧固；带点智能；智能设计

在对跳线引流板等导线侧金具螺栓的紧固，以及紧固情况的检测，都需要专门的检测工具。但是，这种检测工具的体积庞大，较为笨重，携带到现场较为困难，这也就加大了作业人员的劳动强度。但是，如果不进行检测，在使用过程中就会出现各种问题。特别是等电位紧固引流设备的松动发热螺栓时，给电力运行带来巨大的风险。但是，由于男方地区天气湿热，降雨量较大，容易导致电线振动、直线杆瓷瓶松动及螺帽脱落，会给输电线路安全带来巨大的风险。再加上，如果这类事件一旦发生，就会大面积停电，给工业、农业生产带来巨大的影响。为此，研发输变电高压带电智能螺栓紧固器具有很主要的意义。

1 传统螺栓紧固器介绍

在机械等行业，传统螺栓紧固器常常具有语音播报技术、无线控制技术和扭矩实时检测技术，能够较为准确的进行螺栓紧固。但是，在电力行业，以上相关技术并未采用。

传统的电动螺栓紧固器的外形与结构分别如图1、2所示。该电动螺栓紧固器电动操作杆、电动控制装置安装在操作杆头部（见图2最左侧），通过绝缘承轴配合，将动力传输到操作杆尾部，实现操作杆尾部电动旋转。采用这种结构的装置能够实现对地电位螺栓的远距离操作，操作者不需要靠近铁塔即可完成整个操作。但这种结构存在如下问题：

（1）操作者手持螺栓紧固器的一端，另一端用于紧固螺栓，在进行扭转过程中依靠绝缘杆进行力的传递。这就会造成扭矩损耗，紧固效果欠佳。

（2）传统的电动螺栓紧固器缺乏无线控制技术和扭矩实时检测技术等支撑，不能有效判断螺栓是否拧紧。

2 装置设计方案

本文选择空心玻璃纤维作为绝缘杆，绝缘杆的尺寸依照国家标准GB13398 92《带电作业绝缘杆通用技术条件》执行，本文设计尺寸见图3。另外，在绝缘杆的两端增加卡槽式紧固件，下部棘轮加力杆，以达到足够的机械强度，能够有效判定是否拧紧。

另外，为了便于携带，绝缘杆应当可以伸缩。为此，本文设计将绝缘杆分为3节，分别设计带卡槽式紧固套筒头。通过该装置不仅仅可以方便携带，还能够随时根据螺帽大小进行调节，改良后的螺栓紧固器在操作上应当更加便捷，能够有效解决中相瓷瓶无法紧固的问题，提升了员工的工作效率。

3 智能螺栓紧固器

智能紧固器组成部件包括遥控器、绝缘杆、可更换螺栓套筒、紧固器主体、锂电池。

在实践中，操作者手持遥控器，通过遥控器远程遥控，将螺栓紧固器主体由绝缘杆送入作业区域。通过调节绝缘杆的长短，将螺纹连接口和螺栓紧固器紧紧结合在一起。这种方法不仅仅让操作更加便捷，还能够避免扭力的浪费，让扭力更加精确。另外，通过语音播报，能够实时知晓智能紧固器的扭力，螺栓的扭紧情况，让整个过程更加透明和智能化。

输变电高压带点智能紧固器由无线模块、直流电机、数据转换器、ARM 主芯片数据处理、SD 卡、音频播放模块等组成，无线模块采用 SC2262IR 芯片，场操作时不需要接触到现场的带电装置，只需要按下遥控器的发射按钮，即可对无线接收模块的控制继电器发出指令，达到远程控制紧固器的目的。

微处理器采用的 ARM 主芯片是 LPC1768 芯片，可将 A/D 采集的数据和预设扭矩值进行比較。当采集的数据大于预设扭矩值时，ARM 通过 I2C总线读取 SD 卡内预存的语音，并把音频信息转化后通过 D/A 输出。外设电路则通过功放来驱动喇叭，播放音频，提示工作人员停止紧固。

参考文献：

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