自动收放式安全警示带装置的研制

程 思，王小虎

0 引言

挂牌装设遮栏是变电站保证现场工作人员安全的重要技术措施之一，尤其针对保护柜或高压柜等设备，布置安全措施防止工作人员误入带电间隔、误触碰带电设备，具有重要的意义[1-2]。目前，多数变电站的二次现场防护措施采用的是带双面胶的塑料警示带，将其贴于检修保护柜相邻的带电运行柜体表面，提醒检修人员。这种安全警示带存在以下缺点：带双面胶的警示带使用过后容易在保护柜表面留有黏胶，不易清除，影响保护柜的美观；在湿度较大或者屏柜存在灰尘的情况下，双面胶容易脱落，造成安全隐患；警示带的双面胶经过继保室空调风干之后，双面胶的粘性下降，会出现脱落；警示带使用过后粘合力降低，无法循环使用，不符合当下变电站提倡的绿色环保理念；这种依赖双面胶粘合的警示带不便于现场布置和收回，变电运行人员在布置安全措施时无法提高工作效率；不易布置，需要两人及以上进行布置。

因此，设计一种新型的安全警示带装置，解决现行变电站安全警示带存在的问题，对变电站具有重大的意义。

1 自动收放式安全警示带装置的研制

1.1 设备设计原则

研制的自动收放式警示带，应具有以下特征：

①具有电动收放功能；

②整体外观美观大方，便于携带和定置；

③新型警示带布置快捷方便可靠，不易脱落；

④新型警示带环保，可以多次使用。

1.2 设备的研制

新型自动收放式安全警示带装置主要由带筒、转动装置、新型警示带及带微型磁铁的标识牌组成，带筒为装置的本体，设计成圆柱形腔体结构。转动装置固定在带筒上，由微型直流电机、电池槽及正反转可逆运行控制回路组成，安全警示带卷绕在带筒腔体内的轴心圆杆上，微型直流电机通过轴承与轴心圆杆连接，正反转可逆运行控制回路使电机正转与反转，给警示带的收放提供动力。使用安全警示带时将警示带拉出，使警示带覆盖在二次保护屏柜表面，用带微型磁铁的标识牌压住警示带并吸附在屏柜上。

1.3 警示带定制部分

当前使用的安全警示带多为PE塑料薄膜，使用一次后，容易变皱变形，不便于回收循环利用。为了使警示带能够便捷回收，多次使用，本次的新型安全警示带选用优质涤纶布，涤纶布耐各种化学品，功能杰出，耐热性较好，坚牢耐用，抗皱免烫，可以多次使用，回收方便[3]。

1.4 微型磁铁及标识牌的选型及布置

现行使用的带双面胶的警示带使用过后会在保护柜表面留有黏胶，不易清除，影响保护柜的美观，而且警示带的双面胶容易脱落，无法长时间保持，使用过后粘合力降低，无法循环使用。因此，本次新型安全警示带采用新的设计思路，新型涤纶警示带上不使用双面胶，而是设计一种带微型磁铁的标识牌，使用安全警示带时将警示带拉出，使警示带覆盖在二次屏柜表面，用标识牌压住警示带并吸附在屏柜上。标识牌采用PVC材料，此种材料耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好。标识牌上打印“运行中”红色字样，每个保护屏柜布置4块标识牌，分别在柜体前后金属边缘处。为了使标识牌能够可靠压住警示带并吸附在屏柜上，选择的微型磁铁的具体参数如表1所示。

表1 微型磁铁的参数表

在每块标识牌上布置两颗微型磁铁。因为靠近空调的二次保护屏受空调冷风的影响，布置在屏柜上的安全警示带较其他地方容易掉落，因此在靠近空调出风口处的保护屏柜上对新型带磁铁的标识牌进行试验，经过7天的跟踪测量发现，通过标识牌吸附在保护屏柜上的警示带偏移值不超过1 cm，更没有掉落情况，符合安全可靠的原则。

1.5 电机选型

转动装置由微型直流、电池槽及控制回路组成，转动装置固定在带筒的底盖上，转动装置的转动轴与塑料轴承连接。工作结束时，将每段警示带从保护屏上取下，然后将转动装置固定在带筒顶盖上，按下控制按钮，电机开始动作，使轴心圆杆转动，带动警示带收缩，直到警示带完全缩回为止。因此，电机的选择是本次新型安全警示带装置设计的重要内容之一，电机既要保证足够的拉力，又要尽量轻巧，方便使用与携带。

所用的电动机，应根据电源电压、使用条件、拖动对象来进行选择电动机。电源电压应满足基本要求，即电源电压与电动机额定电压相符；使用条件应根据安装地点和工作环境选择不同型式的电动机，本设计中的使用条件要求电机体积较小，重量较轻，进而方便运行人员现场手持工作；电机的拖动对象决定了电机的容量、效率、功率因数、转数等参数的选择，如容量选择过小，就会发生长期过载现象，影响电动机寿命甚至烧毁，相反如果容量选择过大，电动机的输出机械功率不能充分利用，功率因数也不高。因为电动机的功率因数和效率是随着负载变化的[4]。

现场收放警示带的过程可理想化视为恒定功率输出的过程，其机械功率为：

F：恒力；

V：警示带收放的平均速度。

那么电动机的功率选择应满足以下条件∶

γ1为电动机转化效率。

为了满足现场实际工作，设计中应选择电动机额定输出功率略大于理论计算的数值，以保证一定的功率裕度。

基于以上理论基础，同时在现场采用实际试验测算，电动机的选择参数如表2。

表2 电机参数表

1.6 正反转控制回路

本次设计的自动收放式安全警示带装置应能够通过转动装置使警示带拉出和回收，实现警示带的快捷布置和回收，提高运行人员的安全措施布置效率。通过正反转控制回路使电机能够正转和反转，正反转可逆运行控制回路如图1所示，当长按正转按钮的时候，电机正方向运转，使警示带拉出；长按反转按钮时，电机反向运转，使警示带卷回带筒，快速回收警示带。

图1 正反转控制回路图

2 3D打印设计图及样品效果图

本次研制通过Solidworks软件设计出自动收放式安全警示带装置的各部分元件，分别有带筒本体(如图2)、轴心圆杆(如图 3)、顶盖(如图 4)、底盖(如图 5)及连杆(如图 6)。通过3D打印技术打印出各部分元件，带筒的把手布置控制装置及电池，安全警示带绕在轴心圆杆上，微型直流电机安装在底盖，电机通过连接杆及轴承与轴心圆杆连接，制作出自动收放式安全警示带装置的样品，样品效果图如图7、图8所示。

图2 带筒本体设计图

图3 轴心圆杆设计图

图4 顶盖设计图

图5 底盖设计图

图6 连杆设计图

图7 样品效果图

3 实际应用效果检验

通过3D打印技术打印出自动收放式安全警示带装置的本体及各部分元件，制作出成品，并对其进行实际应用效果检验。

在某变电站继保室的10个二次保护屛柜上分别通过传统双面胶式安全警示带和新型自动收放式安全警示带装置来布置和回收警示带，并记录和比较两种安全警示带的布置和回收的时间，如表3所示，并进行为期7天的跟踪统计，记录两种安全警示带的脱落情况。

通过表3，可以发现，新型收放式安全警示带的布置时间和回收时间远低于传统安全警示带，大大节约了布置和安全措施恢复时间，提高了变电运行人员的工作效率。

通过统计可以发现，新型安全警示带没有脱落情况，而传统双面胶式安全警示带随着时间变化掉落情况越来越严重。新型收放式安全警示带解决了易脱落的问题，较传统安全警示带更稳定可靠。

通过现场试验发现，当前使用的安全警示带黏贴在保护屏柜一段时间后，因为保护屏的散热影响，会变皱变形，影响美观且无法再次回收使用，但是新型涤纶警示带并没有明显的变化，多次使用依然柔软平整，并不会影响美观和再次回收使用，符合环保美观、多次使用的原则。

图8 样品效果图

表3 安全警示带布置及回收时间表

4 小结

新型自动收放式安全警示带装置以微型直流电机作为动力机构，以带微型磁铁的标识牌为吸附元件，以涤纶作为安全警示带的材料，整体美观大方，便于携带和定置，有效解决了现行的警示带贴附不牢固，收放不方便，不能循环使用的问题，实现了变电站安全警示带的快速布置、快速固定及循环利用，有效提高了变电运行人员的工作效率。

参考文献：

［1］郭伟伟，何明祝，刘志平，等.安全警示带［P］.中国专利：CN203462821 U.2014.

［2］李淑华，刘兆锋，胡盼盼.涤纶织物防水透湿与拒水拒油整理的发展［J］.纺织学报，2003，24（5）：118-120.

［3］周刚，陈刚，钱伟杰，等.一种电力施工安全隔离伸缩警示带［P］.中国专利：CN105480793A.2016.

［4］李丽.电动机的选择［J］.电工文摘，2010（4）：26-28.

［5］李冬冬，潘海鹏，顾敏明.无刷直流电机矢量控制策略与实现［J］.机电工程，2017，34（3）：272-277.