中置式高压开关柜检修平台改进装置的设计与优化

2023-10-30国网河南省电力公司超高压公司孙桐妍

电力设备管理 2023年17期

国网河南省电力公司超高压公司孙桐妍柳青朱穆石博

1 引言

针对中置式高压开关柜检修平台存在的结构力差、承重不足、升降不便等问题，本文提出了一种改进措施。通过加强装置的结构强度、采用液压传动、增设水平位移调整机构和安装新型脚轮等方式，以提高平台的性能。改进后的平台提高了承载能力、实现了平稳升降、简化了水平调整流程，降低了操作人员的工作强度和事故风险[1]。本文研究成果可应用于大部分中置式高压开关柜检修平台改进，提高检修效率和倒闸操作安全性，具有广泛的应用前景和较高的经济价值。

2 装置与目标

2.1 研制中置式高压开关柜检修平台改进装置

旨在研制一种改进的中置式高压开关柜检修平台，以提高检修效率和倒闸操作安全性。该检修平台将针对现有设备的不足进行优化，提高设备的承载能力、操作便利性和精确性。

2.2 提高检修平台强度和承重力

目前，市面上的中置式高压开关柜检修平台普遍存在承重能力不足的问题，特别是在承载PT 小车和开关小车时，车体框架容易发生严重形变，导致中置手车拉出后无法正常承托，甚至滑脱、倾倒引发人身事故。因此，本项目将通过优化结构设计和选用高强度材料，以提高检修平台的承载能力，确保设备在承重状态下保持稳定。

2.3 增加液压装置

现有的中置式高压开关柜检修平台在调整高度时往往需要手动操作，费力且不便。为解决这一问题，本项目将在检修平台中引入液压传动装置，实现平台的平稳升降。这样，操作人员可以更方便地调整平台的高度，提高了工作效率[2]。

2.4 增加球螺纹线性滑轨机构

中置式高压开关柜检修完毕恢复运行时，需要将PT 小车和开关小车准确地推入开关柜。现有的检修平台往往难以实现这一要求，导致操作人员需要花费大量时间进行手动调整。为解决这一问题，本项目将在检修平台中采用球螺纹线性滑轨机构，实现平台水平的精准调整，从而简化操作流程，提高检修效率。

3 理论和实践依据

3.1 研究内容的原理简述

本研究内容主要基于机械设计基本概念及设计通则（GBT15706.2-2007）和液压元件通用技术条件（GBT7935-1987）等理论和实践依据。机械设计基本概念及设计通则提供了设备设计的基本要求和指导，包括结构设计、传动设计和材料选择等方面，以确保设备的可靠性和耐用性。液压元件通用技术条件为液压系统的设计、制造和测试提供了技术依据，涉及液压泵、液压缸、液压管路等方面，有助于提高液压传动系统的工作效率和使用寿命。在项目的研究过程中，将根据这些理论和实践依据，综合考虑结构设计、液压传动系统设计和材料选择等因素，以提高中置式高压开关柜检修平台的性能和可靠性。通过优化设计和选用合适的材料和元件，将解决平台结构力差、承重不足、升降不便等问题，提高工作现场检修效率和倒闸操作安全性。

3.2 项目研究内容的理论或者实践依据

一是机械设计基本概念及设计通则（GBT15706.2-2007）：本研究涉及的结构设计、传动设计和材料选择等方面都需要遵循机械设计基本原则，以确保设备的可靠性和耐用性。机械设计通则提供了设备设计的基本要求和指导，有助于确保改进后的检修平台在力学性能、使用寿命和操作安全性等方面达到预期水平。二是液压元件通用技术条件（GBT7935-1987）：本研究采用的液压传动系统需要满足相关技术标准，以确保液压装置的安全性、稳定性和耐用性。液压元件通用技术条件为液压系统的设计、制造和测试提供了技术依据，有助于提高液压传动系统的工作效率和使用寿命。三是项目研究的关键和难点。

第一，液压泵行程及升降速度的选型及配套：选择合适的液压泵行程和升降速度，以提高平台的升降效率，同时确保设备的稳定性。在这一过程中，需要综合考虑液压泵的功率、流量、压力等方面的因素，以便实现最佳的升降效果[3]。此外，还需要为液压泵选择合适的配套元件，如油缸、阀组等，以确保整个液压系统的高效运作。

第二，剪叉升降结构的定型：确定剪叉升降结构的具体形式，以提高平台的承载能力和稳定性，同时降低设备的制造成本。剪叉升降结构有多种形式，如单剪结构、双剪结构等。本项目需要根据实际需求，综合考虑成本、效率、稳定性等因素，选择最佳的剪叉升降结构形式。

第三，球螺纹线性滑轨机构的设计：合理设计球螺纹线性滑轨机构，提高平台的水平调整精度，简化操作流程。球螺纹线性滑轨机构的设计需要考虑到滑轨的精度、承载能力、耐磨性等方面。通过优化设计，可以提高平台的水平调整精度，从而简化操作流程，提高检修效率。

4 研究内容和实施方案

4.1 新研发设备设计承重结构

本研究将基于承重300kg 以上的要求进行设备设计，以提高平台的承载能力。结构设计方面，将采用高强度材料（如Q345钢）以提高设备强度，同时优化结构布局，确保设备稳定可靠。承重结构的设计是关键之一，需要综合考虑设备的承载能力、刚度和稳定性等因素。在满足承载要求的前提下，通过优化结构设计，可以降低设备的制造成本，提高设备的可靠性和使用寿命。

4.2 采用剪叉式升降结构

将采用脚踏自锁式液压传动，实现平台的自动升降。同时，采用剪叉式升降结构，提高平台的承载能力和稳定性。脚踏液压机构安装于平台底部，增强平台操作稳定性。液压传动系统的设计是另一关键部分，需要综合考虑液压泵的功率、流量、压力等方面的因素，以便实现最佳的升降效果。剪叉式升降结构有多种形式，如单剪结构、双剪结构等。需要根据实际需求，综合考虑成本、效率、稳定性等因素，选择最佳的剪叉升降结构形式。

4.3 增加水平位移调整机构

通过平台两侧增设水平位移调整机构，采用精密直线滑轨作为运动接触部分，提高平台的水平调整精度。通过驱动控制部分的球螺纹丝杆和滚珠轴承，实现平台轻便、精准的水平调整。水平位移调整机构的设计是又一个关键部分，需要综合考虑平台的水平调整精度、操作便捷性等因素。通过优化设计，可以提高平台的水平调整精度，从而简化操作流程，提高检修效率。在实现水平位移调整的基础上，还需注意操作人员的安全性，通过增加安全防护装置等措施，确保操作人员在调整过程中的安全。

4.4 安装静音橡胶脚轮

在平台底部安装四只6寸万向带刹车大载重静音橡胶脚轮，提高平台的移动灵活性。静音橡胶脚轮可降低操作噪声，提高操作舒适性。同时，脚轮具备刹车功能，确保平台在原地旋转时稳定可靠。脚轮的选择和安装是本项目的一个重要环节，需要综合考虑脚轮的承载能力、灵活性、静音效果等因素。通过优化设计和选择合适的脚轮，可以提高平台的移动性能，方便操作人员在现场进行灵活操作。

5 创新点和解决的主要问题

5.1 通过增加装置的结构强度

通过优化结构设计和选用高强度材料，提高了检修平台的承载能力，避免了承重时车体框架发生严重形变。这一改进解决了原有检修平台在承载能力方面的不足，提高了设备的可靠性和安全性。同时，通过优化结构设计，降低了设备的制造成本，提高了设备的经济效益。为了实现这一改进，将采用有限元分析方法对平台结构进行优化设计，以提高承载能力并减轻重量。此外，将选用高强度材料，如Q345钢，以提高平台强度。通过这些措施，有望解决原有检修平台在承载能力方面的问题，提高设备的性能和可靠性。

5.2 增加液压装置

采用液压传动装置，实现了平台的自动升降，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率。这一改进解决了原有检修平台在升降操作方面的不便，提高了设备的易用性和操作舒适性。此外，通过采用液压传动系统，提高了平台的升降效率，从而提高了检修作业的效率。为了实现这一改进，将设计一种脚踏自锁式液压传动系统，以便在升降过程中保持平台稳定。同时，将优化液压系统的设计，以提高系统的效率和可靠性。

首先，在设计脚踏自锁式液压传动系统时，将关注以下几个方面：液压泵的选择、液压缸的选型与安装、液压管路的布置以及液压控制系统的设计。液压泵作为整个液压系统的动力源，其类型、流量和压力等方面都需要根据具体要求进行选择。同样，液压缸的选型和安装也需要根据平台的负载和行程要求进行确定。液压管路的布置则要考虑液压油的流速、压力损失和管路振动等因素。最后，液压控制系统的设计需要确保液压系统能够实现自动升降、速度调节和安全保护等功能。其次，在优化液压系统设计方面，将从提高系统的效率和可靠性入手。具体措施包括：采用高效的液压元件，如液压泵、液压阀等，以降低压力损失和功率损失；优化液压管路的布置，以减少压力损失和管路振动；设置安全保护装置，如液压锁、溢流阀和顺序阀等，以确保液压系统的安全性和可靠性。

5.3 增加球螺纹线性滑轨机构

本项目采用的球螺纹线性滑轨机构实现了平台水平的精准调整，简化了操作流程，提高了检修效率。这一改进解决了原有检修平台在对正设备时的困难，提高了设备的操作精度和便利性。通过优化球螺纹线性滑轨机构的设计，提高了平台的水平调整精度，从而提高了检修作业的准确性和安全性。

5.4 降低操作人员的工作强度和事故风险

通过改进措施，降低了操作人员的工作强度，提高了操作安全性，降低了事故风险。这一改进对于提高检修作业的效率和可靠性具有重要意义。首先，通过优化结构设计和采用液压传动，降低了操作人员在升降平台上所需的体力劳动。其次，通过增设水平位移调整机构和安装新型脚轮，提高了平台的移动性能和操作便利性，从而降低了操作人员在现场操作时的工作强度。此外，通过提高设备的可靠性和安全性，降低了操作人员在作业过程中发生事故的风险。

6 产生的经济效益和社会效益

6.1 可在全国网系统内推广

本研究成果可应用于大部分中置式高压开关柜检修平台改进，提高检修效率和安全性，具有广泛的应用前景和较高的经济价值。首先，通过对现有设备的升级改造，可以提高设备的使用寿命和可靠性，从而降低设备的更新成本。其次，通过提高检修效率，可以缩短设备停机时间，提高电力系统的运行效率。最后，本项目的研究成果还可以推广至其他类似的电力设备检修领域，从而提高整个电力行业的设备维护水平。

6.2 降低操作人员工作强度

改进措施降低了操作人员的工作强度，提高了操作安全性，有助于降低劳动事故风险，具有良好的社会效益。首先，通过降低操作人员的工作强度，可以提高工作效率和员工的工作满意度。其次，通过提高设备的安全性能，可以减少设备故障和人员伤亡事故的发生，从而降低企业的运营风险。最后，研究成果还可以提高电力行业的整体安全水平，为社会的稳定发展作出贡献。