角钢型铁塔专用防坠落自锁安全装置在铁塔高空作业中的应用

韩昊1付军1吴军1覃绍先1赵鹏2

1.国网湖北省电力公司检修公司湖北武汉430063；2.湖北省超能超高压电力科技开发有限公司湖北武汉430063；3.西安同凯电子科技有限责任公司陕西西安710075；

摘要：文章针对角钢型铁塔研制一种攀爬个人防护自锁装置，从而实现工作人员上下杆塔的防坠落安全防护。该锁紧装置具有携带方便的特点，可针对不同电压等级的角钢型铁塔设置不同的专用型号，有效防止登塔人员意外坠落的发生。现场试验证明，角钢型铁塔防坠落自锁装置能够为登塔人员提供强有利的安全保障，可提高工作效率。

关键词：角钢型铁塔；防坠落；自锁装置；登塔检修

1、引言

我国高压送电线路的杆塔一般由水泥杆、铁塔组成，过去的以望远镜观测的巡检手段逐渐的显示出了它的局限性，也越来越多的受到天气状况和空气质量的制约和影响，巡检的效果和效率难以保证。为了确保特高压和超高压输变电线路的检修质量和安全运行，登塔检修也将会越来越频繁的运用到我们的检修作业当中。电力安全工作规程第6.2.5条规定“220kV及以上线路杆塔宜设置高空作业人员上下杆塔的防坠安全保护装置”，第6.2.1条规定“高处作业时，安全绳（带应挂在牢固的构件上或专为挂安全带用的钢架或钢丝绳上，并不得低挂高用，禁止系挂在移动或不牢靠的物件上）”。电力建设安全工作规程第2部分：架空电力线路第8.0.5规定“高空作业应使用速差自控器或安全自锁器，高塔作业必须使用速差自控器或安全自锁器。高出作业人员在转移作业时不得失去保护，手扶的构件必须牢固。

针对100米以上的输电铁塔，过去的以望远镜观测的巡检手段逐渐的显示出了它的局限性，也越来越多的受到天气状况和空气质量的制约和影响，巡检的效果和效率难以保证。为了确保特高压和超高压输变电线路的检修质量和安全运行，登塔检修也将会越来越频繁的运用到我们的检修作业当中。国际上在角钢型铁塔攀爬专用设备领域仍处于空白阶段，而我国的输变电线路又以角钢型铁塔为主，角钢型铁塔的检修作业任务占相当的比重。所以，针对角钢型铁塔，研制一种既能提高登塔检修工作效率又携带方便易于使用的轻型铁塔攀爬设备，显得十分的必要和紧迫。

2、任务需求

国内目前在有的大跨越塔上使用的铁塔攀爬机，虽然起到了提高工作效率、降低劳动强度和改善作业环境的使用效果。但其设计思路是针对钢管型跨越铁塔和多人乘用，所以铁塔攀爬机对铁塔产生的作用力之大使其并不适用于角钢型铁塔。而且，很多角钢型铁塔的高度一般都在80米以下，铁塔攀爬机的优点并不能完全体现。现有的保护手段还有轨道式攀登防坠落保护装置和双安全带交替保护。轨道式攀登防坠落保护装置采用防坠器配合全身安全带与防坠导轨配合。防坠装置的核心部件的防坠器，有不锈钢、特制合金等不同的材料。其中，防坠器具有自锁功能和导向设施，防坠器随攀登者向上、向下在轨道上自由移动，无需手动操作。针对角钢型铁塔，研制一种攀爬个人防护自锁装置，该装置可卡入角钢一侧锁紧角钢，装置与工作人员腰间的安全绳连接，当人员沿铁塔脚钉上下攀爬时，自锁装置可在安全绳的拉力作用下沿角钢上下缓慢移动，当人员发生意外坠落时，该自锁装置可快速锁紧角钢，防止人员坠落。

3、角钢型铁塔防坠落自锁装置的关键技术

3.1锁紧装置的研制

锁紧装置触发传感器与手爪张合的配合及协调，此装置集成了电子自动控制技术和机械传动技术，使用电磁转换技术将电能转换为机械能。

3.2伸缩杆的研制

伸缩杆由四节钛合金杆组成，此装置集成了机械传动技术和滑轮控制技术，双向滑轮绳排系统实现，伸缩杆的双向同步运动。

3.3控制电路的研制

控制电路由低功耗单片机系统组成，此装置集成了电子自动控制系统，自动识别并控制装置的运行。

4、角钢型铁塔防坠落自锁装置的应用情况

为了确保特高压和超高压输变电线路的检修质量和安全运行，登塔检修将会越来越频繁的运用到我们的检修作业当中。角钢型铁塔防坠落自锁装置应用于登塔高空作业中，极大的保障了工作人员人身的安全，同时，也将极大的提高工作效率。我们研发的角钢型铁塔防坠落自锁装置，主要包括（1）锁紧装置；（2）锁紧装置B；（3）锁紧装置A的触发传感器；（4）锁紧装置B的触发传感器；（5）伸缩杆；（6）控制器。

该装置可卡入角钢一侧锁紧角钢，装置与工作人员腰间的安全绳连接，当人员沿铁塔脚钉上下攀爬时，自锁装置可在安全绳的拉力作用下沿角钢上下缓慢移动，当人员发生意外坠落时，该自锁装置可快速锁紧角钢，防止人员坠落，该自锁装置具有在安全绳拉力作用下上下缓慢移动的功能，从而实现工作人员上下杆塔的防坠落安全防护。同时该锁紧装置具有携带方便，可针对不同电压等级的角钢型铁塔设置不同的专用型号，可有效防止登塔人员以外坠落的发生。

5、角钢型防坠落自锁装置技术指标

角钢型防坠落自锁装置主要技术指标如下：

（1）自锁转速：≥40cm/s

（2）装置重量：≤5kg

（3）电池容量：10Ah

（4）最大伸缩长度：4m

（5）最小收缩尺寸：1.2m

（6）蜂鸣器数量：2个

（7）工作环境温度：-20℃~50℃；

6、结语

国内现有的保护手段还有轨道式攀登防坠落保护装置和双安全带交替保护。轨道式攀登防坠落保护装置采用防坠器配合全身安全带与防坠导轨配合。防坠装置的核心部件的防坠器，有不锈钢、特制合金等不同的材料。防坠器具有自锁功能和导向设施，防坠器随攀登者向上、向下在轨道上自由移动，无需手动操作。当发生坠落时，防坠器会自动锁定在导轨上。但是导轨必须是专门设计的导轨或者垂直布置的钢丝绳，必须贯穿全塔。因此，导轨投资的成本大，每基都要安装，防盗也是问题。针对输电线路杆塔登高作业安全防护措施不完善，作业人员登高过程不能得到完全有效保护的措施。本公司研制的这种使用方便，成本较低，而且不需对每基铁塔进行改造，使用范围广的角钢型铁塔防坠落自锁装置具有极其重要的意义，它能为登塔人员提供强有利的安全保障，有效的降低了工伤，保护了工作人员的生命安全，提高了工作效率，值得研究和推广使用。

参考文献

[1]陆小龙，赵世平，廖俊必，曹志华《电力铁塔攀爬机器人夹持机构设计与分析》（四川大学制造科学与工程学院，四川成都，610065）

[2]张屹，邵威，高虹亮，罗成，杨旸.高压输电线路除冰机器人的机构设计[J].三峡大学学报（自然科学版）.2008，（06）.

[3]杨暘，高虹亮，孟遂民，罗成，马小强.架空输电线路除冰机器人的结构设计[J].电力建设.2009，（03）