29研制新型高空自動(dòng)接線鉗

1、研制新型高空自動(dòng)接線鉗富拉爾基項(xiàng)目部電儀工程公司天狼 QC小組前言:在我公司承建的富拉爾基 #1機(jī)組中，在進(jìn)行升壓站避雷 器、斷路器、隔離開關(guān)等高壓 試驗(yàn)需要高空接線，高處接線 時(shí)需要搭設(shè)腳手架或者使用吊 車。目前現(xiàn)場(chǎng)使用的腳手架搭 設(shè)占用施工時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大，拆卸比較麻煩，而且存在一定的危險(xiǎn)性、小組概況小組名稱天狼QC小組小組所在部門電儀工程公司課題名稱研制新型高空自動(dòng)接線鉗課題類型創(chuàng)新型組長(zhǎng)董洪帥小組注冊(cè)號(hào)號(hào)2016FRDY001受訓(xùn)課時(shí)60課時(shí)成立時(shí)間2016年03月小組成員10人小組成員概況姓名性別年文化程度職務(wù)組內(nèi)分工董洪帥男33本科組長(zhǎng)整體策劃戶曉威男26大專組員實(shí)施發(fā)布薛皓元男

2、23本科組員對(duì)策實(shí)施曲信志男44中專組員施工協(xié)調(diào)制表：薛皓元 時(shí)間：2016.04.25、選擇背景（一）工程現(xiàn)狀1、富拉爾基項(xiàng)目需進(jìn)行高空接線的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目：富拉爾基熱電廠“上大壓小”擴(kuò)建工程，建設(shè)地點(diǎn)位于黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾 基區(qū)南部，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為一臺(tái) 350MV機(jī)組。本工程為110kV屋外配電裝置電氣設(shè)備試 驗(yàn)，主要設(shè)備有：1、SF6斷路器共1臺(tái)；2、氧化鋅避雷器共3臺(tái)；3、隔離開關(guān)為共2組；4、電流互感器共3臺(tái)；5、電壓互感器共3臺(tái)；5、主變，啟備變，廠變各1臺(tái);我們統(tǒng)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行高空接線的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目及接線次數(shù)，得到下表:序號(hào)設(shè)備名稱高度數(shù)量試驗(yàn)項(xiàng)目高空接線次數(shù)1SR斷路器4.

3、0米1組絕緣電阻3回路電阻3分合閘特性3工頻耐壓32氧化鋅避雷器4.0米3臺(tái)絕緣電阻3直流泄露3工頻耐壓334.0米2組絕緣電阻12隔離開關(guān)回路電阻12工頻耐壓64電流互感器4.0米3臺(tái)絕緣電阻3變比、極性3介質(zhì)損耗I 3回路電阻3工頻耐壓35電壓互感器4.0米3臺(tái)絕緣電阻3變比、極性3介質(zhì)損耗3工頻耐壓36主變咼壓側(cè)7.0米3相絕緣電阻3直流電阻3變比:3介質(zhì)損耗3直流泄露T 3工頻耐壓37啟備變咼壓側(cè)6.0米3相絕緣電阻3直流電阻3變比3介質(zhì)損耗3直流泄露31工頻耐壓3總計(jì)114次制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.16從表中可以得出，需進(jìn)行高空接線的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目的接線次數(shù)總計(jì)114次。2

4、、在地面上無(wú)法完成的接線工作，須搭設(shè)腳手架作為高空自動(dòng)接線鉗，不同的設(shè) 備高度，其所需要搭設(shè)的腳手架的高度也不同。而且。需要工人系安全帶爬高進(jìn)行接線, 極為危險(xiǎn)。（二）存在問(wèn)題1不同高度的腳手架的搭設(shè)，拆除，以及鋼管的搬運(yùn)所需要的人工及時(shí)間統(tǒng)計(jì):序號(hào)設(shè)備名稱高度搭設(shè)腳手架投入的人工搭設(shè)腳手架所需時(shí)間（天）1SF6斷路器4.0米312氧化鋅避雷器4.0米313電流互感器4.0米314電壓互感器4.0米315隔離開關(guān)4.0米316主變咼壓側(cè)7.0米31.57啟備變咼壓側(cè)6.0米31.5制表：薛皓元 時(shí)間：2016.04.26搭設(shè)33.0米的腳手架共需投入人工成.本為：21*8*300=50400元

5、。從上表可以看出，僅僅是安裝6米及6米以下高度的設(shè)備搭設(shè)腳手架就需要投入比 較多的人工成本，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且危險(xiǎn)系數(shù)很大。2、目前市面上存在一種F型高空自動(dòng)接線鉗這種接線鉗夾線不牢固，只能用于搖絕緣等常規(guī)試驗(yàn)，且操作繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力提出設(shè)想：研制出一種能夠方便高空接線，既可用于常規(guī)試驗(yàn)又可進(jìn)行耐壓等高壓 試驗(yàn)，高度可調(diào)的接線鉗。因此確定提出課題為研制研制新型高空自動(dòng)接線鉗。三、設(shè)定目標(biāo)1 、設(shè)定目標(biāo)：研制研制新型高空自動(dòng)接線鉗。具體指標(biāo)：使用此新型高空自動(dòng)接線鉗后，人工成本降低 50%人工成本降低使用工具前使用工具信制表：薛皓元 時(shí)間：2016.04.282、目標(biāo)可行性分析本小組成員在日常施工中善

6、于思考，精通試驗(yàn)原理，積極專研便于試驗(yàn)的工器具, 積累了豐富的工具研制經(jīng)驗(yàn)，因此此次研制任務(wù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。四、提出方案并確定方案（一）提出方案圍繞研制新型高空自動(dòng)接線鉗需達(dá)成的目標(biāo)，小組運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，廣開思路，提 出設(shè)想，運(yùn)用親和圖進(jìn)行整理，初步形成兩個(gè)方案：鉗口儲(chǔ)能型和伸縮桿儲(chǔ)能型。鉗口儲(chǔ)能型新型高空自動(dòng)接線鉗伸縮桿儲(chǔ)能型鉗子內(nèi)部增加儲(chǔ)能彈簧伸縮桿內(nèi)部增加儲(chǔ)能彈簧L可以直接增加鉗口壓力通過(guò)連桿增加鉗口壓力安裝接線鉗，方便接線J廣接線牢固V丿安裝伸縮桿，方便接線接線牢固22制表：薛皓元 時(shí)間：2016.04.28（二）兩種工具的設(shè)計(jì)思路對(duì)這兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析:制表：薛皓元 時(shí)間：2016.

7、05.04（三）方案細(xì)部分解及選擇新型高空自動(dòng)接線鉗的方案已經(jīng)確定，小組對(duì)該方案進(jìn)行了細(xì)部分解，最后確定裝置基本由以下三部分組成：1、鉗口部分（1）接線方式的確定分類結(jié)構(gòu)樣式直接夾線式摩擦夾線式在接線過(guò)程中，鋸齒形鉗口可以活動(dòng)，當(dāng) 產(chǎn)生壓力時(shí)，鋸齒鉗口分開產(chǎn)生摩擦構(gòu)思詳述直接夾線制作穩(wěn)固性制作簡(jiǎn)單直接接線，接觸一般制作復(fù)雜，需用彈簧固定兩個(gè)鋸齒中間,適用性可進(jìn)行一般觸頭接線，如果遇到觸頭不 干凈，需要人工上去撕開，費(fèi)時(shí)費(fèi)力經(jīng)濟(jì)性安全性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，好制作，經(jīng)濟(jì)性好 安全性好摩擦接線，接觸良好對(duì)于有氧化膜，或防護(hù)膜的觸頭也可以使 其摩擦脫落，然后壓緊，牢固接線，直接 接線，一次夾好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，好制作，

8、經(jīng)濟(jì)性好安全性好結(jié)論綜合考慮兩種方案的適用性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，小組確定選用摩擦夾線式。制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.12（2）鉗口寬度范圍的確定為了確定鉗口的寬度，依據(jù)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB50150-2006對(duì)高空自動(dòng)接線鉗的壓力進(jìn)行計(jì)算。30mm。如下是小組對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接線端子的厚度統(tǒng)計(jì)接線端子名稱:接線端子厚度（mm）母線10-12mm避雷器接線端子20mm變壓器高、低壓測(cè)20-25mm斷路器接線端子20-25mm隔離開關(guān)接線端子15mm通過(guò)以上計(jì)算可以得出，新型高空自動(dòng)接線鉗鉗口的寬度最少為2、內(nèi)部主傳動(dòng)部分原理的確定（1）傳動(dòng)類型圖示原理制作靈活性穩(wěn)定性適用性杠桿

9、傳動(dòng)式通過(guò)杠桿原理傳遞能量制作簡(jiǎn)單力矩計(jì)算復(fù)雜，靈活性好計(jì)算公式：L1*F1=L2*F2穩(wěn)定性好安裝復(fù)雜，需要計(jì)算力矩，適用性一般滑輪傳動(dòng)式i F3H3PlF2.H2F1,H1通過(guò)滑輪原理傳遞能量 制作簡(jiǎn)單。力矩計(jì)算方便，靈活性一般 計(jì)算公式：F仁F2=2*F3;H仁 H2=1/2*H3穩(wěn)定性好安裝簡(jiǎn)單，適用性好結(jié)論綜合考慮兩種方案特點(diǎn)，最終確定選用滑輪傳動(dòng)式，作為主傳動(dòng)部分。制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.14（2）、彈簧材質(zhì)的確定壓力彈簧的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，除彈簧尺寸外，更需要計(jì)算出最大負(fù)荷及變位尺寸的負(fù)荷；彈簧常數(shù)：以k表示，當(dāng)彈簧被壓縮時(shí)，每增加1mm距離的負(fù)荷（kgf/mm）；彈簧常數(shù)公

10、式（單位：kgf/mm）:G=線材的鋼性模數(shù)：琴鋼絲 G=8000 ;不銹鋼絲G=7300，磷青銅線G=4500 , 黃銅線G=3500d=線徑Do=OD=外徑Di=ID=內(nèi)徑Dm=MD=中徑=Do-dN=總?cè)?shù)Nc=有效圈數(shù)=N-2彈簧常數(shù)計(jì)算范例：線徑=2.0mm ,外徑=22mm ,總?cè)?shù)=5.5圈，鋼絲材質(zhì)=琴鋼絲初張力=P- （k 4 F1）=最大負(fù)荷-（彈簧常數(shù)X拉伸長(zhǎng)度）這里我們知道，在所有儀器中廠家給提供的接線鉗中，回路電阻的接線鉗夾力最大，所以我們以回路電阻接線（F=150N）鉗來(lái)比較。類型琴鋼絲彈簧不銹鋼絲彈簧磷青銅線彈簧根據(jù)胡克定律，分別計(jì)算4種不同剛性系數(shù)的彈簧作用于鉗

11、口按照均布荷 載下的計(jì)算結(jié)果計(jì)算過(guò)程q=1.2 x(G1k+G2k)+1.4 x(Q1k+Q2k)=1.2 48000+0.175)+1.4 (8000+1.60 0)=2.496kN/mMmax=ql/8=2.496 4.802/8 =1.011kN m;Rmax=ql/2=2.496 4.80/2=2.1146kN m;F=HmaxG=1.01 06/(5.08 03)=198.960Nq=1.2 G1k+G2k)+1.4 Q1k+Q2k)=1.2 7600+0.175)+1.48000+1.600)=2.196kN/mMmax=ql/8=2.196 4.802/8=0.098kN m;R

12、max=ql/2=2.196 4.80/2=1.236kN m;F=HmaxG=1.01406/(5.08 X103)= 100.360Nq=1.2 4G1k+G2k)+1.4 Q1k+Q2k)=1.2 45400+0.175)+1.448000+1.600)=1.696kN/mMmax=ql/8=1.696 X1.802/8=0.065kN m;Rmax=ql/2=1.696 X1.80/2=0.046kN m;F=HmaxG=1.014106/(5.08 X103)=70.300N比較 大于150N,滿足要求!小于150N,不滿足要求小于150N,不滿足要求安全性安全性好安全性好安全性好結(jié)

13、論通過(guò)計(jì)算，我們選擇琴鋼絲彈簧制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.16(3)鉗口分合過(guò)程目前市面上的高空接線鉗在高空接線時(shí)，鉗口很難加緊，而且接線很不方便，于是小組研究出自動(dòng)分合機(jī)制，為了便于高空接線鉗在高空中順利分合，且夾線穩(wěn)固，(a) 儲(chǔ)能狀態(tài)：首先拉動(dòng)儲(chǔ)能線，鋼絲繩通過(guò)滑輪，使儲(chǔ)能彈簧收縮。如圖儲(chǔ)能彈叢收鼎手動(dòng)儲(chǔ)槌(b) 合鉗狀態(tài)：當(dāng)鉗口對(duì)準(zhǔn)觸頭后，此時(shí)合鉗卡扣松開，鉗口彈簧釋放，使鉗口與觸頭牢固夾緊。如圖：收縮(c) 分鉗狀態(tài)：當(dāng)試驗(yàn)完畢需松開接線鉗時(shí)，分鉗卡扣分開，此時(shí)儲(chǔ)能彈簧釋放，由于儲(chǔ)能彈簧拉 力大于鉗口彈簧拉力，鉗口彈簧被迫收縮，鉗口松開。如圖：如需再次試驗(yàn)，只需再次拉動(dòng)儲(chǔ)能線

14、，重復(fù)上述步驟即可，并且，小組設(shè)計(jì)一鍵分合按鈕，可 以大大節(jié)省接線時(shí)間，并有效防止誤操作。3、高度調(diào)節(jié)部分（1）連接方式的確定類型圖示制作操作性卡扣連接螺紋連接J-磁吸連接制作簡(jiǎn)單 操作方便制作簡(jiǎn)單。 操作復(fù)雜制作復(fù)雜操作方便穩(wěn)定性卡扣卡緊，穩(wěn)定性好螺絲擰緊，穩(wěn)定性好磁力吸附，穩(wěn)定性差安全性安全性好安全性好安全性好結(jié)論綜合考慮兩種方案，小組最終選用制作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好操作方便的卡扣連接連接制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.16(2)、接線鉗高度調(diào)節(jié)范圍的確定在工程現(xiàn)狀里我們得知，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝高度為2.5米至7.0米之間，為了滿足這些設(shè)備接線端子試驗(yàn)的要求， 將新型高空自動(dòng)接線鉗的高度調(diào)節(jié)范圍

15、定為 1米至9米之 間。所以我們?cè)O(shè)計(jì)每根長(zhǎng)1米的高空接線桿，一共9根， 試驗(yàn)時(shí)根據(jù)接線高度自行調(diào)節(jié)，公頭插入母頭后，旋轉(zhuǎn)固 定，實(shí)現(xiàn)接線桿桿連接，如圖：經(jīng)過(guò)小組成員的層層分析比較，我們最終確定了新型高空自動(dòng)接線鉗的最佳設(shè)計(jì)7方 淮苦材料 *制圖人：薛皓元 時(shí)間：2016.05.122、制定計(jì)劃表根據(jù)小組確定的最佳方案，以及“ 5W1H的原則，我們?cè)敿?xì)制定了方案對(duì)策實(shí)施表表，如以下表格所示:序?qū)?策目標(biāo)措施地點(diǎn)負(fù)責(zé)人完成日期1繪制設(shè)計(jì)詳圖通過(guò)審批，處于使 用狀態(tài)1、根據(jù)結(jié)構(gòu)圖繪制設(shè)計(jì) 詳圖2、上報(bào)機(jī)械管理部、安 全監(jiān)察部、工程技術(shù)部進(jìn) 行會(huì)審，總工批準(zhǔn)辦公區(qū)薛皓元2016.05.022材 料 準(zhǔn)

16、 備鍍鋅鋼管DN25,壁厚 3.25mmDN20,壁厚 2.0mm1、提交購(gòu)買計(jì)劃單，按 審批流程審核，交物資公 司，定購(gòu)。2、貨到后，驗(yàn)收性能滿 足情況。物資公司薛皓元 董洪帥2016-05-13鋼絲繩R=3mm:連接螺栓M8*15琴鋼絲彈簧M3六角螺栓M12*30，M12*603制 作 工 具/、 組 件鍍鋅鋼管下料偏差w 2mm畫好尺寸，下料后復(fù)查生產(chǎn)準(zhǔn)備區(qū)董洪帥 馮建瑩2016-05-17鉆孔偏差w 1mm制作不小于?12的孔，鉆 孔前打好標(biāo)記支架焊接焊縫高度K=5焊接后檢查焊縫高度打磨防腐無(wú)焊渣，無(wú)銹斑防腐后檢查外表4工 具/、 組 合框架組裝牢固，無(wú)晃動(dòng)現(xiàn)象將框架和側(cè)面連接起來(lái)，

17、并用螺栓固定生產(chǎn)準(zhǔn)備區(qū)董洪帥 薛皓元2016-05-19上下部分組裝牢固，穩(wěn)定按照?qǐng)D紙進(jìn)行焊接組裝接線鉗組裝穩(wěn)定使用掛鉤使模具固定5試用高空自動(dòng)接線鉗穩(wěn) 定，無(wú)晃動(dòng)，接線 穩(wěn)固，應(yīng)用符合設(shè) 計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境 要求。根據(jù)設(shè)備的高度調(diào)整高 空自動(dòng)接線鉗的高度，并 固定，使其高度滿足高壓 試驗(yàn)需要機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)董洪帥 馮建瑩2016-05-21制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.21七、對(duì)策實(shí)施1、繪制制作詳圖并報(bào)批2016-05-22完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，按照流程報(bào)機(jī)械管理部、 安全監(jiān)察部、工程技術(shù)部進(jìn)行圖紙匯審后，上報(bào)總工。對(duì)策目標(biāo)檢查：2016-05-22設(shè)計(jì)詳圖通過(guò)機(jī)械管理部、安全監(jiān)察部、工程技術(shù)部進(jìn)行

18、匯審，總工批準(zhǔn)，準(zhǔn)予實(shí)施。2、材料準(zhǔn)備彈簧六角螺栓鍍鋅鋼管滑輪連接螺栓鋼絲繩1）材料準(zhǔn)備2）材料驗(yàn)收名稱彈簧六角螺栓鍍鋅鋼管滑輪連接螺栓鋼絲繩數(shù)據(jù) 參數(shù)高彈力M10螺栓M12螺栓DN25 DN20M3M8*15直徑3mm材質(zhì)琴鋼絲不銹鋼鍍鋅不銹鋼不銹鋼不銹鋼驗(yàn)收合格合格合格合格合格合格制表人：薛皓元 時(shí)間：2016.05.27對(duì)策目標(biāo)檢查：經(jīng)檢查，所需材料符合質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)要求3、制作工具組件材料運(yùn)輸材料切割材料焊接支架鉆孔材料防腐外觀檢查鋼管下料材料鉆孔配件焊接防腐處理支架組裝標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)偏差w 2mm偏差w 1mm焊縫高度K=5無(wú)焊渣，無(wú)銹斑固定牢固，無(wú)晃動(dòng)驗(yàn)收合格合格合格合格合格制表：薛皓元 時(shí)

19、間：2016.05.28QC人員檢查支架材料各項(xiàng)尺寸偏差及焊接工藝符合目標(biāo)質(zhì)量要求框架組裝調(diào)整各部件位置并連接組裝對(duì)策目標(biāo)檢查：經(jīng)檢查，鉗口組裝牢固，無(wú)橫向和縱向移動(dòng)，伸縮桿伸縮性良好,上部的高空自動(dòng)接線鉗穩(wěn)定，無(wú)橫向移動(dòng)，萬(wàn)向輪使用性能良好。5.現(xiàn)場(chǎng)試用將已經(jīng)制作好的高空自動(dòng)接線鉗應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的高處高壓試驗(yàn)中，其應(yīng)用符合設(shè)計(jì)目 標(biāo)，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，方便移動(dòng)，可伸縮，完全能用于耐壓試驗(yàn)，提高了工作效率 八、效果檢查1、目標(biāo)值檢查對(duì)于屋外配電裝置，我們使用了此高空自動(dòng)接線鉗，并統(tǒng)計(jì)出在使用此設(shè)備時(shí)投入的人工和時(shí)間與搭設(shè)腳手架所需人工和時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。序 號(hào)設(shè)備名稱高度（米）投入的人工（人）所需時(shí)間

20、（天）使用咼空自動(dòng) 接線鉗搭設(shè)腳 手架操作咼空自動(dòng) 接線鉗搭設(shè)腳 手架1r SF6斷路器4.0130.062512氧化鋅避雷器4.0130.062513隔離開關(guān)4.0130.062514P 電流互感器4.0130.062515電壓互感器4.0130.062516主變咼壓側(cè)7.0130.06251.5總 計(jì)276180.3756.5制表人：薛皓元 時(shí)間：2016.05.28搭設(shè)27米的腳手架共需投入人工成本為：18*6.5*300=35100元使用高空自動(dòng)接線鉗共需投入人工成本為：6*0.375*300=675元成本較低了( 35100-675)十 35100=98.1%675元人工成本降低60

21、00050000400003000020000100000便用工具前使朋工具后制表人：薛皓元時(shí)間：2016.05.28由上表可以看出，設(shè)定的人工成本降低50%勺目標(biāo)值圓滿完成。2、經(jīng)濟(jì)效益的檢查項(xiàng)目 分類110升壓站110升壓站是否采用新型高空自動(dòng)接線鉗未使用高空自動(dòng)接線鉗使用高空自動(dòng)接線鉗高處設(shè)備數(shù)量6個(gè)6個(gè)接線次數(shù)114次114次人工消耗117人工2.25人工制表：薛皓元 時(shí)間：2016.05.29未使用高空自動(dòng)接線鉗前，平均一次接線需要人工為：117-6=19.5 人工 / 個(gè)在使用高空自動(dòng)接線鉗后，平均一次接線需要人工為：22.25 - 6=0.375 人工 / 個(gè)平均每個(gè)接線節(jié)約人工

22、：19.5-0.375=19.125 人工在110升壓站，使用此高空自動(dòng)接線鉗進(jìn)行了 114此接線共節(jié)約人工：19.125*114=2180.25制作1個(gè)高空自動(dòng)接線鉗的費(fèi)用為：12*12+11*4+10*10+6 人工 *300 元/ 人工=2088 元所以，共節(jié)約成本為：2180*117-2088=252972 元綜合以上比較，明顯可以看出高空自動(dòng)接線鉗投入 110kV升壓站和主變啟備變高壓 試驗(yàn)使用后，在節(jié)約人工成本，提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等方面較之前都有很大程 度的提高，減少了管理及施工難度，小組活動(dòng)取得圓滿成功。3.社會(huì)效益在我公司承建的富拉爾基項(xiàng)目中，廣泛應(yīng)用了此高空自動(dòng)接線鉗。該工具的成功研 制，極大的提高了工作效率，節(jié)約了人工成本，同時(shí)該工具的使用有效的降低了高壓試 驗(yàn)過(guò)程中的危險(xiǎn)系數(shù)，保證了高壓試驗(yàn)人員的人身安全，對(duì)本項(xiàng)目的完成起到了積極的 推動(dòng)作用。九、鞏固