29研制新型高空自動接線鉗

1、研制新型高空自動接線鉗富拉爾基項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機組中，在進行升壓站避雷 器、斷路器、隔離開關等高壓 試驗需要高空接線，高處接線 時需要搭設腳手架或者使用吊 車。目前現(xiàn)場使用的腳手架搭 設占用施工時間長，占地面積大，拆卸比較麻煩，而且存在一定的危險性、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接線鉗課題類型創(chuàng)新型組長董洪帥小組注冊號號2016FRDY001受訓課時60課時成立時間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組內(nèi)分工董洪帥男33本科組長整體策劃戶曉威男26大專組員實施發(fā)布薛皓元男

2、23本科組員對策實施曲信志男44中專組員施工協(xié)調(diào)制表：薛皓元 時間：2016.04.25、選擇背景（一）工程現(xiàn)狀1、富拉爾基項目需進行高空接線的高壓試驗項目：富拉爾基熱電廠“上大壓小”擴建工程，建設地點位于黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾 基區(qū)南部，設計裝機容量為一臺 350MV機組。本工程為110kV屋外配電裝置電氣設備試 驗，主要設備有：1、SF6斷路器共1臺；2、氧化鋅避雷器共3臺；3、隔離開關為共2組；4、電流互感器共3臺；5、電壓互感器共3臺；5、主變，啟備變，廠變各1臺;我們統(tǒng)計了現(xiàn)場需進行高空接線的高壓試驗項目及接線次數(shù)，得到下表:序號設備名稱高度數(shù)量試驗項目高空接線次數(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隔離開關回路電阻12工頻耐壓64電流互感器4.0米3臺絕緣電阻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114次制表：薛皓元 時間：2016.05.16從表中可以得出，需進行高空接線的高壓試驗項目的接線次數(shù)總計114次。2

4、、在地面上無法完成的接線工作，須搭設腳手架作為高空自動接線鉗，不同的設 備高度，其所需要搭設的腳手架的高度也不同。而且。需要工人系安全帶爬高進行接線, 極為危險。（二）存在問題1不同高度的腳手架的搭設，拆除，以及鋼管的搬運所需要的人工及時間統(tǒng)計:序號設備名稱高度搭設腳手架投入的人工搭設腳手架所需時間（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4.0米316主變咼壓側7.0米31.57啟備變咼壓側6.0米31.5制表：薛皓元 時間：2016.04.26搭設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米以下高度的設備搭設腳手架就需要投入比 較多的人工成本，費時費力。而且危險系數(shù)很大。2、目前市面上存在一種F型高空自動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，且操作繁瑣，費時費力提出設想：研制出一種能夠方便高空接線，既可用于常規(guī)試驗又可進行耐壓等高壓 試驗，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接線鉗。三、設定目標1 、設定目標：研制研制新型高空自動接線鉗。具體指標：使用此新型高空自動接線鉗后，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 時間：2016.04.282、目標可行性分析本小組成員在日常施工中善

6、于思考，精通試驗原理，積極專研便于試驗的工器具, 積累了豐富的工具研制經(jīng)驗，因此此次研制任務完全能夠?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接線鉗需達成的目標，小組運用頭腦風暴法，廣開思路，提 出設想，運用親和圖進行整理，初步形成兩個方案：鉗口儲能型和伸縮桿儲能型。鉗口儲能型新型高空自動接線鉗伸縮桿儲能型鉗子內(nèi)部增加儲能彈簧伸縮桿內(nèi)部增加儲能彈簧L可以直接增加鉗口壓力通過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 時間：2016.04.28（二）兩種工具的設計思路對這兩種方案進行對比分析:制表：薛皓元 時間：2016.

7、05.04（三）方案細部分解及選擇新型高空自動接線鉗的方案已經(jīng)確定，小組對該方案進行了細部分解，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構樣式直接夾線式摩擦夾線式在接線過程中，鋸齒形鉗口可以活動，當 產(chǎn)生壓力時，鋸齒鉗口分開產(chǎn)生摩擦構思詳述直接夾線制作穩(wěn)固性制作簡單直接接線，接觸一般制作復雜，需用彈簧固定兩個鋸齒中間,適用性可進行一般觸頭接線，如果遇到觸頭不 干凈，需要人工上去撕開，費時費力經(jīng)濟性安全性結構簡單，好制作，經(jīng)濟性好 安全性好摩擦接線，接觸良好對于有氧化膜，或防護膜的觸頭也可以使 其摩擦脫落，然后壓緊，牢固接線，直接 接線，一次夾好結構簡單，好制作，

8、經(jīng)濟性好安全性好結論綜合考慮兩種方案的適用性、經(jīng)濟性等特點，小組確定選用摩擦夾線式。制表：薛皓元 時間：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備交接試驗標準GB50150-2006對高空自動接線鉗的壓力進行計算。30mm。如下是小組對現(xiàn)場設備接線端子的厚度統(tǒng)計接線端子名稱: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20-25mm斷路器接線端子20-25mm隔離開關接線端子15mm通過以上計算可以得出，新型高空自動接線鉗鉗口的寬度最少為2、內(nèi)部主傳動部分原理的確定（1）傳動類型圖示原理制作靈活性穩(wěn)定性適用性杠桿

9、傳動式通過杠桿原理傳遞能量制作簡單力矩計算復雜，靈活性好計算公式：L1*F1=L2*F2穩(wěn)定性好安裝復雜，需要計算力矩，適用性一般滑輪傳動式i F3H3PlF2.H2F1,H1通過滑輪原理傳遞能量 制作簡單。力矩計算方便，靈活性一般 計算公式：F仁F2=2*F3;H仁 H2=1/2*H3穩(wěn)定性好安裝簡單，適用性好結論綜合考慮兩種方案特點，最終確定選用滑輪傳動式，作為主傳動部分。制表：薛皓元 時間：2016.05.14（2）、彈簧材質(zhì)的確定壓力彈簧的設計數(shù)據(jù)，除彈簧尺寸外，更需要計算出最大負荷及變位尺寸的負荷；彈簧常數(shù)：以k表示，當彈簧被壓縮時，每增加1mm距離的負荷（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=總圈數(shù)Nc=有效圈數(shù)=N-2彈簧常數(shù)計算范例：線徑=2.0mm ,外徑=22mm ,總圈數(shù)=5.5圈，鋼絲材質(zhì)=琴鋼絲初張力=P- （k 4 F1）=最大負荷-（彈簧常數(shù)X拉伸長度）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 載下的計算結果計算過程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

13、論通過計算，我們選擇琴鋼絲彈簧制表：薛皓元 時間：2016.05.16(3)鉗口分合過程目前市面上的高空接線鉗在高空接線時，鉗口很難加緊，而且接線很不方便，于是小組研究出自動分合機制，為了便于高空接線鉗在高空中順利分合，且夾線穩(wěn)固，(a) 儲能狀態(tài)：首先拉動儲能線，鋼絲繩通過滑輪，使儲能彈簧收縮。如圖儲能彈叢收鼎手動儲槌(b) 合鉗狀態(tài)：當鉗口對準觸頭后，此時合鉗卡扣松開，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)：當試驗完畢需松開接線鉗時，分鉗卡扣分開，此時儲能彈簧釋放，由于儲能彈簧拉 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，只需再次拉動儲能線

14、，重復上述步驟即可，并且，小組設計一鍵分合按鈕，可 以大大節(jié)省接線時間，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-磁吸連接制作簡單 操作方便制作簡單。 操作復雜制作復雜操作方便穩(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論綜合考慮兩種方案，小組最終選用制作簡單，穩(wěn)定性好操作方便的卡扣連接連接制表：薛皓元 時間：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)場設備的安裝高度為2.5米至7.0米之間，為了滿足這些設備接線端子試驗的要求， 將新型高空自動接線鉗的高度調(diào)節(jié)范圍

15、定為 1米至9米之 間。所以我們設計每根長1米的高空接線桿，一共9根， 試驗時根據(jù)接線高度自行調(diào)節(jié)，公頭插入母頭后，旋轉固 定，實現(xiàn)接線桿桿連接，如圖：經(jīng)過小組成員的層層分析比較，我們最終確定了新型高空自動接線鉗的最佳設計7方 淮苦材料 *制圖人：薛皓元 時間：2016.05.122、制定計劃表根據(jù)小組確定的最佳方案，以及“ 5W1H的原則，我們詳細制定了方案對策實施表表，如以下表格所示:序?qū)?策目標措施地點負責人完成日期1繪制設計詳圖通過審批，處于使 用狀態(tài)1、根據(jù)結構圖繪制設計 詳圖2、上報機械管理部、安 全監(jiān)察部、工程技術部進 行會審，總工批準辦公區(qū)薛皓元2016.05.022材 料 準

16、 備鍍鋅鋼管DN25,壁厚 3.25mmDN20,壁厚 2.0mm1、提交購買計劃單，按 審批流程審核，交物資公 司，定購。2、貨到后，驗收性能滿 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，下料后復查生產(chǎn)準備區(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焊渣，無銹斑防腐后檢查外表4工 具/、 組 合框架組裝牢固，無晃動現(xiàn)象將框架和側面連接起來，

17、并用螺栓固定生產(chǎn)準備區(qū)董洪帥 薛皓元2016-05-19上下部分組裝牢固，穩(wěn)定按照圖紙進行焊接組裝接線鉗組裝穩(wěn)定使用掛鉤使模具固定5試用高空自動接線鉗穩(wěn) 定，無晃動，接線 穩(wěn)固，應用符合設 計及現(xiàn)場施工環(huán)境 要求。根據(jù)設備的高度調(diào)整高 空自動接線鉗的高度，并 固定，使其高度滿足高壓 試驗需要機施工現(xiàn)場董洪帥 馮建瑩2016-05-21制表：薛皓元 時間：2016.05.21七、對策實施1、繪制制作詳圖并報批2016-05-22完成圖紙設計，按照流程報機械管理部、 安全監(jiān)察部、工程技術部進行圖紙匯審后，上報總工。對策目標檢查：2016-05-22設計詳圖通過機械管理部、安全監(jiān)察部、工程技術部進行

18、匯審，總工批準，準予實施。2、材料準備彈簧六角螺栓鍍鋅鋼管滑輪連接螺栓鋼絲繩1）材料準備2）材料驗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收合格合格合格合格合格合格制表人：薛皓元 時間：2016.05.27對策目標檢查：經(jīng)檢查，所需材料符合質(zhì)量及標準要求3、制作工具組件材料運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準參數(shù)偏差w 2mm偏差w 1mm焊縫高度K=5無焊渣，無銹斑固定牢固，無晃動驗收合格合格合格合格合格制表：薛皓元 時

19、間：2016.05.28QC人員檢查支架材料各項尺寸偏差及焊接工藝符合目標質(zhì)量要求框架組裝調(diào)整各部件位置并連接組裝對策目標檢查：經(jīng)檢查，鉗口組裝牢固，無橫向和縱向移動，伸縮桿伸縮性良好,上部的高空自動接線鉗穩(wěn)定，無橫向移動，萬向輪使用性能良好。5.現(xiàn)場試用將已經(jīng)制作好的高空自動接線鉗應用于現(xiàn)場的高處高壓試驗中，其應用符合設計目 標，大大降低了安全風險，方便移動，可伸縮，完全能用于耐壓試驗，提高了工作效率 八、效果檢查1、目標值檢查對于屋外配電裝置，我們使用了此高空自動接線鉗，并統(tǒng)計出在使用此設備時投入的人工和時間與搭設腳手架所需人工和時間的統(tǒng)計。序 號設備名稱高度（米）投入的人工（人）所需時間

20、（天）使用咼空自動 接線鉗搭設腳 手架操作咼空自動 接線鉗搭設腳 手架1r SF6斷路器4.0130.062512氧化鋅避雷器4.0130.062513隔離開關4.0130.062514P 電流互感器4.0130.062515電壓互感器4.0130.062516主變咼壓側7.0130.06251.5總 計276180.3756.5制表人：薛皓元 時間：2016.05.28搭設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：薛皓元時間：2016.05.28由上表可以看出，設定的人工成本降低50%勺目標值圓滿完成。2、經(jīng)濟效益的檢查項目 分類110升壓站110升壓站是否采用新型高空自動接線鉗未使用高空自動接線鉗使用高空自動接線鉗高處設備數(shù)量6個6個接線次數(shù)114次114次人工消耗117人工2.25人工制表：薛皓元 時間：2016.05.29未使用高空自動接線鉗前，平均一次接線需要人工為：117-6=19.5 人工 / 個在使用高空自動接線鉗后，平均一次接線需要人工為：22.25 - 6=0.375 人工 / 個平均每個接線節(jié)約人工

22、：19.5-0.375=19.125 人工在110升壓站，使用此高空自動接線鉗進行了 114此接線共節(jié)約人工：19.125*114=2180.25制作1個高空自動接線鉗的費用為：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接線鉗投入 110kV升壓站和主變啟備變高壓 試驗使用后，在節(jié)約人工成本，提高工作效率、降低勞動強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，小組活動取得圓滿成功。3.社會效益在我公司承建的富拉爾基項目中，廣泛應用了此高空自動接線鉗。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，同時該工具的使用有效的降低了高壓試 驗過程中的危險系數(shù)，保證了高壓試驗人員的人身安全，對本項目的完成起到了積極的 推動作用。九、鞏固