CN103031978B - 用于输电线路铁塔组立的辅助安装系统及其组立方法 - Google Patents

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黄克信
缪谦
朱艳君
夏拥军
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中国电力科学研究院
国家电网公司
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Abstract

本发明提供了一种用于输电线路铁塔组立的辅助安装系统及其组立方法,包括导向部件、垂直限位装置和水平限位装置三部分,各部件可由角钢或钢板制成。导向部件通过倾斜的导向件搭挂在已就位塔段主材内侧,为被吊塔段就位提供导向作用;垂直限位装置42位于已就位塔段主材外侧,通过螺栓与导轨连接,紧密夹持住已就位塔段主材,为被吊塔段就位提供临时支撑;水平限位装置位于连接角钢外侧,一同被安装在被吊塔段上,为被吊塔段就位提供限位。该辅助安装系统设计巧妙、结构简单、制造方便、其各尺寸根据直升机型号、驾驶员的操控技能、地形、气象等条件确定,该系统和方法可用于各种自立式单肢主材铁塔的直升机吊装,通用性强、适用范围广。

Description

用于输电线路铁塔组立的辅助安装系统及其组立方法
技术领域
[0001] 本发明属于架空输电线路铁塔组立施工设备领域,具体涉及一种用于输电线路铁塔组立的辅助安装系统及其组立方法。
背景技术
[0002]自立式输电线路铁塔一般为由数百根乃至数千根型钢通过螺栓或铆钉连接而成的立体桁架结构,其横断面多呈正方形或矩形,每一侧面均为平面桁架。铁塔立体桁架的四根主要杆件称为主材,相邻两主材间使用斜材和水平材进行连接。根据使用环境、结构形式和受力特点等因素,某些输电线路铁塔使用单根角钢作为主材、塔段间使用安装于外侧的连接角钢进行连接(如图1所示),即上塔段11和下塔段12的主材21和23为单根角钢,上、下塔段间使用连接角钢22和螺栓进行连接。
[0003] 架空输电线路一般距离远、往往需要穿越茂密植被、河流沟谷、高原荒漠、高山大岭等多种地貌,地质、地形环境极为复杂,交通不便,相比抱杆、流动式起重机、组塔专用塔式起重机等传统组塔设备而言,使用直升机组塔具有以下优点:
[0004] I)塔段组装采用在组装场地面组装的方式,减少了高空作业量,安全性高;
[0005] 2)勿需将组塔设备和塔材等运输至铁塔就位现场,减轻了施工人员的劳动强度,同时减少了运输通道开辟和植被砍伐,保护了生态环境,提高了施工效率,特别适合于崇山峻岭等交通条件恶劣的场所;
[0006] 3)组塔效率高。
[0007] 虽然使用直升机组塔具有上述优点,但由于使用直升机组塔对铁塔的分段重量、接头形式、接头位置等都有较高的要求,而最大的难点在于如何保证塔段在空中的可靠、准确、自动、快捷(避免长时间悬停)对接,尽可能避免人工干预,确保施工安全、高效,因此塔段对接用辅助安装系统至关重要。国外使用直升机组立输电线路杆塔已有很长一段时间,如美国、俄罗斯等国家均有直升机组塔的工程案例。由于其直升机驾驶员的操作技能高超,因此对辅助安装系统的要求不高,其辅助安装系统结构简单、与铁塔仅使用铁链进行捆绑连接即可。而我国直升机驾驶员的操作技能与国外相比有较大差距,国外的辅助安装系统并不适于国内使用,因此开发适合国内使用的直升机组塔辅助安装系统对直升机组塔的成功实现非常重要。
发明内容
[0008] 为克服现有技术的缺陷,本发明的目的之一在于提供一种结构简单、安全可靠的用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统,完全能够满足输电线路铁塔的直升机组立施工。
[0009] 为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010] 一种用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统,该系统包括:
[0011] 导向部件,其安装于已就位塔段的主材内侧,该导向部件上设有倾斜的导向件,通过该导向件搭挂在已就位塔段的主材上,从而形成使被吊塔段向已就位塔段靠拢对接的导向结构,该导向部件上设有第一连接件;
[0012] 垂直限位装置,其安装于已就位塔段的主材外侧,该垂直限位装置包括为被吊塔段提供临时支撑的支撑件,所述支撑件上设有第二连接件,其与所述导向部件上的第一连接件相固接、将已就位塔段的主材夹持在所述导向部件与垂直限位装置之间;
[0013] 水平限位装置,其位于连接角钢的外侧,并一同被安装在被吊塔段的外侧,该水平限位装置包括为被吊塔段的就位提供限位作用的限位结构,所述限位结构的两端分别安装有限位绳固定件。
[0014] 进一步地,所述导向部件为导轨,所述导轨包括倾斜导杆和焊接于倾斜导杆下端内部的垂直杆,所述垂直杆采用角钢或两块钢板成90度焊接制成,所述倾斜导杆的顶端向铁塔内侧倾斜、其底端分别沿倾斜方向的反方向延伸、并且搭挂于已就位塔段的主材顶端;所述垂直杆的下部安装有第一连接件,所述第一连接件的两侧分别设有用于连接所述第二连接件的安装孔;所述倾斜导杆和垂直杆的内部分别设有用于对连接焊缝补强的筋板;所述垂直杆的两块钢板板面上分别开设有供连接螺栓穿过的开口,连接螺栓可自由穿过该开口,以对被吊塔段的主材、连接角钢和已就位塔段的主材进行固定。
[0015] 进一步地,所述第一连接件为连接板,所述连接板的长度大于所述垂直杆的两块钢板间的最大距离,且设在连接板两侧的安装孔位于垂直杆外侧;
[0016] 所述开口为矩形,其宽度大于所述连接螺栓的螺帽的最大直径,其长度至少能够保证用于固定被吊塔段和已就位塔段的一半数量的连接螺栓顺利穿过。
[0017] 进一步地,所述垂直限位部件的支撑件采用承台,所述承台的底端焊接有第二连接件,所述第二连接件包括两件导向板和两件折板,两件导向板成90度连接在一起,且其向外延伸的两端分别设有一折板,两件折板上分别设有用于连接所述第一连接件的安装孔;该垂直限位部件还包括筋板,所述筋板分别与两件导向板的连接端外侧和承台的底端相连接。
[0018] 进一步地,所述垂直限位部件还包括箍环,所述箍环安装于承台的底端,且环部露出承台,用于控制绳的穿过。
[0019] 进一步地,所述水平限位装置的限位结构为展开翼,所述展开翼包括两块成90度焊接在一起的L形板,两块所述L形板垂直部分的板面上分别开设有一凹槽、且其上部开设有用于固定连接角钢和被吊塔段主材的螺栓孔,两块所述L形板的水平部分向外伸出的端部分别安装有一限位绳固定件。
[0020] 进一步地,所述水平限位装置还包括供控制绳穿过的耳板,所述耳板安装于两块所述L形板垂直部分的连接端外侧。
[0021] 进一步地,所述限位绳固定件为连接环。
[0022] 本发明的另一目的在于提出一种输电线路铁塔组立方法,其特征在于,通过如权利要求1-8任一所述的辅助安装系统进行输电线路铁塔组立,该方法包括如下步骤:
[0023] I)组装被吊塔段;
[0024] 2)在被吊塔段与已就位塔段的连接位置处各安装一套辅助安装系统,每套辅助安装系统的安装方法为:将辅助安装系统中的导轨安装在已就位塔段的主材内侧,将辅助安装系统中的垂直限位装置安装在已就位塔段的主材外侧,将已就位塔段的主材固紧在所述导轨与垂直限位装置之间;将辅助安装系统中的水平限位装置和连接角钢一并安装在被吊塔段的主材外侧、且水平限位装置位于连接角钢的外侧;
[0025] 3)在每两个相邻设置的水平限位装置中、位于同一平面上的连接环之间连接限位绳,构成限位绳的限位结构;
[0026] 4)将被吊塔段悬挂在直升机下方,并将其吊运至已就位塔段附近位置,将每套辅助安装系统中的垂直限位装置和水平限位装置分别通过控制绳进行连接;
[0027] 5)将被吊塔段吊运至已就位塔段上方,在辅助安装系统中水平限位装置的辅助下找准就位中心并悬停;
[0028] 6)地面工作人员向下拉紧控制绳,直升机驾驶员逐渐降低被吊塔段的悬停高度,使被吊塔段借助辅助安装系统中导轨的导向作用滑入连接位置,并通过垂直限位装置为被吊塔段提供临时支撑,实现被吊塔段与已就位塔段的准确对接就位;
[0029] 7)直升机松开与被吊塔段的连接后飞离,地面工作人员登塔,使用螺栓将被吊塔段、连接角钢和已就位塔段固紧,拆除各连接位置处辅助安装系统的各部件,完成施工。
[0030] 进一步地,所述步骤4)中通过控制绳连接的具体方法为:地面辅助人员登塔,先将控制绳从垂直限位装置的箍环中穿过,再将控制绳的上端固定连接在水平限位装置的耳板上,控制绳的下端垂落于地面上,供地面工作人员进行后续操作。
[0031] 本发明的用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统具有如下有益效果:
[0032] I)该辅助安装系统的水平限位装置与连接角钢和被吊塔段主材共用螺栓孔位,导轨的倾斜导杆搭落在已就位塔段的主材上,垂直限位装置和导轨通过螺栓紧密夹持住已就位塔段主材,因此,该系统的安装不需要对铁塔做出任何修改。
[0033] 2)该系统的各部件可由角钢或钢板焊接而成,形式简单、结构紧凑、加工制造方便,各构件间及构件与铁塔间使用螺栓连接,安装、拆除方便。
[0034] 3)该系统和方法可用于各型单肢主材铁塔的直升机组立施工,其各尺寸可根据直升机驾驶员的操控技能、地形、气象等条件确定,适用范围广。
[0035] 4)该系统和方法,可保证直升机组立输电线路铁塔的安全可靠、准确快捷、自动,具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0036] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0037] 为了使本发明的内容被更清楚的理解,并便于具体实施方式的描述,下面给出与本发明相关的附图,说明如下:
[0038]图1为现有技术中单根角钢作为主材的输电线路铁塔的连接示意图;
[0039]图2为本发明的辅助安装系统的组成、安装位置及限位绳、控制绳的连接示意图;
[0040]图3为本发明的辅助安装系统中导轨的结构示意图;
[0041]图4-6为本发明的辅助安装系统中垂直限位装置的结构示意图,其中图4为垂直限位装置的正视图、图5为图4的左视图、图6为图4的俯视图;
[0042]图7-9为本发明的辅助安装系统中水平限位装置的结构示意图,其中图7为水平限位装置的正视图、图8为图7的左视图、图9为图7的俯视图;
[0043]图10为通过本发明的辅助安装系统对输电线路铁塔进行直升机组立的示意图。
具体实施方式
[0044]图2~图9所示为本发明的用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统的组成、安装位置及各部件结构的示意图。
[0045] 本发明的用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统包括导轨41、垂直限位装置42和水平限位装置43三部分,各部件可由角钢或钢板焊接而成,形式简单、结构紧凑、加工制造方便;各构件间及构件与铁塔间使用螺栓连接,安装、拆除方便。
[0046] 导轨41安装于已就位塔段32的主材内侧,为被吊塔段31的就位提供导向作用,导轨41包括倾斜导杆411 (即为倾斜的导向件)、垂直杆412、第一连接件和筋板414。倾斜导杆411可采用角钢或钢板制成,其倾斜角度和长度可根据直升机驾驶员的操控技能和施工环境确定,倾斜导杆411底端搭挂在已就位塔段32的主材上。垂直杆412可采用角钢或两块钢板成90度焊接制成,垂直杆412焊接在倾斜导杆411的下端内部,焊接位置必须保证在垂直杆412与已就位塔段32主材紧密贴合的前提下,倾斜导杆411的下端平面能完全覆盖已就位塔段32主材的上顶面,从而保证被吊塔段31和连接角钢22无卡阻的沿倾斜导杆411和已就位塔段32主材顺畅下滑至垂直限位装置42的承台421上就位。在垂直杆412的两块板面上各开设有开口 415,可保证被吊塔段31就位后,通过连接螺栓从该开口 415中穿过,将被吊塔段31主材、连接角钢22与已就位塔段32主材固紧定位。为了在固紧定位后,能够方便且不影响导轨41的拆卸,开口 415可制成矩形,其宽度大于所述连接螺栓的螺帽的最大直径,其长度至少能够保证被吊塔段和已就位塔段一半数量的连接螺栓穿过。第一连接件为连接板413,其焊接在垂直杆412的下部、位于与垂直杆的两块钢板连接端相对的端部上;连接板413的长度大于垂直杆412的两块钢板间的最大距离,且设在连接板两侧的安装孔位于垂直杆外侧;连接板413与垂直限位装置42的折板425使用螺栓连接,连接后的连接板413和垂直限位装置的折板425间有一定间隙,从而通过拧紧螺栓可使导轨41和垂直限位装置42紧密夹持住已就位塔段的主材。筋板414可焊接在倾斜导杆411的两块钢板之间和/或垂直杆412的两块钢板之间,为倾斜导杆411和垂直杆412的连接焊缝补强。
[0047] 垂直限位装置42安装于已就位塔段32的主材外侧,垂直限位装置42包括承台421、第二连接件、筋板423和箍环424。承台421为平台,被吊塔段31就位后落于其上,可为被吊塔段31提供临时支撑。第二连接件焊接在承台421的下面,其包括两件导向板422和两件折板425,两件导向板422成90度连接在一起,从而可紧密贴合在已就位塔段32的主材的外面;两件导向板422向外延伸的端部分别设有一折板425,两件折板上分别设有安装孔,使用螺栓依次穿过连接板413上的安装孔、已就位塔段32的主材以及折板425上的安装孔后,将已就位塔段32的主材夹持在导轨41与垂直限位装置42之间。筋板423的一端焊接在承台421的下面、相邻的另一端焊接在两件导向板422的连接端外侧。箍环424焊接在承台421的下面,且环部露出承台,控制绳35可穿过其中。
[0048] 水平限位装置43位于连接角钢22的外侧,并一同被安装在被吊塔段31的外侧,水平限位装置43包括展开翼431、连接环432和耳板433。展开翼431可采用角钢或两块L形钢板成90度焊接制成,两块L形钢板的垂直部分的板面上各开设有一凹槽434,从而保证了连接角钢22和被吊塔段主材其它连接螺栓能顺利穿过,同时方便了铁塔吊装完成后水平限位装置43的拆除;两块L形钢板的垂直部分上部开设有螺栓孔,从而可用螺栓将水平限位装置的展开翼431与连接角钢22、被吊塔段的主材固定连接。两块L形钢板的水平部分向外伸出的端部分别安装有一连接环432,通过两件连接环分别连接限位绳,从而为被吊塔段31的就位提供更大范围内的限位作用。耳板433焊接在两块L形板垂直部分的连接端外侧,耳板433上开孔的一端露出在展开翼外部,控制绳35捆扎在该孔上,为铁塔的就位提供必要的人工辅助。
[0049] 如图10所示,通过本例中的辅助安装系统对输电线路铁塔进行直升机组立的施工过程如下:
[0050] I)在地面将需要直升机吊装的塔段(即被吊塔段31)组装完成;
[0051] 2)在被吊塔段31和已就位塔段32的四个连接位置处(被吊塔段和已就位塔段的横截面为矩形,所以四个连接位置分别设在被吊塔段和已就位塔段的四角主材上)各安装一套辅助安装系统33,共安装四套辅助安装系统;
[0052] 每套辅助安装系统的安装方法为:将辅助安装系统33中的导向部件(即导轨41)安装在已就位塔段32的主材内侧,将辅助安装系统33中的垂直限位装置42安装在已就位塔段32的主材外侧,将已就位塔段32的主材固紧在所述导轨41与垂直限位装置42之间;将辅助安装系统33中的水平限位装置43和连接角钢22 —并安装在被吊塔段31的主材外侧、且水平限位装置43位于连接角钢22的外侧;
[0053] 3)在每两个相邻设置的水平限位装置43中、位于同一平面上的连接环432之间连接限位绳34,构成限位绳的限位结构;
[0054] 4)使用吊挂装置将被吊塔段31悬挂在直升机机腹下方,然后将其吊运至已就位塔段32附近位置(该附近位置以地面工作人员登塔后,方便通过控制绳连接垂直限位装置42和水平限位装置的位置);
[0055] 5)直升机将被吊塔段31调整好方位,地面工作人员登塔后,分别将一根控制绳35从一套辅助安装系统33中垂直限位装置的箍环424中穿过,再将该控制绳的上端固定连接在该套辅助安装系统33中水平限位装置的耳板433上;依照上述结构用三根控制绳对其余三套辅助安装系统中的箍环和耳板进行连接;连接好的四根控制绳的下端垂落于地面上,供地面工作人员进行后续操作;(如果直升机吊挂装置中含有防止被吊件扭转的防扭装置,还可不安装控制绳35)
[0056] 6)直升机吊起被吊塔段31至已就位塔段32上方,在辅助安装系统33中水平限位装置43的辅助作用下找准就位中心并悬停。
[0057] 7)地面工作人员分别拉紧四根控制绳35,使被吊塔段31与已就位塔段32在俯视平面内四边平行对齐,防止因被吊塔段出现绕吊挂垂直中心的扭转而无法准确就位。
[0058] 8)直升机驾驶员逐渐降低悬停高度,使被吊塔段31借助辅助安装系统33中导轨41的导向作用顺畅滑入安装位置,实现被吊塔段31与已就位塔段32准确对接就位,此时辅助安装系统33中的垂直限位装置42为被吊塔段31提供临时支撑。
[0059] 9)直升机松开与被吊塔段31的连接后飞离,地面工作人员登塔,使用螺栓将已就位塔段32和连接角钢22连接,从而实现被吊塔段31和已就位塔段32的连接。
[0060] 10)拆除辅助安装系统33各部件,完成被吊塔段31的直升机组立施工。
[0061] 具有上述结构的辅助安装系统具有设计巧妙、结构简单、制造方便等优点,其各部件尺寸可根据直升机型号以及驾驶员的操控技能、地形、气象等条件确定,该系统和组立方法可用于各种自立式单肢主材铁塔的直升机吊装,通用性强、适用范围广。
[0062] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于直升机组立输电线路铁塔的辅助安装系统,其特征在于,该系统包括: 导向部件,其安装于已就位塔段的主材内侧,该导向部件上设有倾斜的导向件,通过该导向件搭挂在已就位塔段的主材上,从而形成使被吊塔段向已就位塔段靠拢对接的导向结构,该导向部件上设有第一连接件;所述导向部件为导轨(41),所述导轨(41)包括倾斜导杆(411)和焊接于倾斜导杆下端内部的垂直杆(412),所述垂直杆(412)采用角钢或两块钢板成90度焊接制成,所述倾斜导杆(411)的顶端向铁塔内侧倾斜、其底端分别沿倾斜方向的反方向延伸、并且搭挂于已就位塔段的主材顶端;所述垂直杆(412)的下部安装有第一连接件,所述第一连接件的两侧分别设有用于连接第二连接件的安装孔;所述倾斜导杆和垂直杆的内部分别设有用于对连接焊缝补强的筋板(414);所述垂直杆的两块钢板板面上分别开设有供连接螺栓穿过的开口(415);所述第一连接件为连接板(413),所述连接板(413)的长度大于所述垂直杆的两块钢板间的最大距离,且设在连接板两侧的安装孔位于垂直杆外侧;所述开口(415)为矩形,其宽度大于所述连接螺栓的螺帽的最大直径,其长度至少能够保证用于固定被吊塔段和已就位塔段的一半数量的连接螺栓穿过; 垂直限位装置(42),其安装于已就位塔段的主材外侧,该垂直限位装置包括为被吊塔段提供临时支撑的支撑件,所述支撑件上设有第二连接件,其与所述导向部件上的第一连接件相固接、将已就位塔段的主材夹持在所述导向部件与垂直限位装置之间;所述垂直限位装置(42)的支撑件采用承台(421),所述承台(421)的底端焊接有第二连接件,所述第二连接件包括两件导向板(422)和两件折板(425),两件导向板(422)成90度连接在一起,且其向外延伸的两端分别设有一与导向板同高的折板(425),两件折板上分别设有用于连接所述第一连接件的安装孔;该垂直限位装置(42)还包括筋板(423),所述筋板(423)分别与两件导向板的连接端外侧及承台的底端相连接;所述垂直限位装置(42)还包括箍环(424),所述箍环(424)安装于承台的底端,且环部露出承台,用于控制绳的穿过; 水平限位装置(43),其位于连接角钢的外侧,并一同被安装在被吊塔段的外侧,该水平限位装置包括为被吊塔段的就位提供限位作用的限位结构,所述限位结构的两端分别安装有限位绳固定件,所述限位绳固定件为连接环(432);所述水平限位装置(43)的限位结构为展开翼(431),所述展开翼(431)包括两块成90度焊接在一起的L形板,两块所述L形板垂直部分的板面上分别开设有一凹槽(434)、且其上部开设有用于固定连接角钢和被吊塔段主材的螺栓孔,两块所述L形板的水平部分向外伸出的端部分别安装有一限位绳固定件;所述水平限位装置(43)还包括供控制绳穿过的耳板(433),所述耳板(433)安装于两块所述L形板垂直部分的连接端外侧。
2.一种使用权利要求1所述的辅助安装系统进行输电线路铁塔组立的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: 1)组装被吊塔段(31); 2)在被吊塔段(31)与已就位塔段(32)的连接位置处各安装一套辅助安装系统(33),每套辅助安装系统的安装方法为:将辅助安装系统中的导轨(41)安装在已就位塔段的主材内侧,将辅助安装系统中的垂直限位装置(42)安装在已就位塔段的主材外侧,将已就位塔段的主材固紧在所述导轨与垂直限位装置之间;将辅助安装系统中的水平限位装置(43)和连接角钢(22) —并安装在被吊塔段的主材外侧、且水平限位装置位于连接角钢的外侧; 3)在每两个相邻设置的水平限位装置(43)中、位于同一平面上的连接环(432)之间连接限位绳(34),构成限位绳的限位结构; 4)将被吊塔段悬挂在直升机下方,并将其吊运至已就位塔段附近位置,将每套辅助安装系统(33)中的垂直限位装置(42)和水平限位装置(43)分别通过控制绳(35)进行连接,通过控制绳连接的具体方法为:地面辅助人员登塔,先将控制绳(35)从垂直限位装置的箍环(424)中穿过,再将控制绳的上端固定连接在水平限位装置的耳板(433)上,控制绳的下端垂落于地面上,供地面工作人员进行后续操作; 5)将被吊塔段吊运至已就位塔段上方,在辅助安装系统中水平限位装置(43)的辅助下找准就位中心并悬停; 6)地面工作人员向下拉紧控制绳(35),使被吊塔段(31)与已就位塔段(32)在俯视平面内四边平行对齐,直升机驾驶员逐渐降低被吊塔段(31)的悬停高度,使被吊塔段借助辅助安装系统中导轨(41)的导向作用滑入连接位置,并通过垂直限位装置(42)为被吊塔段提供临时支撑,实现被吊塔段与已就位塔段的准确对接就位; 7)直升机松开与被吊塔段的连接后飞离,地面工作人员登塔,使用螺栓将被吊塔段、连接角钢和已就位塔段固紧,拆除各连接位置处辅助安装系统的各部件,完成施工。
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