CN103696614B - 输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置 - Google Patents

Abstract

一种输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，在砼塔基内预设抬升油缸，在砼塔基之间设置有反光板，在铁塔上部设置有信号反馈板，信号反馈板中心位置固定有激光源，所述激光源发射光束经反光板反射后定位于信号反馈板上。本发明预先设置抬升装置及简单灵敏的检测装置，对塔基发生倾斜可以及时发现，并采取有效措施及时抬升，避免了塔基严重倾斜状况的发生。采用激光源对塔基倾斜进行检/监测，具有检测装置简单，检测灵敏，安装与使用成本低廉，且不易损坏。特别是塔基发生倾斜后采用液压抬升油缸实施抬升的成本很低，只需2-3人便可进行施工作业，大大降低了扶正作业的难度和危险性，预装液压抬升油缸的成本很低，且不影响塔基固有性能。实施抬升作业时可以带电进行，完全避免了停电作业对社会造成的生产与生活损失。具有非常好的应用效果。

Description

输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置

技术领域

本发明涉及一种输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，具体为一种采用光路检测及液压系统纠偏的输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置。

背景技术

目前我国很多正在运行的输电线塔位于采空区，在其长时间运行中会发生倾斜现象，严重时甚至可能发生倒塔事故，给电网的安全稳定运行造成了严重的隐患。通常情况下，铁塔的倾斜观测采用仪器监测，以传感器监测元件为基础的电子设备监测等，前者工作量大，不可能将所有沉降区的铁塔进行定期检测，尤其不能及时发现早期倾斜。后者成本较高，特别是置于野外环境时，电子元件易损坏或失效等。此外当发现铁塔倾斜时，若是轻微倾斜，则对倾斜的铁塔进行拉线保护，并安装监测设备24小时监测；若倾斜现象较严重，则需要物理纠偏，即停电，挖开塔脚，将塔扶正，采用此方法必须停电后进行工作，会严重影响电力供应的稳定，而且施工复杂，需耗费较多人力物力，中国专利CN201933834U提供的“输电线铁塔倾斜修正装置”，和中国专利201220056266公开的“一种铁塔倾斜调节装置”，采用在塔脚固定辅助钢板，然后用两侧千斤同时抬升的方法进行纠偏。这种纠偏方法作业步骤复杂，提升千斤的稳定性差，易出现一侧千斤倾斜等安全隐患或事故。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，设计了一种输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，为地质沉降区输电线路铁塔倾斜提供一种简易但非常有效的辅助监测装置并提供一种简单快速的倾斜铁塔纠偏装置。

一种输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，包括铁塔，所述铁塔下部有两个或四个支撑该铁塔的砼塔基，在铁塔立柱上有塔脚，通过固定在砼塔基上的连接螺栓将塔脚暨铁塔固定在砼塔基上，其特征是在铁塔上部有一个水平设置的信号反馈板，在信号反馈板的中心位置固定有激光源，在铁塔下部所述砼塔基之间设置有水平反光板，所述信号反馈板与反光板的中心点位于同一轴线上，所述激光源发射光束经反光板反射后定位于信号反馈板上，所述的信号反馈板表面设置有至少两个不同直径的同心圆标识环，所述的同心圆标识环由反光材料和/或光电转换材料构成，在砼塔基内设置有空腔，在空腔内放置有抬升油缸，空腔上部开口置于塔脚底部中心位置，在空腔底部设置有与砼塔基外壁连通的油管通道，所述的铁塔上设置有为激光源提供电能的太阳能电源装置，所述的太阳能电源装置包括太阳能电池板与蓄电池。所述的反光板下部有底座，反光板与底座间由调节螺栓连接。

所述的输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，其特征是所述的反光板下部有底座，反光板与底座间由调节螺栓连接，所述的信号反馈板表面还设置有间隔弧度相同的放射状方向识别条。

所述的输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，其特征是检测与纠偏过程包括：

（1）根据报警信号提示，作业人员现场首先采用便携式水平仪检查反光板水平状态，如果反光板倾斜，则通过调节螺栓将其调至水平状态；将激光源调至连续发射状态，检查激光反射光束照射在信号反馈板上的位置并确定铁塔倾斜方向，用仪器测定铁塔倾斜度，当倾斜度超出规范要求时确定进行塔脚抬升作业；

（2）根据倾斜方向确定需要抬升的塔脚并松开塔脚固定螺栓；

（3）将需要抬升的塔脚下部抬升油缸（2）的进油管（13）与外部液压系统高压油管连接，回油管（14）与外部液压系统油箱连接；

（4）启动液压系统工作，抬升油缸缓慢上升并将其上部塔脚抬升，在抬升过程中垫入预备好的塔脚垫块，同时观察激光源反射光束移动轨迹，当所述反射光束移动至信号反馈板A区域时表示该砼塔基抬升到位，关闭液压系统动力；

（5）如果反射光束移动至信号反馈板A区域另一方向则表明还有另外塔脚需要进行抬升，重新确定需抬升塔脚并继续进行抬升，直至反射光束移动至信号反馈板安全区域，检查塔脚下部垫块符合完全规范后，液压系统卸压；

（6）将塔脚螺栓紧固，铁塔抬升任务完成。

本发明针对易于发生砼塔基倾斜的沉降区（采空区）预先设置抬升装置及检测系统，对砼塔基发生倾斜可以及时发现，并采取有效措施及时抬升，避免了砼塔基发生严重倾斜状况。利用光线在一定距离传播时对光源移动的敏感特性，采用激光源对砼塔基倾斜进行检/监测，具有检测装置简单，检测灵敏，安装与使用成本低廉，且不易损坏。特别是砼塔基发生倾斜后采用液压抬升油缸实施抬升的成本很低，只需2-3人便可进行施工作业，大大降低了扶正作业的难度和危险性，预装液压抬升油缸的成本很低，且不影响砼塔基固有性能。实施抬升作业时可以带电进行，完全避免了停电作业对社会造成的生产与生活损失。具有非常好的应用效果。

附图说明

图1是铁塔倾斜检测原理示意图；

图2是检测光路示意图；

图3是信号反馈板示意图；

图4是太阳能供电电路示意图；

图5是抬升油缸分布示意图；

图6是砼塔基主视图；

图7是砼塔基俯视图；

图8是砼塔基左视图；

图9是图8的K部剖示放大示意图。

图中，1-砼塔基；2-抬升油缸；3-油管；4-调节螺栓；5-底座；6-反光板；7-激光源；8-太阳能电源装置；9-铁塔；10-信号反馈板；11-同心圆标识环；12-方向识别条；13-进油管；14-回油管；15-油管通道；16-塔脚；17-活塞杆；18-钢筒；19-空腔；20-垫块。

具体实施方式

以下参照附图对本发明作详细描述。

图1所示，输电线路铁塔9上部（距高压线安全距离内）约10-30米处铁塔立柱之间设置有一个水平的信号反馈板10，该信号反馈板的中央设置有激光源7，上述激光源与信号反馈板与信号发射器均由设置于铁塔中部距高压线安全距离处的一个太阳能电源装置8供电，该太阳能电源装置包括有太阳能电池板与蓄电池组，可24小时不间断为激光源7供电。在铁塔立柱底部固定有塔脚16。砼塔基1上设有与塔脚固定孔对应的固定螺栓用于将塔脚16固定在砼塔基上。上述与铁塔立柱对应的砼塔基通常为二个或四个。在砼塔基连线的中部设置有一个箱体底座5，在底座上通过调节螺栓4固定有一个水平设置的反光板6，该反光板6与上部信号反馈板7相对而设，所述信号反馈板与反光板的中心点位于同一轴线上，反光板的中心对中激光源7。当铁塔正常状况下激光源发射的光束直对反光板中心。反光板下部是底座5，反光板通过调节螺栓固定在底座5上。

图2所示，铁塔正常时，光束经反光板反射后循原路返回，入射角与反射角等于零。一旦铁塔发生倾斜，激光源发射的光束在反光板上形成反射角并被反射，反射后的光束到达信号反馈板10表面的某点即反馈点R，该反馈点R与激光源所在的中心点距离大小可反应铁塔倾斜程度，距离越大，表明倾斜越严重（图中虚线所示）。反馈点的位置超出中心圆范围并与外围同心圆相交，其相交点同心圆直径越大，表示铁塔倾斜程度越大。通过数学方法或经纬仪测量可计算铁塔倾斜度，如果倾斜度超出许可范围（5‰），即必须进行砼塔基抬升作业。

图3是信号反馈板10的结构示意图，信号反馈板直径1.5-2米，图中同心圆标识环11的半径范围与铁塔倾斜程度成正比。该标识环半径根据信号反馈板安装高度不同而不同，可以在铁塔安装现场用铁塔倾斜度检测仪器进行实地调试确定或用数学方法计算可得。圆心所处的A区域为安全区，该区域对应铁塔倾斜度小于或等于2-3‰，反射光束停留在该区域显示铁塔状态正常。超出A区域以外的B区域与C区域显示铁塔已发生倾斜，应当引起注意并应当进行倾斜度精确测量，以确定是否需要进行抬升作业。在信号反馈板上还设置有放射状方向识别条12，该识别条每隔45度设置一条，通过方向识别条可为巡线人员判断铁塔倾斜方向和发生倾斜的塔脚提供参考。同心圆标识环11由反光材料和/或光电转换材料制作，为了便于巡线人员现场观察，可采用不同色彩的材料涂敷或直接用光敏材料反光膜制作，有市售的激光电子靶材料或其它光敏材料等均可实现，在每个区域单独设置信号线与信号发射器控制电路连接，便于总控室日常监测铁塔状况。当出现倾斜报警信号时，即刻派人赴现场勘察。

图4所示，太阳能供电装置8可以为激光源7，信号反馈板10提供工作电能。激光源采用市售激光发射器，如红光激光笔或类似装置，其耗能小，成本低。

上述激光发射频率，信号反馈板输出信号与信号发射器发送信号的时间频率等均由现有技术的控制电路操控完成，本发明仅提供硬件结构设置。

图5所示，在铁塔的四个砼塔基1内分别安装有抬升油缸2，抬升油缸的油管3引出至底座5内，底座5表面由调节螺栓4将反光板6固定。所述的反光板采用平面镜或类似装置。

图6-8所示，在砼塔基上部中心轴线位置，设置有抬升油缸2，所述抬升油缸2的油管3经油管通道15引出。所述油管3包括进油管13与回油管14。

图9为图8的K部放大图，图中所示浇筑铁塔砼塔基1时在每个砼塔基基面中心用模型做圆形空腔19，用10毫米厚的钢板做一固定钢筒18并置于空腔19内，或者将固定钢筒作为空腔模放入空腔设计位置后直接浇注成型。空腔上部开口中心与塔脚16底部垂直中心线重合，根据塔身重量，将相应吨位的抬升油缸2分别安放在各塔脚下的钢筒18内。在浇注砼塔基时预设一支与外部连通的钢管作为油管通道15，该钢管的内端口与空腔19（固定钢筒底部开孔）底部连通，抬升油缸2的油管3包括进油管13与回油管14，所述进油管与回油管通过该油管通道15延伸至底座5内。图中左侧塔脚16表示未被抬升时的状态，右侧塔脚16则表示已被油缸2的活塞杆17抬升后的状态，在抬升后的塔脚下部与砼塔基间放置了垫块20。

检测与抬升（纠偏）作业过程如下：

铁塔正常运行时，其上的激光源7会定时发射激光束，经下部反射板反射后照射在信号反馈板10的A区域内，信号发射器发出正常警示信号。当铁塔发生倾斜时，激光反射信号照射点超出A区域进入B区域内，B区域内的光敏材料受到激发产生电信号，控制电路使信号发射器发出倾斜警示信号，提醒控制中心工作人员密切注意该塔状况。当铁塔严重倾斜达到或超过规范要求时，激光反射光束照射到C区域内，位于该区域的光敏材料受到激发后发出信号脉冲给信号发射器，向控制室工作人员发出紧急报警信号，派出工作为员赴场勘察并进行如下操作：

（1）首先采用便携式水平仪检查反光板水平状态，如果反光板倾斜，则通过调节螺栓将其调至水平状态；将激光源开关调整为连续发射状态，观察反射光点在信号反馈板上的位置，初步确定铁塔倾斜方向并根据上述反射光点的位置判断倾斜程度，然后用仪器测量确定铁塔倾斜度数值，如果倾斜超出规范许可要求则调运备用的便携式液压站及动力装置（柴油发电机组）至现场。

（2）根据倾斜方向确定需要抬升的一只或两只塔脚并松开塔脚固定螺栓；

（3）将需要抬升的塔脚下部抬升油缸的进油管与回油管与液压站装置连接；

（4）启动液压站装置/系统工作，抬升油缸缓慢上升并将塔脚抬升，在抬升过程中垫入预备好的塔脚垫块，同时观察激光源反射光束移动轨迹，当所述反射光束移动至信号反馈板中心区域或附近时表示该砼塔基抬升到位，关闭液压系统动力；

（5）检查塔脚下部垫块符合完全规范后，液压系统卸压；

（6）将塔脚螺栓紧固，该处砼塔基抬升任务完成；

（7）根据反射光束在信号反馈板上的位置，判断是否还存在其余砼塔基的倾斜，并确定是否继续进行抬升作业。

上述作业可同时启动两个塔脚的液压油缸进行抬升作业。或两个塔脚交替抬升，以确保迅速抬升就位。

本装置利用光线在一定距离内传播时对光源轻微移动的敏感性，作为铁塔倾斜的辅助监测装置，具有非常高的灵敏度，据实地试验，即使光源发生0.1度或者1厘米的位移，在信号反馈板上就会有非常明确的显示。因此作为一种辅助的特别是早期的铁塔倾斜监测预警装置，因其结构简单，成本低廉，灵敏度高而具有极好的应用前景。

Claims (3)

1.一种输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，包括铁塔（9），所述铁塔下部有两个或四个支撑该铁塔的砼塔基（1），在铁塔立柱上有塔脚（16），通过固定在砼塔基上的连接螺栓将塔脚暨铁塔固定在砼塔基上，其特征是在铁塔上部有一个水平设置的信号反馈板（10），在信号反馈板的中心位置固定有激光源（7），在铁塔下部所述砼塔基之间设置有水平反光板（6），所述信号反馈板（10）与反光板（6）的中心点位于同一轴线上，所述激光源发射光束经反光板反射后定位于信号反馈板（10）上，所述的信号反馈板（10）表面设置有至少两个不同直径的同心圆标识环（11），所述的同心圆标识环由反光材料和/或光电转换材料构成，在砼塔基内设置有空腔（19），在空腔内放置有抬升油缸（2），空腔上部开口置于塔脚（16）底部中心位置，在空腔底部设置有与砼塔基外壁连通的油管通道（15），所述的铁塔上设置有为激光源（7）提供电能的太阳能电源装置，所述的太阳能电源装置包括太阳能电池板与蓄电池。

2.根据权利要求1所述的输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，其特征是所述的反光板（6）下部有底座（5），反光板与底座间由调节螺栓（4）连接，所述的信号反馈板（10）表面还设置有间隔弧度相同的放射状方向识别条（12）。

3.根据权利要求1或2所述的输电线路铁塔倾斜检测与纠偏装置，其特征是检测与纠偏过程包括：

（1）根据报警信号提示，作业人员现场首先采用便携式水平仪检查反光板水平状态，如果反光板倾斜，则通过调节螺栓将其调至水平状态；将激光源调至连续发射状态，检查激光反射光束照射在信号反馈板上的位置并确定铁塔倾斜方向，用仪器测定铁塔倾斜度，当倾斜度超出规范要求时确定进行塔脚抬升作业；

（2）根据倾斜方向确定需要抬升的塔脚并松开塔脚固定螺栓；

（3）将需要抬升的塔脚下部抬升油缸（2）的进油管（13）与外部液压系统高压油管连接，回油管（14）与外部液压系统油箱连接；

（4）启动液压系统工作，抬升油缸缓慢上升并将其上部塔脚抬升，在抬升过程中垫入预备好的塔脚垫块，同时观察激光源反射光束移动轨迹，当所述反射光束移动至信号反馈板A区域时表示该砼塔基抬升到位，关闭液压系统动力；

（5）如果反射光束移动至信号反馈板A区域另一方向则表明还有另外塔脚需要进行抬升，重新确定需抬升塔脚并继续进行抬升，直至反射光束移动至信号反馈板安全区域，检查塔脚下部垫块符合完全规范后，液压系统卸压；

（6）将塔脚螺栓紧固，铁塔抬升任务完成。