CN104787693A - 一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，选用两吊环型风机支架配合滑轮组型升降支架，两吊环型风机支架包括支撑杆以及与其连接的吊臂组件，吊臂组件上设置双牵引环，滑轮组型升降支架包括三轮滑车组，滑车组包括绝缘滑轮，滑车组上设置安全牵引绳；上位风机辅助更换装置的制作流程包括以下步骤：两吊环支架设计；滑轮组选型论证；材料收集准备；两吊环支架制作；支架装配试验；滑轮组组装；现场验证。本发明通过研制一种安全、便携、通用、易操作的更换装置，并配合相应的更换方法，使得更换风机作业的人数由4人减少为2人，具有很好的经济效益与推广价值。

Description

一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置

技术领域

    本发明属于变压器辅助设施更换装置技术领域，尤其涉及一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置及更换方法。

技术背景

变电站主变一般指变电站主要的强油风冷变压器。强油风冷变压器的散热，只能通过油泵强行将上部高温油引致冷却器散热后，再注入变压器底部，从而，达到变压器在夏季高温或大电流情况下正常满负荷运行。因此，强油风冷变压器正常工作的条件就是——冷却器必须投入运行。

主变压器的冷却设备多为风冷电机，即加装扇叶的电机，工作时，通过强制风力把冷却器内的高温带出。但由于长期运行，每年都有10%的电机需要维修。在维修中，位于冷却器最上端的风冷电机，重量在50~100公斤左右，高度在3.2米上下，更换时，拆、装不便；所以对于主变上位风机更换，因质量重、位置高，需体力强健者4人借助高梯、安全绳方能完成，而且在作业时需要一人托举，两人上梯提拉，一人借助安全绳依托冷却器进油管摩擦保护，防风机坠落，操作费力且存在安全隐患；尤其是在运检班组成员多为女性或是非体力强健者的情况下，遇到此类更换工作，必须寻求一次班组支援，容易导致缺陷处理不及时，并且具有很大的安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，通过研制一种安全、便携、通用、易操作的更换装置，并配合相应的更换方法，使得更换风机作业的人数由4人减少为2人，具有很好的经济效益与推广价值。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，所述更换装置包括风机支架装置与风机升降装置；所述风机支架装置分为本体自架式、设施依托式；所述本体自架式利用冷却器风机本体制作支架，分为风洞型、进油管型与吊环型；所述设置依托式利用风机周边设施制作支架，包括变压器龙门架杆柱支架；所述风机升降装置包括滑轮式、葫芦式与紧线器式，所述滑轮式分为单滑轮型与滑轮组型，所述葫芦式分为手拉葫芦型与电动葫芦型。

所述风洞型分为上半周半圆型与环型；所述上半周半圆型是在风洞上半周作半圆形抱环，利用风洞上螺孔固定，并在抱环中间顶部焊接三角形支架，在支架上安装挂钩；所述环型是作两片半圆形抱环，在两片抱环两端打孔，安装螺丝固定后，在抱环中间顶部焊接三角形支架，并在支架上安装挂钩。

所述吊环型分为三吊环型与两吊环型；所述三吊环型是在靠近风洞两吊环处插入钢管，在钢管中部焊接吊臂，利用冷却器进油管上吊环通过绳索对吊臂提供拉力；所述两吊环型是在靠近风洞两吊环处插入钢管，钢管中部焊接吊臂，吊臂中下方焊接三角支架，用散热器前壁作为支点的。

所述进油管型是制作通用扁铁抱箍，在更换风机就近固定，在抱环朝向风机一侧焊接支架并安装吊环。

所述变压器龙门架杆柱支架，是在龙门架杆柱上制作两个环形抱环，在一个抱环朝向风洞一侧焊接水平支架，并利用钢管将水平支架与另一抱环进行焊接以提供支撑。

所述单滑轮型是在挂钩加装单滑轮改变拉力方向，所述滑轮组型是在挂钩端加装定滑轮，下端加装动滑轮，形成省力的滑轮组装置。

所述手拉葫芦型是在挂钩加装手拉葫芦改变拉力方向，所述电动葫芦型采用微型电机，所述手拉葫芦型与所述电动葫芦型均安装自锁装置，在停止拉动时有自锁功能。

作为优选，所述上位风机辅助更换装置选用两吊环型风机支架配合滑轮组型升降支架，所述两吊环型风机支架包括支撑杆以及与其连接的吊臂组件，所述吊臂组件上设置双牵引环，所述滑轮组型升降支架包括三轮滑车组，所述滑车组包括绝缘滑轮，所述滑车组上设置安全牵引绳。

作为优选，所述上位风机辅助更换装置的制作流程包括以下步骤：两吊环支架设计；滑轮组选型论证；材料收集准备；两吊环支架制作；支架装配试验；滑轮组组装；现场验证。

本发明的上位风机辅助更换装置具有明显的直接效益和间接效益：

1、安全性：通过具体试验与实践，可以完成多次升、降操作，吊臂均无明显晃动；

2、便携性：通过最优方案的选定，所制作的更换装置，连同安全绳均不超过15KG，可以满足单人携带要求，而且吊臂组件可以进行拆分，拆分后更易携带；

3、通用性：绕轴旋转的固定螺丝、长度可调的支撑杆、吊臂上的双牵拉环及辅助孔的设计共同保证了装置的通用性；

4、实操性：一人上梯，轻松完成装置的拆、装；在风机更换时，可实现一人操作，轻松完成52公斤风机升降、悬停；另一人完成风机拆、装作业；

5、间接效益主要体现在：在企业效应方面，提高了员工绩效，激发了小组成员参与创新的热情，保障了公司主网的稳定运行；在成员技能方面，通过活动,使小组成员的专业技能和理论水平得到了明显提高；在推广价值方面，该装置的选型与使用，在电力系统内部实用性很强，在追求绩效的当下，具有很好的推广价值。

附图说明

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述：

图1为本发明实施例装置支架结构示意图。

图2为本发明实施例装置各组件的分析设计图。

图3为本发明实施例装置支架受力计算原理图。

具体实施方式

一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，更换装置包括风机支架装置与风机升降装置；风机支架装置分为本体自架式、设施依托式；本体自架式利用冷却器风机本体制作支架，分为风洞型、进油管型与吊环型；设置依托式利用风机周边设施制作支架，包括变压器龙门架杆柱支架；风机升降装置包括滑轮式、葫芦式与紧线器式，滑轮式分为单滑轮型与滑轮组型，葫芦式分为手拉葫芦型与电动葫芦型。

下面以某220KV变电站的四台主变压器为例进行更换装置各个选型的分析说明，设主变压器代号分别为漯#1、漯#2、英#1、英#2，首先分析风机支架装置：

风洞型分为上半周半圆型与环型，其中上半周半圆型支架是在紧贴风洞上弧制作抱箍，对应上弧顶的三个螺孔焊接固定螺丝作为支架基座；在其中部向上焊接角铁做吊臂并在顶端安装挂钩，经过测试：漯#1风洞直径850mm，整个风洞仅有四个螺孔；漯#2风洞直径为900mm，上三连孔孔距从左到右分别为354mm，359mm；英#1风洞直径为900mm，上三连孔孔距从左到右分别为352mm，356mm；英#2风洞直径为900mm，上三连孔孔距从左到右分别为358mm，353mm；该方案携带方便，结构简单，但对风洞的通用规格要求较高，适用于主变压器规格较为统一的变电站。

环形支架是在在风洞腰部，制作扁铁抱箍固定，在抱箍与角铁处向上焊接吊臂并在顶端加装吊环；吊臂中上部向下焊接支撑，增强支架的稳定性；经过测试：漯#1风洞直径为850mm；漯#2风洞直径为900mm；英#1风洞直径为900mm；英#2风洞直径为900mm；该方案支撑更为稳定，但同上半周半圆型一样，对通用规格要求较高，适用于主变压器规格较为统一的变电站。

吊环型分为三吊环型与两吊环型，其中三吊环支架是在靠近风洞两吊环处插入1300mm钢管，在钢管中部焊接吊臂，利用冷却器进油管上吊环通过绳索对吊臂提供拉力；经过测试：漯#1两吊环孔距1020mm，吊孔直径30mm，进油管上有吊环；漯#2两吊环孔距1080mm，吊孔直径35mm，进油管上无吊环；英#1两吊环孔距1090mm，吊孔直径35mm，进油管上有吊环；英#2两吊环孔距1085mm，吊孔直径35mm，进油管上无吊环；该方案支撑稳定，但携带并不方便，所以适用于整体或大规模维修场合。

两吊环支架是在靠近风洞两吊环处插入1300mm钢管，在钢管中部焊接吊臂，在吊臂中部向下垂直焊接可以调节长度的支撑杆，顶在风洞上；经过测试：漯#1两吊环孔距1020mm，吊孔直径30mm，两吊环水平面至风洞距离250mm；漯#2两吊环孔距1080mm，吊孔直径35mm，两吊环水平面至风洞距离170mm；英#1两吊环孔距1090mm，吊孔直径35mm，两吊环水平面至风洞距离260mm；英#2两吊环孔距1085mm，吊孔直径35mm，两吊环水平面至风洞距离170mm；该方案支撑稳定，携带方便，结构简单，通用性好，在实施中可以作为优选方案。

进油管型是在进油管与冷却器连接处，制作扁铁抱箍固定，在抱箍中部横向焊接吊臂，并在顶端加装吊环；经过测试：漯#1主变冷却器进油管至风洞口距720mm；漯#2主变冷却器进油管至风洞口距680mm；英#1主变冷却器进油管至风洞口距710mm； 英#2主变冷却器进油管至风洞口距710mm；该方案结构简单，携带方便，对通用规格要求较高，适用于主变压器规格较为统一的变电站。

变压器龙门架杆柱支架的制作是利用通用扁铁抱箍，在更换风机就近固定，在抱环朝向风机一侧焊接支架并安装吊环；经过测试：漯#1主变龙门架，左、右杆柱距冷却器上位风机风洞口500mm左右；英#2主变龙门架，左、右杆柱距冷却器上位风机风洞口3000mm左右；该方案优点在于脱离了冷却器，不依托原本设备，不受原设备规格限制，适用于需要长期进行维护检修的主变压器附近架设。

风机升降装置包括滑轮式、葫芦式与紧线器式，滑轮式分为单滑轮型与滑轮组型，所述葫芦式分为手拉葫芦型与电动葫芦型，在具体实施的测试阶段；选用各种通用性好予以参考：单滑轮型型号HQG(L)K1-1、起吊值1吨、起吊高度不限、重量3.25kg、价格85元；滑轮组型型号HQG/L3-3.2、起吊值3吨、起吊高度不限、重量19.74kg、价格420元；手拉葫芦型型号TOYO-1、起吊值1吨、起吊高度6米、重量20.95kg 、价格350元；电动葫芦型起吊值1吨、起吊高度6米、重量25kg、价格680元；紧线器式起吊值1吨、起吊高度1.5或3.0m、重量3.2kg、价格205元；综合考虑自重、便携度、造价、省力度、安全性等各种因素，滑轮组型在实施中可以作为优选方案。

所以在具体实施时，本发明上位风机辅助更换装置选用两吊环型风机支架配合滑轮组型升降支架，两吊环型风机支架包括支撑杆以及与其连接的吊臂组件，吊臂组件上设置双牵引环，滑轮组型升降支架包括三轮滑车组，滑车组包括绝缘滑轮，滑车组上设置安全牵引绳。

实施例

作为优选方案的两吊环支架搭配滑轮组，主要可通过一人操作，轻松完成100公斤风机升降、悬停，使更换风机的人数由4人减少到2人；制作流程包括以下步骤：两吊环支架设计；滑轮组选型论证；材料收集准备；两吊环支架制作；支架装配试验；滑轮组组装；现场验证，其中，支架结构如图1所示，包括支撑杆1以及与其连接的吊臂组件2。

首先对作为试验对象的四台主变进行上位风机的数据统计，统计结果如表1所示：

根据表1数据，进行两吊环支架相关设计数据的编写与归纳，如表2所示：

如图2所示，对吊臂组件及支撑杆的长度进行分析设计：吊臂吊环，至上风洞上沿距离，按610mm设计；冷却器吊环至前壁距离90mm，风洞深度280mm，设定吊绳至风洞防护网距离100mm；则吊臂长≈610mm；对支撑杆（OC）长度计算：吊臂（AB）上1/3距离打Φ10.5mm孔，做首选支撑杆连接位置，向下100mm再打Φ10.5mm孔，用作辅助调节；AO=610*2/3=406mm；AC≈430mm；通过三角函数计算，∠OAC=83.9o；支撑杆长度(OC)=559mm；支撑杆选取490mm钢管，将100mm丝杆插入钢管10mm并焊接；在距丝杆上端20mm左右处开10.5mm孔，在开孔两端铰接两块宽30mm、长120mm、厚8mm钢板；并在丝杆下端夹焊两个Φ18mm螺帽，保证丝杆有70mm调整长度，当主变风洞上无防护网安装孔时，无法固定支撑杆，需要在在距风洞口20mm冲孔。

如图3所示，对两吊环支架进行受力分析，设风机重100kg（4台主变冷却器配置的最大重量）；计算得出：CO方向受力为61.38kg；OA方向受力为48.76kg；通过受力计算，可以合理选材、精巧设计；

综合考虑后，两吊环支架设计的经济性分析表，如表3所示：

对滑轮组进行选型设计，对二、三、四轮滑车组进行了计算、分析，如表4所示：

分析结果：综合省力、拉动绳长及班组人员体能状况，最终选用三轮滑车组。

对作为优选的三轮滑车组进行了计算对比，如表5所示：

分析结果：因吨位相同、体积小、重量轻，最终选用绝缘3-3滑轮组。

对起吊绳进行选型，如表6所示：

分析结果：选用三滑轮组，拉力只有风机重量的1/6，即100/6=16.67公斤力；综合操作手感、2.5倍安全系数、价格等，最终选用安全、救生绳（即安全绳），由于起吊距离=4000+390=4390mm，为兼顾其它用途取5000mm；吊绳长度=5*7=35m，牵引绳长15m，因此共需安全绳50m。

最后进行现场验证，将更换装置拿到检修停运的漯#1主变4号冷却器上进行装配验证，将支架与滑轮组放置完毕后，进行上位风机更换作业，一人拉升、一人拉牵引绳防挂碰，到位后，拉升人蹬梯安装风机，轻松完成52公斤风机拉升、悬停。经试验，本装置具有安全性：三次升、降操作，吊臂均无明显晃动；便携性：装置总重10.4kg；牵拉杠拆分后更易携带；通用性：绕轴旋转的固定螺丝、长度可调的支撑杆、吊臂上的双牵拉环及辅助孔的设计共同保证了装置的通用性；易拆装：一人上梯，轻松完成装置的拆、装；风机更换达到：一人操作，轻松完成52公斤风机升降、悬停；另一人完成风机拆、装作业，完全可以满足预期需求，在经济效益方面，利用闲置和报废材料，仅购买安全绳150元；减少用工2人，节省材料费86元、加工费100元、绝缘3-3滑轮组购置费800元；值得广泛推广与使用。

Claims (9)

1.一种强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述更换装置包括风机支架装置与风机升降装置；所述风机支架装置分为本体自架式、设施依托式；所述本体自架式利用冷却器风机本体制作支架，分为风洞型、进油管型与吊环型；所述设置依托式利用风机周边设施制作支架，包括变压器龙门架杆柱支架；所述风机升降装置包括滑轮式、葫芦式与紧线器式，所述滑轮式分为单滑轮型与滑轮组型，所述葫芦式分为手拉葫芦型与电动葫芦型。

2.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述风洞型分为上半周半圆型与环型；所述上半周半圆型是在风洞上半周作半圆形抱环，利用风洞上螺孔固定，并在抱环中间顶部焊接三角形支架，在支架上安装挂钩；所述环型是作两片半圆形抱环，在两片抱环两端打孔，安装螺丝固定后，在抱环中间顶部焊接三角形支架，并在支架上安装挂钩。

3.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述吊环型分为三吊环型与两吊环型；所述三吊环型是在靠近风洞两吊环处插入钢管，在钢管中部焊接吊臂，利用冷却器进油管上吊环通过绳索对吊臂提供拉力；所述两吊环型是在靠近风洞两吊环处插入钢管，钢管中部焊接吊臂，吊臂中下方焊接三角支架，用散热器前壁作为支点的。

4.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述进油管型是制作通用扁铁抱箍，在更换风机就近固定，在抱环朝向风机一侧焊接支架并安装吊环。

5.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述变压器龙门架杆柱支架，是在龙门架杆柱上制作两个环形抱环，在一个抱环朝向风洞一侧焊接水平支架，并利用钢管将水平支架与另一抱环进行焊接以提供支撑。

6.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述单滑轮型是在挂钩加装单滑轮改变拉力方向，所述滑轮组型是在挂钩端加装定滑轮，下端加装动滑轮，形成省力的滑轮组装置。

7.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述手拉葫芦型是在挂钩加装手拉葫芦改变拉力方向，所述电动葫芦型采用微型电机，所述手拉葫芦型与所述电动葫芦型均安装自锁装置，在停止拉动时有自锁功能。

8.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述上位风机辅助更换装置选用两吊环型风机支架配合滑轮组型升降支架，所述两吊环型风机支架包括支撑杆以及与其连接的吊臂组件，所述吊臂组件上设置双牵引环，所述滑轮组型升降支架包括三轮滑车组，所述滑车组包括绝缘滑轮，所述滑车组上设置安全牵引绳。

9.如权利要求1所述的强油风冷主变压器上位风机辅助更换装置，其特征在于：所述上位风机辅助更换装置的制作流程包括以下步骤：两吊环支架设计；滑轮组选型论证；材料收集准备；两吊环支架制作；支架装配试验；滑轮组组装；现场验证。