CN108797664A - 一种螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，包括顶升调节装置和电控装置；顶升调节装置包括支撑外壳、螺旋杆、螺母、承载座和螺旋杆驱动电机；电控装置包括控制器、倾角传感器、顶升位置传感器、报警发射模块，倾角传感器设置在输电铁塔塔脚的安装底板上，顶升位置传感器设置在顶升液压缸上，控制器分别与电池组、倾角传感器、顶升位置传感器、螺旋杆驱动电机、报警发射模块电连接，报警发射模块与上层控制计算机电连接。本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统可以在实现稳固支撑输电铁塔的前提下实现减小输电铁塔倾斜扶正的工作量和施工人员的劳动强度，特别适用于大型输电铁塔的不均匀沉降调节。

Description

一种螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统

技术领域

本发明涉及一种不均匀沉降调节系统，具体是一种适用于对输电铁塔的不均匀沉降进行自动调节的螺旋顶升式自动调节系统，属于电力设备维护技术领域。

背景技术

为实现承受某一空中载荷、通讯或其他功能而架设的独立式的钢结构物统称为铁塔，输电线路铁塔简称输电铁塔或电力铁塔，是用于支撑、承载输电线路的空间桁架结构的铁塔，通常包括塔头、塔身和塔腿三大部分，一般是采用角钢、钢板或钢管部件制作，采用螺栓连接和焊接连接组合连接而成。

输电铁塔通常通过地基固定安装在地面上，输电线路安全可靠、耐久地运行起决定作用的是输电铁塔地基，其作用是为了保证杆塔在各种外力因素的下能够不倾覆、不下沉和不上拔，因此对输电铁塔地基的承载能力和稳定性因素的探究具有重要的意义。

大型的输电铁塔的地基通常为了便于施工、节约成本而制作成分体结构，即只在每个塔腿下方设置地基，但由于近年来煤矿开采、输电铁塔附近建筑不合理的施工等原因易使地表发生不均匀沉降，这种地表不均匀沉降对输电铁塔的稳定性造成巨大威胁，输电铁塔一旦遭遇地表不均匀沉降主要表现为塔身歪斜移动、塔身变形失稳、输电线与地面安全距离缩短，严重的甚至会导致倾覆倒塔、断线等重大安全事故，不仅具有极大的安全隐患、而且将直接影响电力的正常供应。

目前，处理输电铁塔不均匀沉降的常见方法有基础移位、千斤顶顶升扶正等方法；基础移位即是将输电铁塔整体更换基础；千斤顶顶升扶正是采用千斤顶将输电铁塔进行顶升后通过在塔脚底部增加一定厚度的支撑垫板的方式。这种传统的处理方法均采用人工操作的方式，不仅施工要求高、工器具用量大，而且现场布置较复杂、工作量和施工人员劳动强度都比较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，能够实现自动调节，可以在实现稳固支撑输电铁塔的前提下实现减小输电铁塔倾斜扶正的工作量和施工人员的劳动强度，特别适用于大型输电铁塔的不均匀沉降调节。

为实现上述目的，本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统包括顶升调节装置和电控装置；

所述的顶升调节装置包括支撑外壳、螺旋杆、螺母、承载座和螺旋杆驱动电机；支撑外壳是开口向上的桶型结构，桶型结构竖直方向固定设置在输电铁塔基础内部；螺旋杆竖直设置在支撑外壳的内部，螺旋杆的底端通过轴承架设安装在支撑外壳上、顶端通过轴承架设安装在支撑导向座上；螺母与螺旋杆螺纹配合并旋接在螺旋杆上，螺母的顶端面上还设有与其同心固定安装的顶升套，顶升套的顶端面固定安装在承载座的底端面上；承载座的中心位置设有与支撑导向座外形尺寸配合的导向孔，承载座通过导向孔套接在支撑导向座上，承载座的顶平面上对应输电铁塔塔脚安装底板安装孔的位置设有多个塔脚安装螺栓，承载座通过塔脚安装螺栓与输电铁塔塔脚固定连接；螺旋杆驱动电机固定安装在支撑外壳内部，且螺旋杆驱动电机通过传动机构与螺旋杆连接；

所述的电控装置包括控制器、电池组、倾角传感器、顶升位置传感器、报警发射模块、顶升判断回路、顶升控制回路、报警控制回路，倾角传感器设置在输电铁塔塔脚的安装底板上，顶升位置传感器设置在螺母上，报警发射模块包括位置定位模块和报警模块，控制器分别与电池组、倾角传感器、顶升位置传感器、螺旋杆驱动电机、报警发射模块电连接，报警发射模块与上层控制计算机电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置的电池组是可充电电池组，电控装置还包括太阳能集电板和太阳能充电保护控制回路，太阳能集电板分别与控制器和可充电电池组电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置的电池组是可充电电池组，电控装置还包括风力发电机构和风力充电保护控制回路，风力发电机构分别与控制器和可充电电池组电连接。

作为本发明的进一步改进方案，螺旋杆与螺母之间的配合螺纹采用梯形螺纹。

作为本发明的优选方案，螺旋杆的下部、位于螺母下方的位置设有与螺旋杆同轴固定连接的传动齿轮，螺旋杆驱动电机的中轴线与螺旋杆的中轴线平行设置、且螺旋杆驱动电机的动力输出端通过主动齿轮与传动齿轮啮合配合连接。

作为本发明的进一步改进方案，承载座的导向孔内表面与支撑导向座的外表面之间还设有沿承载座的导向孔轴向方向设置的配合导向滑移结构。

与现有技术相比，本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统由于采用控制器进行微电脑控制，通过设置在输电铁塔塔脚安装底板上的倾角传感器和设置在螺母上的顶升位置传感器的反馈可以实现控制器控制螺母的自动升降，进而实现自动调节输电铁塔的不均匀沉降量，当至少两件螺母的顶升位置传感器反馈螺母已到达行程极限时，控制器才通过报警发射模块向上层控制计算机发射报警信号和位置信号通知工作人员进行现场处理，可以在实现稳固支撑输电铁塔的前提下实现减小输电铁塔倾斜扶正的工作量和施工人员的劳动强度，特别适用于大型输电铁塔的不均匀沉降调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明顶升调节装置的结构示意图。

图中：1、顶升调节装置，11、支撑外壳，12、螺旋杆，13、螺母，14、顶升套，15、传动齿轮，16、支撑导向座，17、承载座，18、螺旋杆驱动电机，2、电控装置，21、倾角传感器，22、顶升位置传感器，3、输电铁塔基础，4、输电铁塔塔脚。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统包括顶升调节装置1和电控装置2。

如图2所示，所述的顶升调节装置1包括支撑外壳11、螺旋杆12、螺母13、承载座17和螺旋杆驱动电机18；支撑外壳11是开口向上的桶型结构，桶型结构竖直方向固定设置在输电铁塔基础3内部；螺旋杆12竖直设置在支撑外壳11的内部，螺旋杆12的底端通过轴承架设安装在支撑外壳11上、顶端通过轴承架设安装在支撑导向座16上；螺母13与螺旋杆12螺纹配合并旋接在螺旋杆12上，螺母13的顶端面上还设有与其同心固定安装的顶升套14，顶升套14的顶端面固定安装在承载座17的底端面上；承载座17的中心位置设有与支撑导向座16外形尺寸配合的导向孔，承载座17通过导向孔套接在支撑导向座16上，承载座17的顶平面上对应输电铁塔塔脚4安装底板安装孔的位置设有多个塔脚安装螺栓，承载座17通过塔脚安装螺栓与输电铁塔塔脚4固定连接；螺旋杆驱动电机18固定安装在支撑外壳11内部，且螺旋杆驱动电机18通过传动机构与螺旋杆12连接。通过控制螺旋杆驱动电机18的旋转动作可以实现驱动螺旋杆12旋转、进而实现螺母13沿螺旋杆12上下移动使承载座17升起或落下。

所述的电控装置2包括控制器、电池组、倾角传感器21、顶升位置传感器22、报警发射模块、顶升判断回路、顶升控制回路、报警控制回路，倾角传感器21设置在输电铁塔塔脚4的安装底板上，顶升位置传感器22设置在螺母13上，报警发射模块包括位置定位模块和报警模块，控制器分别与电池组、倾角传感器21、顶升位置传感器22、螺旋杆驱动电机18、报警发射模块电连接，报警发射模块与上层控制计算机电连接。

本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统安装在输电铁塔底部使用时，顶升判断回路始终工作，倾角传感器21实时向控制器反馈四件输电铁塔塔脚4的水平位置状态，当某一输电铁塔塔脚4安装底板上的倾角传感器21反馈该输电铁塔塔脚4的倾角超出设定值时，顶升控制回路开始工作，控制器发出指令控制该输电铁塔塔脚4底部的螺旋杆驱动电机18正向旋转动作使螺母13沿螺旋杆12向上移动，螺母13移动过程中通过顶升套14将承载座17顶起，承载座17被顶升的过程中通过导向孔相对于支撑导向座16向上移动，直至该输电铁塔塔脚4的倾角恢复至设定值范围内后停止螺旋杆驱动电机18的动作；当螺母13上的顶升位置传感器22反馈该螺母13已到达行程极限时(即该螺母13已无法继续上移时)，控制器发出指令控制其他三件输电铁塔塔脚4底部的螺旋杆驱动电机18反向旋转动作、直至各输电铁塔塔脚4的倾角恢复至设定值范围内；当至少两件螺母13的顶升位置传感器22反馈螺母13已到达行程极限时(即螺母13已无法上移或下移时)，报警控制回路开始工作，控制器通过报警发射模块向上层控制计算机发射报警信号和位置信号，通知工作人员进行现场处理。

为了实现电控装置2的电池组的持续工作，作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置2的电池组是可充电电池组，电控装置2还包括太阳能集电板和太阳能充电保护控制回路，太阳能集电板分别与控制器和可充电电池组电连接。太阳能集电板可通过太阳能充电保护控制回路对可充电电池组进行充电，以保证电控装置2的正常工作。

针对处于风能丰富地域的输电铁塔，为了实现电控装置2的电池组的持续工作，作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置2的电池组是可充电电池组，电控装置2还包括风力发电机构和风力充电保护控制回路，风力发电机构分别与控制器和可充电电池组电连接。风力发电机构可通过风力充电保护控制回路对可充电电池组进行充电，以保证电控装置2的正常工作。

为了防止被顶升的承载座17再次回落，作为本发明的进一步改进方案，螺旋杆12与螺母13之间的配合螺纹采用梯形螺纹。梯形螺纹具有自锁功能，因此可以防止被顶升的承载座17再次回落。

螺旋杆驱动电机18可以采用与螺旋杆12同轴连接的方式，也可以采用通过齿轮啮合连接实现并列平行连接的方式，由于前者在螺旋杆12轴向方向上需要占用过多的安装空间、进而造成输电铁塔基础3需要较深的制作深度，不便于安装，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，螺旋杆12的下部、位于螺母13下方的位置设有与螺旋杆12同轴固定连接的传动齿轮15，螺旋杆驱动电机18的中轴线与螺旋杆12的中轴线平行设置、且螺旋杆驱动电机18的动力输出端通过主动齿轮与传动齿轮15啮合配合连接。

为了防止螺旋杆12旋转动作过程中支撑导向座16在承载座17的导向孔内部发生旋转、进而影响螺旋杆12旋转动作的稳定性，作为本发明的进一步改进方案，承载座17的导向孔内表面与支撑导向座16的外表面之间还设有沿承载座17的导向孔轴向方向设置的配合导向滑移结构，配合导向滑移结构可以是导向键与键槽的配合结构，也可以是花键配合结构。

本螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统由于采用控制器进行微电脑控制，通过设置在输电铁塔塔脚4安装底板上的倾角传感器21和设置在螺母13上的顶升位置传感器22的反馈可以实现控制器控制螺母13的自动升降，进而实现自动调节输电铁塔的不均匀沉降量，当至少两件螺母13的顶升位置传感器22反馈螺母13已到达行程极限时，控制器才通过报警发射模块向上层控制计算机发射报警信号和位置信号通知工作人员进行现场处理，可以在实现稳固支撑输电铁塔的前提下实现减小输电铁塔倾斜扶正的工作量和施工人员的劳动强度，特别适用于大型输电铁塔的不均匀沉降调节。

Claims (6)

1.一种螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，包括顶升调节装置(1)和电控装置(2)；

所述的顶升调节装置(1)包括支撑外壳(11)、螺旋杆(12)、螺母(13)、承载座(17)和螺旋杆驱动电机(18)；支撑外壳(11)是开口向上的桶型结构，桶型结构竖直方向固定设置在输电铁塔基础(3)内部；螺旋杆(12)竖直设置在支撑外壳(11)的内部，螺旋杆(12)的底端通过轴承架设安装在支撑外壳(11)上、顶端通过轴承架设安装在支撑导向座(16)上；螺母(13)与螺旋杆(12)螺纹配合并旋接在螺旋杆(12)上，螺母(13)的顶端面上还设有与其同心固定安装的顶升套(14)，顶升套(14)的顶端面固定安装在承载座(17)的底端面上；承载座(17)的中心位置设有与支撑导向座(16)外形尺寸配合的导向孔，承载座(17)通过导向孔套接在支撑导向座(16)上，承载座(17)的顶平面上对应输电铁塔塔脚(4)安装底板安装孔的位置设有多个塔脚安装螺栓，承载座(17)通过塔脚安装螺栓与输电铁塔塔脚(4)固定连接；螺旋杆驱动电机(18)固定安装在支撑外壳(11)内部，且螺旋杆驱动电机(18)通过传动机构与螺旋杆(12)连接；

所述的电控装置(2)包括控制器、电池组、倾角传感器(21)、顶升位置传感器(22)、报警发射模块、顶升判断回路、顶升控制回路、报警控制回路，倾角传感器(21)设置在输电铁塔塔脚(4)的安装底板上，顶升位置传感器(22)设置在螺母(13)上，报警发射模块包括位置定位模块和报警模块，控制器分别与电池组、倾角传感器(21)、顶升位置传感器(22)、螺旋杆驱动电机(18)、报警发射模块电连接，报警发射模块与上层控制计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，所述的电控装置(2)的电池组是可充电电池组，电控装置(2)还包括太阳能集电板和太阳能充电保护控制回路，太阳能集电板分别与控制器和可充电电池组电连接。

3.根据权利要求1所述的螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，所述的电控装置(2)的电池组是可充电电池组，电控装置(2)还包括风力发电机构和风力充电保护控制回路，风力发电机构分别与控制器和可充电电池组电连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，螺旋杆(12)与螺母(13)之间的配合螺纹采用梯形螺纹。

5.根据权利要求1或2或3所述的螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，螺旋杆(12)的下部、位于螺母(13)下方的位置设有与螺旋杆(12)同轴固定连接的传动齿轮(15)，螺旋杆驱动电机(18)的中轴线与螺旋杆(12)的中轴线平行设置、且螺旋杆驱动电机(18)的动力输出端通过主动齿轮与传动齿轮(15)啮合配合连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的螺旋顶升式输电铁塔不均匀沉降自动调节系统，其特征在于，承载座(17)的导向孔内表面与支撑导向座(16)的外表面之间还设有沿承载座(17)的导向孔轴向方向设置的配合导向滑移结构。