高铁棘轮补偿装置安装方法.pdf

运行与维护 Running and Maintenance 2023.8 今日制造与升级 113随着中国经济的快速发展，各省市都在筹备修建客专和高铁。棘轮补偿装置是高速铁路接触网系统中重要的组成部分，它的传动效率高达97%以上，发生事故时影响范围小于200m，其作用是调节和控制因温度变化引起的承力索和接触线的自然伸缩，使承力索和接触线的张力和弛度始终处于标准范围内，从而提高整个高速铁路接触网系统的可靠性。1 棘轮补偿装置结构1.1 组成棘轮补偿装置由棘轮底座、棘轮本体、棘轮连接架、补偿绳、平衡轮、双耳楔形线夹、坠砣串（包含坠砣及坠砣杆）和坠砣限制架组成。1.2 工作原理棘轮运行示意如图1所示。678954321495铭牌1.双耳楔形线夹；2.补偿绳；3.棘轮连接架；4.止动垫块；5.制动间隙；6.双头螺杆；7.支架横螺栓组合；8.棘轮；9.平衡轮图1 棘轮运行示意图承力索与接触线棘轮结构完全一致，采用 TB/T20752020电气化铁路接触网零部件标准进行生产，棘轮本体大轮直径566mm，缠绕半径为519mm，小轮直径为170mm，传动比为1 3，传动效率大于97%，补偿绳为50型柔性不锈钢丝绳。在工作状态下，棘齿与止动垫块间止动间隙为15 20mm，确保棘轮可以自由转动，当接触网断线后，棘轮下落，落在制动垫块上，防止坠砣和棘轮继续下落，缩小事故范围，经实验表明，事故范围小于200m。经施工分析，坠砣串距离地面和棘轮底座的高度直接受底座安装高度、坠砣串长度及棘轮大轮补偿尾绳的影响，棘轮大轮补偿尾绳的长度受大轮补偿绳长度及棘轮大轮补偿绳缠绕圈数的影响，棘轮大轮补偿绳缠绕圈数受小轮补偿圈数的影响，棘轮小轮补偿绳缠绕圈数受棘轮小轮补偿绳长度和承力索接触线随温度伸缩变化量的影响。2 棘轮补偿装置计算2.1 补偿绳长度计算承力索接触线受温度变化的伸缩量计算公式为：L=LT（1）式中，为线索线胀系数，承力索接触线线胀系数为0.0000175；L为中锚中心柱至棘轮补偿装置的距离，按跨距测量相加，m；T为施工温度与平均温度差值，。施工温度取施工现场导线温度，因汉十高铁接触网设计最高计算温度为80，最低计算温度为-20，则平均温度为30。通化（2009）-1005接触悬挂下锚安装图中要求最高温度时平衡轮与棘轮之间的间距大于1.5m。查找资料，一般高铁接触网最大半锚段长度为750m。经过计算，在温度达到80时承力索接触线的变化量L=0.0000175750（80-30）=0.66m。棘轮侧轮最大缠绕圈数为4圈，根据安装预留0.5圈的要求，当最高温度时，单边侧轮缠绕的长度 L1=3.53.140.171.87m。经过计算，接触线棘轮侧轮补偿绳最短长度需要8.06m。根据承力索和接触线下锚安装要求，承力索的下锚绝缘子和接触线的下锚绝缘子上下空间对齐，承力索棘轮底座比接触线棘轮底座短0.62m，则承力索侧轮补偿绳的最摘要文章分析了棘轮补偿装置结构、棘轮装置计算、棘轮补偿装置无调整安装工艺要求、棘轮补偿装置存在的问题及控制措施等4个方面内容，并以汉十高铁为例进行研究，为客运专线、高速铁路棘轮补偿装置的安装提供参考。关键词高速铁路；接触网；棘轮；无调整；安装中图分类号U225 文献标志码A高铁棘轮补偿装置安装方法彭伟（中铁十一局集团电务工程有限公司，湖北武汉430070）运行与维护 Running and Maintenance 114 今日制造与升级 2023.8小长度为9.3m。在温度达到80时，坠砣 B 值（坠砣底面距离地面高度）为最小值，棘轮大轮补偿绳缠绕最小圈数为0.5圈。以此为例，根据设计坠砣底面距离基础面的最小距离大于0.3m 的要求，可计算此时大轮补偿绳的长度。根据支柱开孔图，接触线棘轮底座安装高度距离基础面为6.165m，接触线坠砣杆长度为1.65m，按 Q/CR95232018高速铁路电力牵引供电工程细部设计和工艺质量要求，双耳楔形线夹尾绳盘圈直径为0.2m，计划盘圈长度为3圈，需要最小长度为1.3m，则大轮补偿尾 绳 的 最 小 长 度 L2=0.53.140.519+6.615-1.65+1.2-0.36.68m。承力索棘轮安装高度距离基础面为7.306m，承力索坠砣杆长度为1.36m。根据设计要求，承力索坠砣串与接触线坠砣串的顶面对齐。以汉十高铁为例，正线张力为23+28.5kN，通过计算承力索接触线需要的坠砣数量为31块+38块，坠砣厚度为0.035m，经过计算此时承力索坠砣坠砣串距离地面的高度为0.545m。经 过 计 算，L2=0.53.140.519+7.756-1.36+1.2-0.5457.87m。综合考虑汉十高铁实际情况，棘轮补偿绳的长度定为：承力索侧轮补偿绳长度为9.4m，接触线侧轮补偿绳长度为8.2m。承力索大轮补偿绳长度为9.7m，接触线大轮补偿绳长度为8.0m。满足计算最小长度要求。2.2 棘轮无调整安装计算棘轮大轮及侧轮缠绕圈数为4圈，在平均温度30时缠绕圈数均为2圈，则侧轮的棘轮缠绕圈数随温度变化 时 的 计 算 公 式 为：C1=2-L（T0-T）dC1=2-0.0000175L（30-T）0.53。以2圈为中值，补偿绳收放长度计算公式为：=0.0000175L（30-T）。棘轮大轮缠绕圈数计算公式为：C2=4-C1。接触线棘轮安装高度为6.165m，根据坠砣底面与基础面的距离大于0.3m，坠砣顶面距离接触线棘轮中心的间距大于0.82m 的要求，接触线坠砣串包含坠砣38块，则在平均温度时，接触线坠砣顶部距离基础面的高度 h0=6.165-（hmin+hmax）/2=6.165-（0.82+6.165-1.3-0.3）/2=3.4725m。接触线 B 值随温度变化时，计算公式为：B1=h0+3L（T0-T）-0.03538=2.1425+0.0000525L（30-T）。由于承力索坠砣顶面与接触线坠砣顶面平齐，则承力索坠砣 B 值计算公式为：B2=B1+0.0357=2.3875+0.0000525L（30-T）。接触线坠砣杆长度为1.65m，接触线大轮补偿绳尾绳有效长度（不含回头）为：L1=L1-3.140.519C2-（h-B1-1.65）=8-1.63C2-6.165+B1+1.65=3.485-1.63C2+B1。承力索坠砣杆长度为1.36m，经计算承力索大轮补偿尾绳有效长度为：L2=L2-3.140.519C2-（h-B2-1.36）=9.5-1.63C2-7.756+B2+1.36=3.349-1.63C2+B1。3 棘轮补偿装置无调整安装工艺要求3.1 棘轮底座安装（1）棘轮底座安装前下锚拉线预先安装到位，安装前检查棘轮底座及连接螺栓的规格型号、质量是否符合设计标准要求，配件是否齐全。（2）利用吊机将棘轮底座吊到支柱预留开孔位置；通过连接螺栓将底座本体连接在 H 型钢支柱侧面上，并保证所有连接底板在一个垂直面上，预紧螺栓；将上部角钢、下部角钢用螺栓与底座本体4块底板连接，调整位置使棘轮底座连接角钢相对于支柱对称，上下连接孔中心铅垂，上下底座连接角钢内侧间距保证503mm，预紧固螺栓。（3）用螺栓将连接横板底座本体连接，保证中心对称，采用力矩扳手紧固力矩。（4）保证上下底座连接角钢内侧间距为503mm；保证棘轮装置的安装孔位在同一铅垂线上，不会发生偏斜现象。采用扭矩扳手紧固，并拧紧副螺母。M20的螺栓紧固力矩为130Nm，M16的螺栓紧固力矩为70Nm。3.2 棘轮补偿绳安装（1）利用手持红外测温仪测量线材温度，利用钢卷尺测量中锚中心柱与补偿装置之间的距离，测量方法采用按跨距测量累加方式，与设计图纸进行校对，复核无误后输入 Excel 表中进行计算。（2）将补偿绳计算结果采用10m 钢卷尺进行测量，并进行标记，选用正确的补偿绳长度。（3）现场采用支架辅助支撑棘轮本体，便于缠绕。（4）大轮补偿绳安装。先将补偿绳整体顺直，通过计算，将大轮补偿绳圈数、对应的缠绕长度、尾绳有效长度进行标记，始端考虑80mm 回头并同时标记，然后补偿绳从大轮孔向楔形外壳穿入，套上2个线头夹子。套上楔子，绳头穿过2个线头夹子并使线头夹子靠近楔子，压扁线头夹子夹紧补偿绳保证楔子不会脱落。采用橡胶锤敲击将楔子装在轮体楔套中，过程中保证棘轮装置补偿绳不破损、变形。补偿绳尾端标记处装上双耳楔形线夹，转动大轮缠绕补偿绳至计算圈数。按顺序排列，防止绳股盘圈之间交错引起跳槽。完成后用铁丝将补偿绳及尾端双耳楔形线夹和本体扎牢，以免在安装时发生散乱。（5）侧轮补偿绳安装。先将补偿绳整体顺直，通过计算，将侧轮补偿绳圈数、对应的缠绕长度在两端用记运行与维护 Running and Maintenance 2023.8 今日制造与升级 115号笔标记，采用大轮补偿绳类似安装方式安装补偿绳，完成后转动侧轮缠绕补偿绳至计算圈数。按顺序排列，防止绳股盘圈之间交错引起跳槽。完成后安装平衡轮，并用铁丝将平衡轮及补偿绳绑扎在本体上，以免在安装时发生散乱。安装时平衡轮螺栓销的螺母不拧紧，否则影响平衡轮转动。3.3 棘轮本体安装（1）棘轮本体安装时，提前拆开包装，检查棘轮在运输或装卸过程中有无质量问题。棘轮转动灵活性是否无碍，补偿绳有无质量缺陷，相关配件是否齐全。（2）将棘轮本体连接到棘轮制动架上，利用吊车起吊到安装位置；棘轮本体安装到下锚底座上，使棘轮卡在制动卡块上。将双头螺栓从上部依次穿入固定角钢、连接架、垫片、固定角钢、调整板，用力矩扳手拧紧双头螺栓销下端螺母，并安装开口销。（3）解开大轮及侧轮补偿绳捆绑铁丝，再次检查大轮和侧轮的圈数是否正常，大轮尾绳长度是否合格，准备安装坠砣串。抬棘轮使棘轮可自由转动；拉开平衡轮使其转动，同时再次检查补偿绳是否按顺序排列在对应轮槽中，然后放开棘轮卡在制动卡板上。3.4 坠砣串安装（1）在坠砣串安装前，对坠砣串进行配重，严格按照设计要求进行配重，坠砣串整体质量偏差小于1%，同一锚段两串坠砣串质量偏差小于1%，配重时利用电子秤进行称重并标记。（2）配重好的坠砣串采用坠砣框送至现场并利用吊车进行辅助安装，安装过程中严格控制坠砣串不与支柱碰撞，且坠砣杆不发生弯曲。3.5坠砣限制架安装（1）检查坠砣限制架规格型号、质量是否符合安装要求，清点配件。坠砣限制架位置和导管长度注意与支柱开孔相匹配，不得混用。（2）安装时应先将限制支架用螺栓固定在支柱上，然后固定限制导管，并保证限制导管铅垂。4 棘轮补偿装置存在的问题及卡控措施4.1 棘轮底座与支柱不密贴棘轮底座安装时底座螺栓未按要求交叉循环紧固，造成承力索接触线架设施工完成棘轮受力有棘轮底座与支柱不密贴，间隙过大。解决措施：棘轮底座安装时，底座螺栓紧固顺序严格按照要求交叉循环紧固，并将力矩紧固至标准值。4.2 锚柱发生弯曲变形锚柱在承力索接触线架设完成后发生受力变形，产生原因有：承力索接触线的下锚拉线受力不均，导致承力索接触线棘轮底座位置支柱受力情况不一致，导致支柱变形。锚柱整正时，基础螺栓未按要求与支柱法兰盘密贴，造成支柱在受力后产生变形。解决措施：针对，在拉线安装完成后，要调整 UT耐张线夹螺栓外露，确保承力索、接触线的拉线处于受力状态，不合格时应拆除重新安装。针对，在支柱整正时，斜率达标后，一定要检查所有螺母是否与支柱法兰盘密贴，螺母紧固力矩是否符合要求。4.3 坠砣限制架与坠砣串偏磨承力索接触线架设完成后，坠砣限制架与坠砣串偏磨，造成棘轮装置不能正常运转，原因是支柱整正时锚柱斜率不合格，造成受力后坠砣串与坠砣限制架之间的距离不足。解决措施：支柱整正时严格按照设计及验收标准中关于斜率的标准进行整正，验收无误后进入下一工序施工。4.4 平衡轮偏斜角度过大接触线的平衡轮在受力后偏斜角度过大，大于要求的极限值15，产生的原因有：接触线配盘预留长度不足，导致下锚处接触线未经过张力盘及矫直器拉伸，接触线偏斜导致平衡轮偏斜。接触线下锚时平衡轮与下锚连接件直接连接，受力后导致平衡轮偏斜。解决措施：针对，在进行接触线配盘时综合考虑恒张力放线车型号，确保配盘预留正确。针对，接触线下锚时采用辅助工具将平衡轮包裹，使受力瞬间平衡轮不偏斜。4.5 棘轮制动间隙不合格承力索接触线棘轮在受力后制动间隙不合格，偏小时会对补偿绳造成磨损，偏大时棘轮故障时的制动效果会大大降低甚至消除。原因是承力索接触线架设完成后，未对棘轮制动间隙进行调整。解决措施：承力索接触线架设完成后，应立即对制动间隙进行调整，调整标准为15 20mm。5 结束语棘轮补偿装置的安装是高速铁路施工中至关重要的一道工序，以往的棘轮补偿装置的安装均采用先施工后调整的方式进行，过多的调整会造成施工周期的延长，同时反复的调整工作会增加现场施工安全风险。文章通过对棘轮装置结构及相关影响因素的研究，拟（下转第118页）运行与维护 Running and Maintenance 118 今日制造与升级 2023.8燃气锅炉减温水调节阀的精度，保持热网蒸汽温度稳定在额定温度300左右。3.2 合理开拓供热市场公司热用户主要集中于热网中后段，且热用户用量偏小。一般来说，离热网主管道越远的用户，为其输送蒸汽所造成的热损越严重，尤其在冬天更为严重。针对公司目前情况，应积极开发附近的热用户，提高热网的热负荷。对于偏离热网管道较远或小规模热用户，可推荐其就近寻找热源，或通过协商承担相应的管损从而保证供热的综合效益。3.3 科学选用流量计、二次仪表和热用户侧供热管道公司目前燃气锅炉蒸汽出口流量计和供热首站出口流量计存在偏差，为保证计量的准确性，应明确造成偏差的原因，根据供热的实际情况选择合适的流量计。同时也应提高热用户侧流量计的精度，根据热用户的实际情况选用能够对蒸汽流量进行精确计算的高质量计量仪器。对于小流量或远距离热用户，热用户侧供热管道应选用满足其用量的小管径管道。3.4 加强热网的监管力度，强化维护工作公司供热管网昼夜热负荷相差较大，由于夜间流量较小，且部分热用户非连续性用汽，容易造成供热管道底部积水，当白天供热流量突增时极易造成水冲击现象，从而对供热管道的安全造成威胁。因此需要强化对热网管道的管理，制订合理的小修、中修和大修计划，强调热用户开关阀门时一定要缓慢操作，避免误操作导致供热管道出现跑冒滴漏现象。公司热网目前的保养维护工作主要包括日常的定期检查，末端无热用户时关断热网后端隔离手动阀，年底停运热网后定期进行低压管道地埋管的疏水和未投运的中压管道每半年检查放置其中的防腐试片。3.5 强化热用户计量仪表管理，严厉打击偷汽盗汽行为（1）合理制定热用户计量仪表的校验方案，定期校验核对表计的准确度。（2）对仪表信号线、仪表箱加装屏蔽装置，防止热用户对表计进行干扰。（3）加强与地方政府沟通，严厉打击偷汽盗汽行为，提高企业威信力。4 结束语热网管损是每一个相关企业都重视的问题，它不仅关乎企业的经营利润，还与国家倡导的节能减排政策息息相关。通过对供热管损的成因分析提出了相关的措施和建议，为公司的经营管理提供了一定的理论依据。管损的成因多种多样，只要把握住其中的要点，一定能够有效控制供热管损。参考文献1 杨洋.长距离蒸汽供热管损的形成及防治J.设备管理与维修，2018（4）：53-54.2 黄柳燕，杨冰彬.蒸汽供热管线管损原因及解决方法J.大科技，201（11）：247-248.作者简介叶士鹏（1995），男，安徽六安人，本科，助理工程师，主要研究方向为燃机电厂节能降耗。（上接第115页）在安装前经过精细的测量及计算，将棘轮缠绕圈数、尾绳长度、坠砣串质量预先调整到位，实现一次安装成型，避免后期多次调整，规避调整带来的安全质量风险，实现无调整施工，加快现场施工进度，节约施工周期，为今后的客运专线、高速铁路的棘轮补偿装置的安装提供参考。参考文献1 中国铁路总公司.高速铁路电力牵引供电工程细部设计和工艺质量标准：Q/CR95232018S.北京：中国铁道出版社，2018.2 国家铁路局.高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准：TB/T107582018S.北京：中国铁道出版社，2018.3 胡志华.客运专线棘轮补偿装置的计算及施工的探讨J.电气化铁道，2011，22（3）：33-35.4 龙浩畅.高速铁路接触网棘轮补偿装置安装调整J.铁路技术创新，2011（1）：46-48.作者简介彭伟（1991），男，四川射洪人，本科，工程师，主要研究方向为高速铁路电气化。