户外主变安装防坠落悬挂装置的研制--方案论证有分方案QC成果报告.doc

户外主变安装防坠落悬挂装置的研制
金华送变电工程有限公司变电分公司QC小组
前言:
金华送变电工程有限公司变电分公司主要承担着金华电业局110千伏及以上电压等级变电所新建及扩建任务。变电分公司共有89名职工，其中获得工程师/技师中级技术职称的46人，占51.69%。
一、小组简介：
小组概况：
小组名称
金华送变电工程公司变电分公司QC小组
课题类型
创新型
持证率
100%
建立时间
2010-01
注册登记号
SBDQC/2010--01
课题名称
主变安装防坠落悬挂装置的研制
活动
情况
活动日期
2010.1月-9月
活动次数
6次
出勤率
100%
QC小组上年度获奖情况
荣获2010年全国中小企业优秀质量管理小组一等奖；
荣获2010年度全国工程建设优秀质量管理小组二等奖
小组成员表：
姓名
性别
文化程度
职务/职称
职责分工
洪健
男
大专
技师
组长
冯杰亮
男
本科
高技
生产顾问
许哲伟
男
大专
技师
副组长
祝刚
男
本科
工程师
组员
章伟勇
男
本科
技师
组员
许寒冰
男
大专
助工
组员
胡伟彬
男
大专
技师
组员
吴良建
男
硕士
工程师
组员
楼金明
男
大专
技师
组员
方海根
男
中专
技师
组员
冯勇兵
男
大专
技师
组员
俞曦俊
男
大专
技师
组员
陈英华
男
大专
技师
组员
张肖建
男
大专
技师
组员
毛水强
男
本科
助工
组员
制表人：洪健 制表时间：2010年1月1日
二、选题理由
问题的提出
1、变压器上作业属于高处作业
变压器是变电站的主要设备之一。在110千伏及以上电压等级的变电站中的变压器容量大、外形高。110千伏电压等级容量为5万的变压器其底部至主变平台高度为2.87米；220千伏电压等级容量为18万的变压器其底部至主变平台高度为3.59米。（详见下图）
220KV变压器外形图
110KV变压器外形图

根据《国家电网公司电力安全工作规程》第15.1.1条规定，凡在坠落高度基准面2米及以上的高处进行的作业，都应视作高处作业。变压器安装时，本体上有大量的附件和相关设备安装、二次接线检查及保护调试工作，都属于高处作业，作业时必须采取防止坠落的措施。
2、变压器本体上安全活动范围小，无安全带挂点
在变压器本体拉运至现场时，主变压器本体上没有符合“高挂低用”的安全带挂点。特别是220千伏电压等级的变压器平台狭窄，斜度大，作业人员安全活动范围小(详见下图)。在主变压器本体附件安装实际施工中现场无法使用脚手架、高空作业车以及升降平台作为防坠落安全措施，只能采用系挂安全带方式。
变压器本体拉至施工现场
变压器本体就位

主变压器安装过程现有防坠落安全措施的调查分析

3、
3、目前在变压器本体上作业所采用的防坠措施效果不佳
变压器本体安装过程中，多采用在主变本体上加焊临时性保险带挂点或施工人员将保险带直接挂在主变附件上，一是容易对设备造成损害；二是对施工人员牵绊，增加作业风险容易发生意外；三是施工工作点的转移也非常不便，在主变本体上作业人员位置转移时将失去安全保护，有人员高处坠落的风险。这都是主变安装过程中一直存在的现实性问题。
三、确定课题：
为解决这个实际难题，在变压器本体安装过程中有效防止人员高处坠落，确保人员安全，研制一种防高处坠落悬挂装置已迫在眉睫，我们小组确定此次活动的课题为：户外主变安装防坠落悬挂装置的研制
1、实现牢固可靠，装设简单易行，使用灵活方便，人员转移时不失保护。
2、当主变安装人员发生意外时，装置能够确保人身安全，其安全可靠性达到100%。
3、研制的悬挂装置必须完全符合《国网公司电力安全工作规程》15.1.8要求；
四、设定目标：

1、根据《国网公司电力安全工作规程》15.1.8要求：安全带的挂钩可以挂在专门为安全带用的钢丝绳上，并应采用高挂低用的方式。
2、户外型变电站变压器安装环境一般带主变构架结构，具备悬挂装置的安装条件。
3、现电力企业使用的钢丝绳以及安全带安全技术比较成熟，只要正确使用，安全可靠性都能达到100%。

目标可行性分析：

我们确定目标是可以实现的

五、提出方案并确定最佳方案：
小组成员运用“头脑风暴法”针对研制什么类型防高处坠落悬挂装置提出各种方案。并用亲和图归纳整理。
户外主变本体安装防坠落悬挂装置类型亲和图
防坠落悬挂装置悬挂方式
运用PDCA循环，想好了再做
采用水平固定式悬挂便
水平固定式悬挂安装复杂
水平固定式悬挂活动自如
水平固定式悬挂
采用垂直多点固定式悬挂
垂直多点固定式悬挂安装简单
垂直多点固定式悬挂活动范围小
垂直多点固定式悬挂

单点可调式滚轮架

防坠落装置的实用性要在实践中得到体现
要充分利用起来，多试验
积极与兄弟单位进行交流和推广
多进行改进，要求实用美观

根据以上亲和图，我们小组决定从防坠装置悬挂方式以及防坠装置制作材料进行试验和分析：
防坠落装置悬挂方式
垂直多点固定式悬挂

水平固定式悬挂

1、 选择防坠落装置悬挂方式：

制图人：洪健 制图时间：2010年1月12日
（一）首先我们小组根据设想，分别对垂直多点固定式悬挂及水平固定式悬挂绘制草图（如图一、图二）并进行试验分析。
图一，垂直多点固定式悬挂装置示意图

图二，水平固定式悬挂装置示意图

方案名称
垂直多点固定式
水平固定式
钢丝绳选型对比
如图，按照同时在主变压器上工作为3人计算，每一个钢丝绳承受100 kg，根据钢丝绳最小破断拉力： P=8（d×d）可得钢丝绳直径d=3.5mm；
结论：所用钢丝绳规格小，节约成本。
如图，按同时在主变压器上工作为3人计算，斜拉的钢丝绳必须承受300kg重量，根据钢丝绳最小破断拉力： P=8（d×d）可得钢丝绳直径d≈6mm；
结论：所用钢丝绳规格较大，成本高。
安装便捷度对比
如图，将若干根镀锌钢丝绳从主变构架梁上放下至距离主变顶面2米处（高于常人身高），采用卸扣与作业人员的保险带连接，以起到防止主变安装人员高处坠落的作用。
结论：安装繁琐
如图，将一根镀锌钢丝绳从主变构架一端拉至主变构架另一端，高度距离主变顶面2米处（高于常人身高），作业人员保险带直接连接在钢丝绳上，有效防止主变安装人员高处坠落。
结论：安装方便、快捷。
作业人员
活动范围
对比
如图，垂直悬挂的钢丝绳长度有限，作业人员只能在悬挂钢丝绳的附近工作。
结论：作业人员活动范围小。
如图, 作业人员可从主变一端走至另一端，且工作位置转移时不失保护。

结论：作业人员活动范围大
结论
不采用
采用
制表人：洪健 制表时间：2010年3月18日
（二）悬挂方式进一步确认：
1、经过现场试验发现，为了保证斜拉钢丝绳不影响主变附件的安装，必须将钢丝绳高度由原来的2米（高于常人身高）升高至2.5米以上。因为主变油枕高度与主变平台大于2.5米。（详见图3）那么，钢丝绳拉紧后，作业人员无法挂保险带。同时，通过力学分析，钢丝绳在拉紧状态，挂点所承受的力最大。（详见图4）
图4 如图，根据力学公式F1sina+F2sina=G,即F1=F2=G/2sina 从而可知，当α角为900时，F1、F2所受最小的力，反知，当α角接近为00时，F1、F2所受最大的力。

图3为110kV电压等级5万容量的变电器，地面至油枕高度约5.141m，地面至主变平台约2.871m，主变平台至油枕顶部约2.3m。

图5改进后水平可调式悬挂装置示意图
为了克服这一难点，使防坠落悬挂装置更方便、实用，小组成员集思广益，对水平固定式悬挂进行改进，并绘制草图（
详见图5）

制图人：洪健 制图时间：2010年5月12日

2、水平可调式悬挂装置的结构试验分析：
试验分析
特 点
分析结论
1、 制作不锈钢抱箍两付，分别安装在主变左右构架（见示意图）
2、 抱箍一端安装卸扣挂点，另一端安装转角滑轮。
3、 将6MM钢丝绳通过转角滑轮引至构架下端，采用机动绞盘实现钢丝绳松紧调整。
优点：1、通过调节钢丝绳松紧度实现钢丝绳受力角度的调整从而减小承受力，且操作便捷。2、符合保险带“高挂低用”的要求。
缺点：需增加滑轮、绞盘等设备，成本增加。
采用
试验时间：2010年3月18日 地点：220千伏官塘变工程 责任人：章伟勇
制表人：洪健 制表时间：2010年3月18日
结论：通过对垂直多点固定式悬挂以及水平固定式悬挂装置两种方式对比分析，并经过小组对水平固定式悬挂装置结构的改进，我们小组认为水平可调式悬挂装置更具优势。为此我们小组采用此悬挂方式。
（二）选择悬挂装置固定件的材料：
经市场调查，选择出不锈钢材、铝材、铁材3种材料作为悬挂装置固定件的材料进行对比。
水平
可调
防坠
落悬
挂固
定件
研制不锈钢材料水平可调防坠落悬挂固定件

研制铝质材料水平可调防坠落悬挂固定件

研制铁质材料水平可调防坠落悬挂固定件

研制不锈钢材料悬挂装置固定件的试验分析：
试验测算
特 点
分析结论
1、 制作不锈钢固定件，并进行试验。
2、 按照不锈钢密度7.85/cm3 及设计尺寸计算出固定件需材料约10 kg，根据10mm不锈钢期货价3万/吨计算，材料费10×30=300元。
优点：1、表面不生锈。
缺点：1、强度很难达到要求，制作成本高。
强度很难达到要求，造价高，不采用
试验时间：2010年3月18日 试验地点：金华送变电铁塔厂 责任人：章伟勇

研制铝质材料悬挂装置固定件的试验分析：

试验测算
特 点
分析结论
1、 制作铝质固定件，并进行试验。
2、 按照铝密度2.7/cm3 设计尺寸计算出固定件需材料约3.5kg，根据10mm不锈钢期货价2.4万/吨计算，材料费3.5×24=84元。
优点：1、重量轻易安装2、表面不生锈。
缺点：1、材料强度很难达到要求。2、制作难度大，需铸件和车床技术人员协作。
强度很难达到要求，制作难度大，不采用
试验时间：2010年3月18日 试验地点：浙江省昌泰金具厂 责任人：洪健

研制铁质材料悬挂装置固定件的试验分析：

试验测算
特 点
分析结论
1、 制作铁质固定件，并进行试验。
2、 按照铁密度7.9/cm3 及设计尺寸计算出固定件需材料约10 kg，根据10mm不锈钢期货价4千/吨计算，材料费10×4=40元。
优点：1、通过可靠焊接材料强度能够达到要求。2、造价低。
缺点：1、重量重，表面易生锈，但可通过镀锌处理防止生锈。
造价低，生产周期短，更具有价格优势。采用
试验时间：2010年3月18日 试验地点：金华送变电铁塔厂 责任人：冯杰亮
结论：通过对防坠落悬挂装置安装方式以及三种材料制作的固定件进行实验对比分析后，我们小组认为采用铁质材料作为固定件的水平可调式悬挂装置在使用的安全性、经济性及功能性更具优势。为此我们小组认为此方案为最佳方案。
五、制定对策表
根据确定的最佳方案，我们小组制定了以下对策
序号
对 策
目 标
措 施
地 点
时 间
责任人
1
挂点受力分析
确定钢丝绳松紧度，使钢丝绳受力角度能够承受额定重量。
画出受力图，经过力学分析计算出能够承受额定重理的受力角度。
项目室
2010.1.20
冯杰亮
2
卸扣挂点制作并焊接成一体
卸扣挂点尺寸、强度与图纸一致，焊接可靠、牢固
对图纸进行审核，严格按图施工。
金华送变电铁塔厂
2010.1.25
胡伟彬
3
转角滑轮安装
转角滑轮轮滚动自如，强度达到要求
正确安装转角滑轮位置，并采用耐磨型材料，强度达到要求。
金华送变电设备租赁分公司
2010.1 .30
方海根
4
焊接件防锈处理
确保焊接件不生锈
对卸扣挂点、转角滑轮、绞盘底架焊接部位进行敲渣，表面进行处锈处理后进行表面镀锌防锈。
金华岭下朱镀锌厂
2010.2 .2
许哲伟
5
绞盘购置和安装
安装牢固、调整自如，锁扣强度达到要求
绞盘底架安装水平，用M12螺栓紧固绞盘，确保绞盘安装牢固可靠，增加外面机械闭锁，以增强绞盘自动的可靠性。
220kV官塘变
2010.4 .1
冯勇兵
6
装置承重校验及挂接试验
安装便捷、强度可靠、实现保险带“高挂低用”要求，承重达到300kg
在变电所主变安装过程进行试验。
220kV官塘变、110kV汾口变
2010.9.6
洪 健
六、对策实施
根据对策，组织小组成员进行了分步实施。
实施一：
实施项目
实施情况
实施人员
时间
地点
绘制悬挂装置受力图
我们小组绘制了水平斜拉可调式悬挂装置受力图，并进行计算分析，确定材料选型
洪 健
章伟勇
2010.1.20-2010.1.24
项目室

分析说明：绞盘、转角滑轮、卸扣挂点及钢丝绳选用额定承重量为1000kg的产品，设G点需承受300kg重量，即100kg/人，共3人同时工作，由上图可知：G=300kg，F1=F2=1000kg，sina=G/2F1，根据力学公式F1sina+F2sina=G,可得，α=arc sin G/2F1，经计算当α=9°，可承受约312kg重量。从受力曲线图中可知，随着α角的增大，装置所能承受的负荷也增大。所以，如要承载300kg的重量， α≥9°则可实现。

实施效果：通过力学分析，确定了钢丝绳松紧度，为水平斜拉活动式悬挂装置的制作及使用提供科学的依据。

实施二：
实施项目
实施情况
实施人员
时间
地点
卸扣挂点制作并焊接成一体
1、对图纸进行审核，严格按图施工。2、卸扣挂点尺寸、强度与图纸一致，焊接可靠、牢固
胡伟彬
张肖建
2010.1.25-2010.1.26
金华送变电铁塔厂

未焊接前卸扣挂点各部件

将卸扣挂点各部件可靠焊接

焊接完成的卸扣挂点

实施效果：
制作规范，挂点与抱箍焊接可靠，牢固，经试验，承重力符合要求。

实施三：
实施项目
实施情况
实施人员
时间
地点
转角滑轮安装
1、采购耐磨型材料滚轮。
章伟勇
2010.1.30
昌泰五金店
2、正确安装转角滑轮的位置，滚轮滚动自如，强度符合要求
胡伟彬
洪 健
2010.2.5
金华送变电铁塔厂

耐磨型滑轮
正确安装转角滑轮

实施效果：
转角滑轮滚动灵活，钢丝绳走动自如，且轮面耐磨，使用寿命长，强度达到要求。

实施四：

实施项目
实施情况
实施人员
时间
地点
焊接件防锈处理
对卸扣挂点、转角滑轮、绞盘底架焊接部位进行敲渣，表面进行处锈处理后进行表面镀锌防锈。
方海根
2010.3.1
金华岭下朱镀锌厂

防腐镀锌后样式
防腐镀锌前样式

实施效果：
经过防腐镀锌后，可以延长水平斜拉活动式悬挂装置的使用寿命，同时，使悬挂装置既实用又美观。

实施五：
实施项目
实施情况
实施人员
时间
地点
绞盘的购置和安装
购置的绞盘承受重量为1.32T
胡伟彬
2010.1.30
昌泰五金店
绞盘底架安装水平，用M12螺栓紧固绞盘，确保绞盘安装牢固可靠。同时，在绞盘外部增加机械闭锁装置，以增强绞盘止动的可靠性。
冯杰亮
洪健
2010.2.5
220kV官塘变

绞盘试验报告
绞盘内部锁扣
绞盘外部机械闭锁

实施效果：绞盘安装水平，摇手柄操作灵活，锁扣牢固，经试验强度符合要求

实施六
实施项目
实施情况
实施人员
时 间
地 点
装置承重校验及挂接试验
1、 在变电所内进行承重校验；
2、 在变电所主变安装过程进行挂接试验
许哲伟
方海根
2010.9.6
220kV官塘变
110kV汾口变

通过手动绞盘将钢丝绳慢慢收紧，钢丝绳受力角a ＞90，进行承重试验，最终电子称显示305kg，试验成功！

作业人员将保险带副保险挂接至水平斜拉钢丝绳上
作业人员摇动绞盘使钢丝绳缓缓收紧

钢丝绳收紧后实现保险带“高挂低用”的要求且对移动过程有效保护

实施效果：
安装便捷、强度可靠、实现保险带“高挂低用”要求。
七、效果检查：
1、研制的悬挂装置完全符合《国网公司电力安全工作规程》15.1.8要求，即保险带的挂钩挂在专门为安全带用的钢丝绳上，实现保险带“高挂低用”要求。
2、实现牢固安全可靠，装设简单易行，使用灵活方便，主变安装过程有效保障高处施工人员的人身安全。

标准化：

把水平可调式防坠落悬挂装置的设计资料、图纸整理归档，纳入公司标准化管理。

结论：该水平可调式防坠落悬挂装置安装简单、操作简便，移动灵活，便于携带，外观精美，在主变本体上进行附件和相关设备安装、二次接线检查及保护调试工作时，作为安全带的挂点，能够有效防止作业人员高处坠落的措施。
该防坠落装置能够满足110kV、220kV及500kV电压等级带主变构架的变电所主变附件安装时使用，具有应用和推广价值。

水平可调式防坠落悬挂装置已通过公司质安部认可，其使用方法已编入变压器安装专项作业指导书，作为在变压器安装的重要的安全措施之一。

水平可调式防坠落悬挂装置全套图及各部件参数
（1）绞盘 1.32T （2）镀锌钢丝绳 2T
（3）滑轮 2T （4）挂钩 2T

水平可调式防坠落悬挂装置试验报告，破坏力达20.2Kn，满足三人同时作业时的承重要求。

八、总结及下一步打算：
体会：
通过QC活动，完成了主变本体安装防坠落悬挂装置的研制，改变以往主变高处作业安全带使用无处悬挂或者悬挂不可靠给施工人员带来一定的作业风险的窘境。提高了施工人员高处作业的安全系数，确保作业人员安全。同时激发了小组成员的动脑筋想办法的热情，营造了良好的工作氛围，增强了团队的凝聚力。
下一步打算：
随着电力建设的不断发展，GIS组合电气运用已越来越广泛，由于GIS组合电气在安装过程中也属于高处作业，为此，我们小组将《户内GIS组合电气安装防坠落装置的研制》做为下一个QC课题。