高壓電器試驗用移動式安全防護專用平臺設計應用＊

張杰， 楊生澤， 李童， 杜金虎， 盛建華

（甘肅電器科學研究院，甘肅天水 741020）

隨著經濟的發展，高處作業的勞動保護越來越受到人們的重視。從事高壓電器的檢測人員需要在3 米以上的高空進行作業，按高空作業GB／T3608 高處作業分級的定義、分類和安全技術要求規定，應制定勞動安全措施，并做好對操作工人安全工作的管理，以降低勞動事故的發生率［1］。在高壓電器產品的檢測中，面對高空作業，國內外絕大多數試驗站在檢測工作中普遍采用升降機操作，由于升降機平臺尺寸較固定，不能靈活變換長度與寬度，無法有效針對高壓電器尺寸不一、形狀各異等特點，只能作為局部檢測使用，不能提高電器整體測試的工作效率和安全性［2］。

高壓電器試驗用移動式安全防護專用平臺通過了科學合理的規劃和設計，其主要針對高壓電器檢測人員目前在檢測過程中面對的接線難、無安全通道、無防護裝置、引線安全距離不夠等問題進行了設計創新。本文在Solidworks 中搭建了仿真模型，只對平臺的液壓部分和水平移動部分進行了運動仿真。仿真結果驗證了所搭建模型的正確性，這為進一步研究高電壓試驗用檢測平臺的設計應用提供了參考［3］。

1 平臺設計技術難點

高壓電器試驗用移動式安全防護專用平臺主要通過高度升降、長度變換和絕緣防護欄的功能，做到對高壓電器的檢測和檢驗不留盲區和死角，檢驗時更接近本體，更直觀地對本體表面的損傷等缺陷做出正確的判斷和結論。平臺設計主要解決的技術難點如下：

（1）針對高壓電器尺寸不一且形狀各異的特點，要依照試品自動升降高度、自動變換操作平臺長度，對高壓電器高空檢測項目的開展提供安全可靠的設備支撐，做到既方便又實惠。

（2）在高壓電器檢測過程中，需要在檢測對象四周和頂部安裝很多附件，可供試驗人員活動的空間很小，許多試驗和接線只能在頂部完成，屬于高處作業，檢測人員存在較大安全風險。為了滿足檢測人員不同的需求，防護欄采用了多樣性變換，在防護欄上設計了絕緣桿，保證了高壓引線與試驗平臺的安全距離，做到了既安全又省時。

2 平臺設計方案和創新點

結合實際工作情況并分析突破關鍵性技術難點，平臺制定的技術方案如圖1 所示。

圖1 移動式專用平臺技術方案

2.1 液壓系統設計

液壓系統是該平臺的主要部分，工作平臺作業時的自動升降和支腿收放，都是靠泵和液壓缸傳動完成，平臺設計圖如圖2 所示。在該液壓系統設計中，將工作平臺的液壓回路分成平臺升降機構和支腿收放機構。其中升降機構由液壓缸控制，采用定量齒輪泵供油，在平臺工作時，如果出現超負荷運行或者突然斷電時，平臺都設有保護裝置，運行中如果發生過負荷現象，過載繼電器會發生動作。當平臺在上升階段和下降階段出現斷電時，平臺能固定在相應的位置，不會出現突然下落等事故。油流系統中設有安全溢流閥、手動應急液壓源等保護裝置，能保證工作平臺作業時的安全。

圖2 移動式專用平臺設計圖

2.2 防護欄設計

防護欄的設計是高壓電器試驗用移動式安全防護專用平臺的亮點。防護欄的馬腿型結構可根據作業平臺形狀進行變換。根據國標GB／T10055的規定，為了人身和設備的安全，防護欄應裝有機械聯鎖或電氣聯鎖裝置。本平臺使用的組合式防護欄能夠根據高壓電器的形狀自動變換長度，所以在平臺升降階段，防護欄不能操作，處于自鎖狀態，當平臺運行到規定的位置時，防護欄才能開啟變換功能，進行相應的操作，當防護欄開啟變換功能時，平臺不能進行升降，處于互鎖狀態。只有當平臺降到最低位置時，防護欄才能打開，試驗人員才能離開平臺。

2.3 技術創新點

該平臺在研發過程中，打破了各檢測檢驗機構目前普遍采用傳統升降車的特點，主要從以下幾個方面進行了技術創新：

（1）設計自動升降和自動變換長度功能，并使用馬腿型結構。自動升降采用液壓控制，自動變換長度采用電動控制。支腿根據升降平臺的高度可以拆卸，在高度高于3m 時，加裝支腿。

（2）設計可使用于平面型或球形或拱形工作面的自動組合防護欄，在防護欄上面設計絕緣桿。行走底盤前面安裝有兩個萬向輪，可以根據試品的形狀調整方向，配合自動組合式防護欄進行檢測檢驗工作。

（3）該平臺是為高壓電器試驗而設計的機械助手，能做到對高壓電器的檢測檢驗不留盲區和死角，作為高壓電器設備整體檢測檢驗使用。

（4）為了工作方便，平臺設計了專用的絕緣吊鉤和高清攝像儀?？勺鳛楦邏航^緣子、金具、避雷器等試品的試驗工位，而且為高空作業者解決了攜帶工具不方便的問題。

3 平臺仿真過程

依據上述方案，本文首先在Solidworks 中對平臺的液壓部分進行Motion 分析。液壓部分設置界面圖如圖3所示。

圖3 液壓部分設置界面圖

在平臺液壓桿進行驅動設置時，選擇線性馬達。進行人力設置時，按照《電工安全技術操作規程》規定，現場作業時，人員不能少于2 人，所以活動平臺上的工作人員按照2人計算，總共200kg，G＝200×10＝2000N，對活動平臺產生力的方向向上，作用點在活動平臺上。設置引力方向豎直向下，仿真時間設置為5s。得到如圖4、5、6、7 所示的液壓輸出力矩分析圖、液壓線性速度圖、液壓能源消耗圖和活動平臺位移變化曲線圖。

圖4 液壓輸出力矩分析圖

圖5 液壓線性速度圖

圖6 液壓能源消耗圖

圖7 活動平臺位移變化圖

在Solidworks 中對直線運動部分進行分析。直線運動部分采用直線導軌和絲桿，外加步進或伺服電機來驅動，在運動過程中向活動平面施加1900N 的力，Motion 分析中對絲桿進行一次左右運動分析，直線運動設置界面圖如圖8 所示。

圖8 直線運動設置界面圖

力作用在活動平面上時豎直向上，大小為1900N，設置引力方向為豎直向下。設置仿真時間為8s，其中前4s 為向左運動，后4s 為向右運動。仿真得出的馬達力矩、線性位移、線性速度曲線圖分別如下圖9、10、11 所示。

圖9 馬達力矩曲線圖

圖10 線性位移曲線圖

圖11 線性速度曲線圖

從仿真曲線來看，高壓電器試驗用移動式安全防護專用平臺設計結果是可行的，能夠在G＝2000N 的作用力下自動升降和自動變換長度。驗證了本文所搭建的試驗平臺仿真模型的正確性和可靠性［3］。

4 結論

高壓電器檢測檢驗用移動式安全防護專用平臺是高壓電器檢測檢驗行業未來發展不可缺少的設備。本文搭建了基于Solidworks 的仿真模型，對平臺的液壓部分和水平移動部分分別進行了Motion 分析，得出了液壓輸出力矩曲線、活動平臺位移變化曲線、馬達力矩曲線、線性位移和速度曲線。曲線分析表明平臺在位移和速度上有很好的動態性和穩態性，完全能夠滿足設計的預期效果。本文可為其它高壓電器移動式平臺設計提供借鑒。