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项目年度编号
1400201244
中图分类号
TM726
成果公布年份
2012
成果简介
立项背景：随着国民经济的不断发展，对电力的需求不断增大，大大促进了电源、电网建设的发展。根据国家十一五长期规划、能源发展战略、节约型社会建设等国家重点发展规划的要求，为创建节约型能源体系，电力行业在电源建设中采取上大压小的战略，集中发展600MW、800MW、900MW、1000MW及以上装机容量的发电机组；为大力发展清洁能源，利用水利资源，建设了举世瞩目的三峡水电工程；为解决中国资源分布不均、电力需求不对称的现状，大力发展高电压输电，进行了1000KV交流、±800KV直流特高压工程的建设。上述各种工程在近年的电力工程中占据举足轻重的位置，为中国未来很长一段时间的电力行业的发展奠定了基础，其中百万千瓦级以上超超临界火电机组、三峡水电、特高压输电线路等工程均为国家重点工程项目，创造了多项世界第一。详细技术内容：随着国内外电力工程基本建设的发展以及电源、电网电压等级的不断提升，国内配套电力建设施工技术及装备的水平也在不断提升。电力建设施工技术及装备的研究及应用是为解决国内各种电力建设施工的难题而启动的，该项目覆盖了电源建设所有大型设备安装、电网建设中从变电站建设到输电线路建设的整个建设流程，将电力建设施工中的施工装备、施工工艺以及相关的技术标准和指导性文件进行了有机的融合、合理的配置，创新性的研究出了电力建设施工技术及装备。青藏直流输电线路建设及输电线路抗冰抢修用施工工艺，电网安装建设施工工艺可完全满足电网安装建设的需要，为中国电网建设的发展提供的可靠的技术支撑。根据中国抢修架空输电线路事故所用施工技术、设备及工器具和国外施工经验编写的。主要内容包括事故分析、抢修方案制订、物料运输工艺及所用工器具、基础施工工艺及所用工器具、杆塔组立施工工艺及所用设备和工器具、架线施工工艺及所用设备和工器具、附件安装及所用工器具。该手册对国内外先进、优质的施工设备和工器具进行了详细汇编，对尽快消除架空输电线路事故，恢复架空输电线路的正常运行起到指导和帮助作用。主要技术创新点：(1)液压提升系列装置起重能力强，单顶最大起重能力达500t，可根据情况进行多点同步提升；设备体积小可利用现有平台或者独立设计支撑结构作为承载基础，空间适应性极强，可胜任大型起重设备无法施工的环境；承载安全性高，可实现长时间悬停；其组合性、空间适应性、带载悬停的特性是其他大型起重设备所不具备的。该设备属国内首创，填补国内空白，被列入北京市重点新产品目录及国家科技部《国家级科技成果重点推广计划》，达到国际先进水平。(2)液压顶升系列装置单顶最高可达70t，可实现竖直顶升起重形式的运用，并可在同一竖直平面内实现多层载荷的安装和长期带载升降运行及调整，承载安全性高，具有可随时进行施工对象的升、降转换，并可实现长时间带载悬停的特点，该设备为国内首创，填补了国内外此领域的设备和施工技术空白，达到国际领先水平。(3)液压顶推系列装置单个顶推力可达100t，安装方便、安全可靠、卡紧装置简单，采用机械方式提供顶推反作用力，且不受油污环境影响，特别适合于超大、超长、超重的大型设备的水平移运，该装置填补了国内大型设备安装领域的空白，达到国内领先水平。(4)液压爬升系列装置单点最高顶升力可达100t，可解决特殊环境下重物起升难题，装置安装方便、空间要求低、冲击载荷小，可在竖直平面内任意爬升或者下降，可实现长时间带载悬停，且处于悬停状态时为机械自卡紧，承载安全性高，该设备达到国内领先水平。(5)液压张紧系列装置张紧能力强，可用于长细比特别大的超长超大件的斜向张紧使用，可代替类似三峡建设等大型工程建设中的普通缆风绳，降低了超长大型设备的基础建设施工难度，有效降低工程建设投资，张紧状态安全性高，该设备达到国际先进水平。(6)多功能组合架构应用范围广、场地适应强，具有系列化、多功能和组合形式多样的特点，可多种高度和跨度任意组合满足多种施工安装要求，单件均采用标准节形式，易于拼装和运输，有效降低工程成本，该成果填补了国内大型设备安装领域的空白，达到国内领先水平。2、电网安装建设(1)组塔专用塔式起重机通过钢丝绳软附着形式附着于塔身内部，采用无平衡臂形式，动臂最大仰起角度达88°，起升机构内置，实现了塔身内部自拆卸装拆，提升了中国输电线路铁塔组立施工技术水平，达到国际先进水平。(2)牵引机、张力机是配套的大型专用液压传动设备，具有的输出力大、1700mm以上双摩擦卷筒直径张力机属首创，填补了国内外空白；液压电控装置实现了多分裂导线的同步展放；可靠的制动性能、平稳的牵引力和制动张力操作系统、灵敏的安全装置为施工安全和施工质量提供了保障，达到国际先进水平。(3)系列化抱杆研制出了输变电线路组塔用施工抱杆及输电线路抢修用施工抱杆，该系列抱杆具有大长细比、钢铝最佳比例、头部可水平回转、钢铝组合式标准节、可快速拆装等特点，是输电线路施工中的必备工器具，达到国际先进水平。(4)直升机物料吊运装置及配套施工工艺是针对使用直升机进行物料运输的特点，为国内首次研制，该设备具有重量轻、承纳容量大、结构简单、启闭卸料方便、吊运安全可靠等特点，填补了中国在该领域的技术空白。直升机组塔配套工器具及配套施工工艺针对直升机组塔的特点，可实现输电线路铁塔塔腿段、双肢主材塔段、单肢主材塔段、铁塔横担等不同塔段的直升机组立，结构简单、安装和拆除便捷，填补了中国在该领域的技术空白，有力提升了中国在输电线路铁塔组立方面的技术水平。直升机架线配套工器具及配套施工工艺实现了由直升机引放引导绳，从而降低了导线架设的难度，减轻了工作量，增强了输电线路施工队特殊地形的适应性，填补了中国在该领域的技术空白，有力提升了中国在输电线路架线施工的技术水平。(5)系列化索道针对输电线路施工特点研制，开发了输电线路施工货运索道设计软件，可结合不同的施工场地、施工参数等因素自动计算索道设计参数，大大简化了设计计算步骤，节省了设计算时间，优化了索道参数设计，规范了索道施工设计及施工工艺，提高了施工的安全性和可靠性，该项目研究的施工工艺导则、标准化手册和工程预算定额分别为中国电力系统唯一的针对索道运输技术的标准、技术书籍和取费标准，填补国内空白。3、电力建设施工技术软科学1)电力行业标准(1)《输电线路施工机具设计、试验基本要求》(DL/T875-2004)标准对输电线路基础施工机具、组塔施工机具及架线施工机具的设计、研制、改进及试验均提出了基本要求，做出了规范，为中国输电线路施工机具的研制提供了可靠的技术依据。(2)《架空输电线路放线滑车》(DL/T371-2010)标准是国内外唯一的放线滑车标准，根据施工中的各种情况对放线滑车的工作载荷进行定义，并规定了一些重要技术参数的控制指标，具有较强的指导性和实用性，提高了施工质量和工作效率，为施工单位带来的直接经济效益十分明显。2)企业标准《1000kV架空送电线路张力架线施工工艺导则》(Q/GDW154-2006)、《1000kV架空送电线路铁塔组立施工工艺导则》(Q/GDW155-2006)、《1000kV交流变电站构支架组立施工工艺导则》(Q/GDW165-2007)、《1000kV交流变电站母线装置施工工艺导则》(Q/GDW197-2008)、《碳纤维复合芯铝绞线施工工艺及验收导则》(Q/GDW388-2009)等多个企业标准是为1000kV特高压线路的施工建设专门编制，有极强的针对性，为1000kV交流特高压工程施工建设提供了重要的技术支撑，为中国电力行业的发展起到了积极地推进作用。3)专业著作《架空输电线路施工使用手册》为从事电网建设施工的工程技术人员以及研究电网建设施工技术的科研人员提供了必要的技术支持，书中对国内外现有的先进、通用的施工设备和工器具进行了较为详细的汇编，对快速消除架空输电线路事故、恢复正常供电具有重要的指导意义。国内外同类技术的比较：1、电源安装建设1)安装用设备类(1)液压提升系列装置具有起重能力强、安全性高、稳定性强、冲击振动小、空间适应性强能特点。与其他大型起重设备相比在安全性、稳定性、扩展性、空间适应性上均有明显优势；在与国外同类设备的比较中，技术水平已与国际同步，在经济性能上明显占优。(2)液压顶升系列装置为国内首创，其在特高压直流试验基地双层门型塔活动横梁安装及日常运行的工程应用改变了国际该类试验设备运行模式，具有高度的创新性。(3)液压顶推系列装置采用机械方式提供顶推反作用力，无需外加压力即可实现重物的水平顶推，不受油污环境影响，适应场合更多，成本更低，与同用途其他水平移运设备相比连续运行效果好，运行平稳；与同类设备相比，结构简单，操作维护方便。(4)液压爬升系列装置为重型起重提供了一种新的承载形式，其爬行轨道加工精度要求低，附属支撑结构简单，有利于降低施工成本，减少运输费用，与同类起重设备相比更具灵活性和易用性。(5)液压张紧系列装置张紧能力强，安全性高，与普通张紧装置相比可大范围的对张紧位置张紧力进行调节，且能够长时间带载张紧，使用范围更广。(6)多功能组合架构具有系列化、多功能和组合形式多样的特点，避免了大型设备安装时需要单独设计，国内外尚无同类产品，是一种安全、高效、新颖的重型起重承载结构，可以满足多个建设领域内的大型设备安装建设的需要。2)施工工艺类发电机定子提升平移施工工艺、汽包倾斜提升平移施工工艺、余热锅炉模块多点同步液压提升施工工艺、烟囱钢内筒多点同步液压提升施工工艺、变电站主变压器安装施工工艺等一系列专项施工工艺，及可用于高/中压缸、除氧器、烟道组合件等大型设备安装的电力建设通用吊装施工工艺、平面翻转施工工艺等通用型施工工艺、斜向液压张紧施工工艺，在国内电力建设大型设备安装施工中占主流地位，与传统的卷扬机吊装、行车抬吊、手拉葫芦拖拽或张紧等施工工艺相比安全性、稳定性明显占优。3)立体施工体系重型起重立体施工技术体系与传统卷扬机吊装的施工方式相比安全性高、稳定性强、作业量大大降低；与履带式起重机等传统大型起重机械相比空间适应性更佳，能够适应狭小、曲折的施工环境；灵活性更强，便于转场运输；扩展组合性更优，可再不影响安全的情况下通过多套设备组合完成起重性能的无限增大。2、电网安装建设(1)塔式起重机在建筑、火电施工等领域广泛使用，但是由于组塔施工的工艺复杂、现场运输条件差，国内尚无组塔专用塔式起重机。国外输电线路施工机械化程度较高，普遍采用组塔塔式起重机及直升飞机组立铁塔。特高压组塔专用塔式起重机结合特高压工程杆塔情况研制，最大起重量4t，最大起重力矩64t×m，最大起升高度100m,可实现塔身内部自拆卸装拆，完全满足特高压铁塔施工的需要。(2)国产牵张机设备已逐步替代了进口设备。牵张机技术性能指标是根据中国的线路施工条件，施工工艺确定，国内牵张机技术与国外相比已达到国内外领先水平，参数对比如下(a)双摩擦卷筒直径国外最大直径为1600mm，国内为1700mmm，比国外适用导线截面更大；(b)额定张力国外单线额定张力为55kN，国内为70kN，可满足多分裂导线1000mm<'2>截面以上导线的展放；(c)具有张牵一体机的双重功能及操控系统，且安全可靠；(d)国内牵张机具备了与国外设备竞争的能力，实现了张牵设备的国产化；对于同等使用性能的设备，可减少设备购置费用30～40%。(3)系列化抱杆为满足铁塔组立需求研制，与国外同类技术相比较国内研制的抱杆具有重量轻、拆装方便，可适应于特高压线路、输电线路抢修等工程组塔使用，生产成本低，使用效率高。(4)直升机物料吊运装置使用直升机进行物料运输在国外已很普遍，在地面交通困难地区，其输电线路建设用混凝土等物料也有使用直升机进行运送的成功案例。由于中国可用于物料运输的直升机受限制因素较多，其对物料运输设备的重量等要求更为苛刻。与国外同类设备相比，研制的用于直升机运送混凝土等物料的物料运输设备在结构上采用天圆地方的结构形式、多段不同厚度的钢板制成，在充分发挥设备的承载能力能力的同时重量较轻，可最大限度的利用直升机的外挂能力；卸料机构采用传动齿轮方式，通过齿轮啮合可实现单人单侧或多人双侧开启与闭合卸料机构，启闭灵活。因此，该项目的直升机混凝土等物料的运输设备具有自身的特点和优势，完全满足直升机物料运输要求。直升机组塔配套工器具使用直升机组立输电线路杆塔在国外已有尝试，如美国、俄罗斯等国家均有直升机组塔的相关工程经验，但上述组立的均为低压输电线路的杆塔，且多为单肢主材铁塔，具有体积小、重量轻、组立难度低等特点，同时国外直升机驾驶员的飞行技能普遍较高，因此其对直升机组塔施工配套工器具的要求也较低。创新研发的系列直升机组塔施工配套工器具大大降低了对直升机驾驶员的飞行技能要求，不仅能完成单肢主材铁塔的组立，还可实现输电线路铁塔塔腿段、双肢主材塔段、铁塔横担等其它塔段的直升机组立，且具有结构简单、安装和拆除便捷、通用性强等特点。直升机架线配套工器具及配套施工工艺实现了由直升机引放引导绳，从而降低了导线架设的难度，减轻了工作量，降低了特殊地形下的施工风险。
完成单位
中国电力科学研究院
完成人
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