在输电线路铁塔组立施工时,地面以上8 m内塔材都安装了防盗螺母,主要有滚珠式防盗螺母、销钉式防盗螺母、异形防盗螺母等,每种防盗螺母分别采取不同的紧固方式。其中销钉式防盗螺母采取以下3种紧固方式:第1道螺母紧固后直接打入防盗销钉;第2道螺母紧固后打入防盗销钉;第1道螺母 (靠近塔材端) 紧固后在螺栓头部再加装1道螺母,然后在第2道螺母处打入防盗销钉。这3种方式打入销钉后,均不能再紧固或松动螺母,无法再更换螺栓。前2种方式除了具备防盗功能外,还具备防松功能[1-2],即销钉是在螺母紧固后打入的,打入销钉后螺母不会松动、退出。第3种方式只具备防盗功能,由于第1道螺母与第2道螺母之间存在较大距离 (一般>3 cm),第2道螺母起不到防止螺栓松动的作用,而且第1道螺母松动后会致使塔材松动,存在安全隐患。
采取第3种紧固方式进行防盗的输电线路有很多,运行一定年限后,铁塔塔材会松动并逐渐加剧,定期进行紧固虽有一定效果,但人力、财力、物力消耗较大。对此,研制了1种带有自锁逆止装置的组合式防松 (防盗) 螺母,将其加装在2道螺母中间,防止靠近塔材端的螺母松动,弥补了第3种紧固方式无法防松的不足,保证了输电线路安全稳定运行,提高了经济效益。
1 组合式防松 (防盗) 螺母设计 1.1 材质选择组合式防松 (防盗) 螺母本体材质采用Q235A碳素结构钢,机械性能为5级,符合GB/T 3103.1—2002标准要求[3];螺纹公差为7H,符合GB/T 196—2003、GB/T 197—2003标准要求[4-5];外表面采用多元合金共渗技术处理[6],相对其他处理工艺,该工艺防腐性能更佳,防腐时长可达20~30 a。
1.2 设计方案销钉式防盗螺母 (见图 1) 打入销钉后无法再紧固、松动或更换螺母。如何在不改变现有运行方式,不破坏原有杆塔结构及原有部件的前提下,在原有螺母中间加装1道螺母是设计的核心工作。
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图 1 第3种固定方式 |
(1) 采用激光切割技术将1个六角 (六边) 螺母从中间切开为2个螺母分体。然后由螺母分体半圆形的中间部位沿弧向到接触部位,依次加工凹槽、凸起结构;每个螺母分体两侧的接触面有2个卡槽,卡槽为同向或反向,凸起结构的顶面为斜面结构。组合式防松 (防盗) 螺母设计图见图 2,实物图见图 3,在输电线路上的安装效果见图 4。
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图 2 组合式防松(防盗)螺母设计图 |
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图 3 组合式防松(防盗)螺母实物图 |
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图 4 组合式防松(防盗)螺母在输电线路上的安装效果 |
(2) 通过电解法去除螺母分体部分表面的杂质,然后采用多元合金共渗技术对螺母外表面进行处理,使得螺母外观平整、光滑,无锌瘤、毛刺,螺纹部分上丝更顺畅。
(3) 螺母厚度控制在5.5~8.5 mm,其误差≤±10%。
(4) 用高品质粘合剂将防盗弹簧、弹珠固定在沟槽内,使得螺母在风动或人为作用下只进不退。
(5) 将2个分体螺母进行组合安装后拧紧,同时在每个半圆部分上设置1个逆止滚珠,使其拧紧后不能松退,并可自行止退,其强度需满足输电线路的运行要求。
1.3 工作原理由图 2可以看出,螺母的凸起部分与凹槽部分对接安装后,通过卡槽限制使其无法自行滑动,将2部分组合后形成1个整体,进行紧固,达到防松防盗的目的。
1.4 特点(1) 耐腐蚀性能优。通过电解法去除螺母表面的多余杂质,再采用多元合金共渗技术进行处理,螺丝防腐性能可达30 a以上。
(2) 硬度强、耐磨性好,拉力和强度都高于国家标准要求。便于运输、装配、拆卸,不易磨损、擦伤、脱落。
(3) 激光切割技术使得螺纹、盲孔、转角部位厚度均匀一致,从而使2部分螺母组合更为贴切、紧密,保证了组合式螺母的防盗、防松效果。
2 应用情况组合式防松 (防盗) 螺母分别在巴彦淖尔电业局220 kV乌前Ⅰ回、乌前Ⅱ回、文国Ⅰ线等输电线路上进行了应用。这3条输电线路之前均采用了在螺栓上开键槽、打销钉的防盗方式,都不同程度地发生过因铁塔螺栓松动而造成塔材松动的故障。加装了组合式防松 (防盗) 螺母后,使得原有的螺母在运行过程中不再松动、退出,进而保证了铁塔塔材始终处于良好的紧固状态,消除了螺栓松动带来的隐患,保证了输电线路安全运行的可靠性,使用效果良好。
3 应用效益分析输电线路铁塔防盗螺母发生松动时就需紧固,一般3 a需要进行一次全面紧固[3]。紧固1基铁塔螺栓的综合费用为1500元,以输电线路运行50 a为例,需要紧固螺栓16次,综合费用为2.4万元。平均1条线路以100基铁塔计算,50 a的紧固螺栓综合费用为240万元。采取加装组合式防松 (防盗) 螺母,每基塔综合费用 (含材料费、工费、运输费等) 为1万元,100基铁塔的综合费用为100万元,可以直接节约费用140万元,这还不包括由于铁塔松动引发的突发事件及其应急处理所产生的费用。
采用第3种紧固方式的销钉式防盗螺母,螺栓易松动、退出,造成塔材连接不可靠。若铁塔倾斜甚至倾倒,在短时间内难以恢复电网运行,直接经济损失巨大。采用组合式防松 (防盗) 螺母,消除了螺栓松动带来的安全隐患,保证了用户连续生产、生活用电,同时省去了周期性紧固螺栓的费用,经济效益、社会效益明显。
4 结语组合式防松 (防盗) 螺母,操作简便,有效避免了螺母松动、退出带来的安全隐患及经济损失,实用性强,应用前景广阔。
[1] | 金龙哲. 输电线路运行[M]. 北京: 中国电力出版社, 2011. |
[2] | 内蒙古电力 (集团) 有限责任公司. 内蒙古电力 (集团) 有限责任公司输变电设备技术规范 (试行)[Z]. 呼和浩特: 内蒙古电力 (集团) 有限责任公司, 2011. |
[3] | 全国紧固件标准化技术委员会. 紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母: GB/T 3103. 1-2002[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002. |
[4] | 全国螺纹标准化技术委员会. 普通螺纹基本尺寸: GB/T 196-2003[S]. 北京: 中国标准出版社, 2004. |
[5] | 全国螺纹标准化技术委员会. 普通螺纹公差: GB/T 197-2003[S]. 北京: 中国标准出版社, 2004. |
[6] | 上海达克罗涂复工业有限公司. 钢铁制件多元合金共渗: Q/SOJC4S-2005[Z]. 上海: 上海达克罗涂复工业有限公司, 2005. |