陈 震，王 军

（辽宁省送变电工程公司，辽宁 沈阳 110021）

进口牵引机动力系统技术改造研究

陈 震，王 军

（辽宁省送变电工程公司，辽宁 沈阳 110021）

进口张力架线设备牵引机存在故障频繁、动力系统不足、液压系统老化等安全隐患，不能满足应用要求。结合该机性能状况进行了综合评价，分析故障原因，制定了切实可行的方案。通过对动力、机械、液压、电气控制系统等进行技术改造，修复、提高了其性能，避免了设备的浪费，使固定资产升值，又为其它类似张力架线设备故障的解决积累了宝贵的技术经验，提供了很好的理论指导和实践经验。

进口牵引机；动力系统；液压系统；故障分析；改造提高

张力架线是目前高压输电线路建设国内外广泛采用的施工方法，它具有人工放线或机械牵引放线不可比拟的优越性，一套张力架线设备（牵引机和张力机）性能好坏直接影响施工架线的安全性和工程进度［1－3］。2000年以前我国张力架线设备基本都是从意大利、加拿大等国进口，之后随着消化、创新我国才逐渐有自己的产品［4］。引进的一些进口张力架线设备由于使用磨损等原因，存在功率下降，性能不足，安全隐患多和工作效率不高等问题，影响正常使用，面临报废的可能。但经过分析论证，多数设备除了动力性能不足影响使用外，其它部件基本都能正常使用，具有继续使用的价值。通过技术改造，恢复提高设备性能和功效，避免设备闲置报废，达到保值、增值，减少外购，节省费用，促进了张力架线施工安全和企业经济效益的提高。

1 问题的提出

现有3台意大利产已使用10多年的一牵四180 kN牵引机，主要用于500 kV电网张力架线，为电网建设架线发挥了很大的作用，但是目前该设备性能下降，动力不足，故障频发，牵引力和牵引速度下降严重。原新机最大牵引力和牵引速度分别为180 kN和5 km／h，现仅为90 kN和2 km／h，性能下降达50%。速度要求快时牵引力减小，牵引力稍大时速度又太慢，不能满足正常施工要求。另外尾部后卷线部分存在旋转速度慢，尾部拉力小，钢丝绳不能缠紧，有一定的安全隐患。目前设备已经不能满足施工要求，濒临瘫痪状态。

通过对进口3台牵引机整体状况综合研究分析，试验检测，故障的主要原因：一是发动机磨损严重，动力下降；二是辅助系统一些液压、电气元件使用较久，性能下降。从整机性能体来看，除动力系统和部分液压元件有故障外，其它主要机械和液压系统及管路还能正常工作，能够继续使用，具有很高的修复价值。如何充分利用进口老旧设备，修复牵引机性能，避免重新购置，减少资产浪费，延长使用寿命，使固定资产升值，缓解设备不足的局面，是多数企业面临的问题。

2 故障解决方案

通过对该机综合研究分析，采用技术改造，选配发动机和辅助元件，重新研究设计动力输出机构、液压系统、控制系统，安装、修复液压元件等措施，能够修复动力系统，恢复牵引机性能，解决存在的故障问题。研究的主要改造技术方案措施如下。

a.选配发动机代替原发动机，恢复动力系统，使其性能满足张力架线施工技术要求。

b.改造机械系统，包括机架、位置等，设计制作发动机输出传动机构，保证与液压元件连接可靠，同心度符合液压泵要求，输出稳定。

c.改造液压系统和液压管路，保证液压系统完整，工作安全可靠。

d.改造电气控制系统，设计安装电气控制元件，保证各种指示仪表工作正常，安全设置工作有效。

e.改造辅助系统，修复或选配更换辅助零部件，改善提高散热效果和后卷线速度慢、尾部牵引力不足的问题。

3 关键技术改造研究

3.1 动力系统的修复

3.1.1 发动机的选择方案

要求与原机动力性能相同或略有提高，保证使用方便，适合野外作业，性能稳定，满足施工技术要求。经过分析具体有如下4种修复方式可供选择，对比分析如表1所示。

经分析方案3更切实可行，匹配计算选购国产发动机，另外设计制作连接机构，保证可靠、稳定传输动力。

3.1.2 发动机的选择

查阅资料，研究原发动机特点，匹配计算选择确定发动机型号。保证国产发动机的功率和转速与原机技术参数相似，性能稳定满足使用要求，外形尺寸和原机基本相同，保证安装空间。最关键的选择原则是必须保证所选新发动机飞轮壳和飞轮与原发动机相同，可以安装原分动箱，否则改造将遇到很大困难。因为分动箱前部与发动机连接，后部连接有5台液压泵，必须保证使用原分动箱，如不要分动箱，一是传动比发生变化，不能保证液压泵正常工作，二是发动机直接连接驱动5台液压泵，也是难以实现的。

a.发动机功率和转速选择。原发动机为意大利VM柴油发动机V8130TS60A，风冷，额定转速为2 200 r／min，额定功率为213 kW，尺寸：1 465 mm×1 000 mm×1 010 mm。因此选择的新发动机必须接近原发动机技术参数。

b.飞轮壳和飞轮的设计制作。为使分动箱能利用，必须保证更换的新发动机飞轮壳和飞轮与原发动机相同。调查咨询相关国内产品，类似功率、转速和尺寸的发动机没有这种相同的飞轮壳、飞轮。因此必须设计飞轮壳、飞轮尺寸，新发动机按图纸要求制作。通过测量计算，设计出新发动机所需要的连接飞轮壳、飞轮图纸，见图1。

c.发动机的选型。查阅了大量国产发动机，重庆康明斯柴油发动机M11－C330，水冷，额定转速为2 100 r／min，额定功率为246 kW；尺寸：1 360 mm×833 mm×1 068 mm。水箱厚度为200 mm。这款与原发动机性能最贴近，尺寸最小。原发动机为风冷，新发动机为水冷，需安装散热系统，但加上水箱后长度要增宽95 mm，高度增加58 mm，宽度满足要求。按照设计图纸，保证飞轮和飞轮壳与原发动机相同。

3.1.3 机械传动连接机构改造

表1 发动机4种修复方式比较表

图1 设计绘制的发动机飞轮壳、飞轮连接图纸

发动机选择后，面临的困难是：安装空间有限，如何解决动力输出机构，还有液压系统、电控控制系统都要改造。

选配的发动机与原液力传动箱的连接是改造的难点之一，必须确保发动机输出机构与分动箱连接可靠、输出稳定，保证连接时发动机输出轴和分动箱输入轴之间无偏心，保证定位准确。否则会引起动力不平衡现象，影响性能［5］。

重点考虑的是飞轮壳与原分动箱的连接和发动机动力系统如何传递给分动箱。

通过计算，设计出新发动机与原分动箱的动力连接齿轮见图2。制作定位模块，保证定位准确，或损坏部件。防止产生偏心产生动力不平衡现象，使新选配的国产发动机与原传动箱稳妥连接在一起，保证动力输出稳定、可靠。

3.1.4 发动机及附件安装

原机为风冷发动机，没有水箱和散热系统，体积较小。选购的新发动机使用的是水冷散热，体积较大，空间安装有限，要保证不超高、不超宽，布局合理。

a.发动机安装支架制作。新发动机底座安装位置发生了变化，必须根据新发动机底座制作安装架，保证新发动机安装稳定、牢固。测量尺寸，设计安装空间，加工制作安装支架，保证各底座位置准确，发动机不发生倾斜，通过调整新发动机安装平稳。

图2 设计新发动机与原分动箱的动力连接齿轮

b.框架改造。由于新发动机较原机长、高，因此原框架已不适合，重新制作费用较高且费时，改造是最快和经济可行的措施。测量各部位尺寸，确定加装的长度以及去除的长度，改动安装。

c.散热器和辅助管件的安装。散热器的安装比较困难，原机长1 465 mm，新机长1 360 mm，散热器厚度为250 mm，增加145 mm，新发动机及散热器安装后将超出设备宽度95 mm，必须保证不超宽。分析发现拆掉散热器风扇护罩，水箱可以向风扇叶片靠近100 mm，正好和设备宽度一样。但是存在的问题拆掉风扇护罩是否安全、散热风量是否减少，能否满足散热要求。由于发动机外部有框架，整体被钢板保护，因此去掉风扇护罩对安全没有影响。护罩具有一定的导风作用，经过对风量进行测试，测量结果显示风量减少不大，满足散热要求。可以通过拆掉散热器风扇护罩解决超长的问题。

散热器底架的设计制作。原发动机无散热器，因此新机必须新设计制作底架，保证散热器和发动机风扇高度一致、对中。为此设计制作了底架，测量调试确定安装位置。

辅助管件的安装。发动机、散热器安装以后，还有水管、进排气装置，消音器的安装等问题。设计、购料、加工水管连接管。原机由于是风冷式的，没有散热器，消音器就安装在新机散热器的位置，造成新发动机的消音器无处安装。经过分析研究最后选择在设备的前部，位置到发动机的距离520 mm，较好地解决了距离发动机过近，热量不宜散发的问题，见图3、图4。

3.2 电气控制系统改造

更换发动机后液压元件和电气控制系统发生了部分变化，为便于保护发动机和正常工作，重新装配发动机电路连接线及控制机构线路，改进牵引机各种保护装置和指示仪表，按照电气要求设计安装了充电、机油报警、预热指示灯、灭火按钮、转速表等装置［6］，设计研制的电气装置见图5，使其能更安全高效工作。

3.3 液压系统的改造修复

液压系统由液压动力和信号控制2部分组成，一个完整的液压系统由5个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油，信号控制部分即用于控制液压系统中的控制元件（即各种阀）动作［7－8］。由于更换发动机与原发动机不同，部分液压元件更换，由于一些液压元件的型号、位置发生变化，因此必须改造液压管路，重新设计测量液压管路，进行有效连接。

图3 原发动机消音器位置图

图4 新发动机散热器、消音器位置图

图5 新设计安装的动力电气控制系统

辅助液压发动机的修复如下。

a.分解检测损坏零部件。分解尾部钢丝绳卷绕液压发动机及制动器，检测发现发动机齿轮和制动器摩擦片磨损严重，见图6，造成制动力不足；发动机齿轮磨损造成吸油腔和压力腔泄漏严重，导致压力和流量减小，二者综合原因导致后缠绕不紧易发生倒线的危险。

b.加工损坏零部件。测量2个齿轮，绘制加工图纸。制作加工出2个齿轮，见图7。

c.装配检测。齿轮加工完毕后，更换了所有的密封件，装配液压发动机。维修后经检测最大压力达到20 MPa、排量达到10 cm3／r，达到规定的工作压力16 MPa左右要求。制动力达到规定要求值的1.5倍。

重新设计液压管路，根据改造的状况计算扣压液压管，设计整机液压管路的型号，布置管路位置和走向，保证流通顺畅、外观整齐，易于维护检查。

图6 制动摩擦片磨损严重图

图7 制作加工出2个齿轮

4 改造效果

技术改造后的3台意大利一牵四180 kN牵引机机构，各系统、外形发生一定的改进（见图8）。经测试合格后，投入500 kV高压输电线路工程完成张力架线300 km，性能恢复，安全性提高，完全满足使用要求。

图8 改造前后机构变化对比图（a）——改造前后动力、控制系统；（b）——改造前后外形

实际应用表明：

a.设备牵引机液压、机械以及电气控制系统运行稳定，发动机启动自如，能够满足牵引机在大功率全速牵引情况下应用；

b.牵引力由原来最大达到90 kN增大到150 kN，最大牵引速度由原来的2 km／h提高到4.6 km／h，完全满足了500 kV高压输电线路张力架线施工技术要求，应达到3 km／h，能够正常应用；

c.液压辅助系统工作正常，可有效进行液压油散热，后卷线机构缠绕力和缠绕速度实现与主牵引同步，提高安全性；

d.控制系统安全有效，各种监控指示仪表工作正常；

e.设备在操作上比原机操作程序简单、方面、可靠。

5 结束语

通过对3台进口老旧牵引机性能下降不能正常应用的分析研究，找出故障产生原因，设计制定性能恢复方案，采取可行措施，通过技术改造恢复并提高了性能，仅使用43.5万元就保证了3台价值约450万元的进口设备正常使用，避免了闲置浪费，延长了使用寿命，取得了较好的经济效益和社会效益。

我国2003年前的张力架线设备基本是进口的，这些进口设备应用10多年以上，普遍存在性能不足或下降、存在不安全隐患和工作效率不高等问题，影响正常使用，面临报废。本文研究修复进口老旧设备的方法为类似故障牵张设备性能恢复和提高安全性积累了技术经验，提供了很好的理论指导和实践经验。

［1］王 政.高压送电线路张力架线技术培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2004.

［2］陈 震.意大利513／1张力机改造［J］.东北电力技术，2002，23（11）：19－21.

［3］陈 震.Q1－3型牵引机液压系统故障分析［J］.东北电力技术，2013，34（7）：26－29.

［4］蒋平海.架空输电线路施工机具手册［M］.北京：中国电力出版社，2014.

［5］成大先.机械设计手册（第5版）［M］.北京：化学工业出版社，2014.

［6］周鹤良.电气工程师手册［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［7］姜继海.液压与气压传动［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［8］王益群.液压工程师技术手册［M］.北京：化学工业出版社，2014.

Research on Technical Innovation of Dynamic System for Imported Tractor

CHEN Zhen，WANG Jun

（Liaoning Electric Power Transmission and Transformation Engineering Company，Shenyang，Liaoning 110021，China）

Imported puller can not meet the needs of application，it may not be safe such as faults frequently，lack of power，aging hydraulic system，etc.In this paper，the performance status of the machine is comprehensively evaluated，the fault reason is analyzed，and the feasible schame is proposed.Imported puller's performance is improved through the technological innovation including power，mechanical，hydraulic and electrical control system.The method provides good references，theoretical guidance and practical experi⁃ence for the similarity equipment.

Imported tractor；Dynamic system；Hydraulic system；Fault analysis；Reform and increase

TM752

A

1004－7913（2015）09－0053－07

陈 震（1976—），男，硕士，高级工程师，主要从事输变电工程建设施工机具研究。

2015－06－30）