张国柱

摘要：目前，在风力发电领域一般都需要高空作业。在高空作业平台和地面之间输送人员物资以及检修都需要采用一定的升降设备。这种升降设备还需要考虑到实际工作环境、安全性等多方面因素。传统的提升机设施造价高，占用空间大，安装空间受限。现有技术中的采用两根导轨作为车体的导向滑轨，车体容易发生倾斜，对操作人员来说存在很大的安全隐患。免爬器是一种新型安全高效的风机塔筒升降设备，安装时无须改变现有的塔筒结构。设备安装在风机塔筒的爬梯通道内，具有安全性高、运行平稳、结构设计紧凑和操作简单的优点。

关键词：风力发电；免爬器；应用

免爬器是一种新型安全高效的风机塔筒升降设备，安装时无须改变现有的塔筒结构。设备安装在风机塔筒的爬梯通道内，具有安全性高、运行平稳、结构设计紧凑和操作简单的优点。

1 免爬器的特点

现有技术中的免爬器包括梯子、车体、上支架、下支架、牵引绳、滑轨、主机驱动、定滑轮及防坠器，上支架安装在梯子的顶部，下支架安装在梯子的底部，滑轨沿梯子的延伸方向设安装在梯子上，车体和防坠器安装在滑轨上，上支架上安装有定滑轮，用于提供提升动力的主机驱动固定在下支架上，车体下部安装有用于载人员和物资的可折叠踏板。牵引绳的一端固定在上支架上，往下绕过车体上的上惰轮，向上延伸后绕过上支架的定滑轮，往下延伸进入安装在主机驱动里面的第二惰轮、驱动轮、第一惰轮向上延伸绕过车体的下惰轮，穿过安装在下支架上的张紧装置。免爬器是一种新型安全高效的风机塔筒升降设备，安装时无须改变现有的塔筒结构。设备安装在风机塔筒的爬梯通道内，具有安全性高、运行平稳、结构设计紧凑和操作简单的优点。

1.1 高安全性

1.过载保护。当过载或遇到障碍时，设备报警且无法继续运行，对操作者提供安全保障。2.遥控器闭锁保护设计。操作人员在设备上操作时，遥控器控制屏蔽，以防止他人误操作。3.上下限位设计，设备到达指定位置后接触即停，防止冲顶等安全隐患。4.手动下降设计，在失电或断电的情况下，当人员离开设备后，可在设备起始平台处手动操作设备下降到起始位置。

1.2 高平稳性

1.设备利用铝合金导轨为导向上下运行。采用特殊塑料材质的导向轮，其具有表面光滑、震动小以及运行平稳的特点。2.先进的变频矢量控制技术，动态性能更好，力矩控制更准确。可以保持平稳的提升力，让操作人员上升或下降的时候感觉更舒适。3.设备采用中间导轨方式，同时导轨为生命线系统。可减少导轨与生命线的相互干扰，使得运行更平稳安全。4.产品设计坚固耐用，使用寿命长。

1.3 使用便利性

1.免爬器小车踏板距离起始位置低，操作者易于登上小车。2.免爬器到顶层平台停止位置高，操作者易于上到顶层平台。

1.4 独立的设备乘员防坠系统

免爬器安装后不影响原有安全防坠滑道的实用，乘员可以正常佩带安全滑块。设备有独立的防坠安全锁，防坠钢索与牵引钢索、安全防坠滑道独立，当设备发生超速下滑时，防坠安全锁可以独立起作用，确保设备和乘员的安全。

1.5 独特的防坠安全滑块同步检测设计

设备上部设计有防坠安全滑块同步检测装置，乘员佩带防坠滑块乘坐设备时，在安全滑块意外发生卡滞时可以及时停机，确保人员和设备的安全。

2 免爬器结构分析

2.1 部件介绍

免爬器在风电机组塔筒内沿预设轨道运行，用于将人员或物品在塔筒底部与顶部之间往返运输的一种设备。车体用于承载人或物品的载具。驱动系统 用于驱使车体沿预设轨道运转的动力装置，包括驱动电机、减速器、驱动导向装置、钢丝绳。额定载荷 车体工作时所允许的承载力。安全防坠器当免爬器运行过程中触发安全设定条件时，能自动锁止设备的一种装置。自由坠落锁止距离 车体从安全防坠器触发到完全锁止时的相对下滑距离。导向装置 引导车体沿塔架上的预设路线运行的一种装置。上/下限位车体向上/下运行时，限制其超过预设位置的裝置。下限位车体向下运行时超过预设位置的装置。上/下防撞装置 车体向上/下运行时，限制其对人员、设备造成损伤的保护装置。电气极限限位车体向上/下运行时，限制其超过预设极限位置的装置。机械极限限位车体向上、向下运行时，限制其超过极限位置的装置。

2.2 电气控制系统架构

免爬器的电气控制系统，它包括主机控制单元、车体控制单元、遥控控制单元、无线信号处理单元、控制器、变频器、驱动电机；主机控制单元通过硬接线方式与控制器进行信号传递；车体控制单元和遥控控制单元通过无线传输技术与无线信号处理单元进行信号传递，再连接到控制器，从而驱动变频器和驱动电机运行；本实用新型更多的适用于风电领域中风机塔筒竖梯免爬器，操作简单、安全，可以运送人员及货物。过载控制模块。变频器实现免爬器过载保护的电气控制系统，它包括PLC控制器、变频器、电机、蜂鸣器。利用变频器的过转矩检测功能，当出现超载时，变频器停机，同时传送超载信号给PLC控制器，控制蜂鸣器报警，实现了免爬器的过载保护和提示功能，提高了免爬器使用的安全性。

3 应用与工作中的优势

该产品有益之处在于：免爬器通过驱动轮摩擦钢丝绳牵引升降车上升或下降，结合机械和电气防护，整体结构简单可靠，设备的安装不改变现有的塔筒结构，同时通过导轨实现人员及升降车的坠落制动防护，满足风力发电行业的维护作业需求，免爬器安装方便，不影响原有安全梯结构，操作简单，还把滑轨作为防坠落的一部分，比其他类似助爬设备更有保障，适合风机塔筒等高空作业平台作业输送人员和物资的工作，综合考虑各种安全防护系统，是一款可靠的产品。

综上所述，免爬器的应用通过驱动钢丝绳实现上下往復运动， 进而带动升降车沿导轨上升或下降，实现运人及载物。该设备结合塔筒内现有爬梯结构，以导轨为导向，结构简单可靠，其自身的多重机械和电气安全防护系统，保障设备运行安全。

参考文献：

[1]邱永根.基于单片机的助爬器控制器的设计与实现[D].中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2015.

[2]安健.风电塔筒助爬器电机的优化设计与控制[D].上海交通大学，2011.