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复杂地形下特高压重型铁塔安全高效组塔关键技术及应用

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,著作权

发布时间: 2025-05-09 18:13:47

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 何永君 | 2025-05-09 18:13:47

针对“边高深危”极端环境下特高压铁塔组立的技术瓶颈,团队以“减重、减风险、增工效”为核心,系统性攻克了轻量化、协同控制与动态平衡三大难题,形成以下创新成果:1.首创了特高压重型铁塔轻量型抱杆设计方法。实现了抱杆整体重量减少20%,提高了抱杆组塔的适应性,使得组塔“骨架”在轻量化的同时吊装稳定性大幅提升。2.发明了轻量化抱杆组塔过程中牵引绞磨自适应收压线技术。实现自动同步跟随收放线,单基塔施工牵引由10人减至1人,安全风险趋近于零。3.创新了多维度动态主动平衡施工技术。提出了智能集控技术,实现对多台分体式绞磨、尾车的数字化控制;提出了同步随动平衡技术,构建“力矩实时计算-绞磨尾车协同调控”自平衡策略,实现对抱杆摇臂变幅和吊钩受力的精准调控,使力矩平衡调控精度由140kN∙m提高至14kN∙m,同时施工效率提升45%。基于以上创新,本项目开发了组立特高压重型铁塔整套技术装备,本项目成果被国网特高压部纳入特高压组塔施工必备装备清单,已在上海、浙江等地得到应用,项目成果以专利许可形式多家企业,同时推广至印度、马来西亚等海内外多个行业,直接经济效益3.2亿。

首创了特高压重型铁塔轻量型抱杆设计方法。提出了抱杆节点极限状态当量正态化的设计方法,构建了多工况载荷冲击抱杆特征模型,研制了复合稳动高灵活模块化抱杆组件,实现了抱杆整体重量减少20%,提高了抱杆组塔的适应性,可覆盖组塔全地形条件,在山区坡度达到75度的陡峭地形仍具备组塔能力。使得组塔“骨架”在轻量化的同时吊装稳定性大幅提升。发明了轻量化抱杆组塔过程中牵引绞磨自适应收压线技术。提出了绞磨压线轮动态调整齿轮啮合传动方法,研制了绞磨尾绳压线装置,解决了钢丝绳跑磨造成吊重倾覆的危害;提出了自适应可滑移收放线和转盘收线恒张力机械传动设计方法,研制了自动排线带张力同步收线尾车代替人工收放线,实现自动同步跟随收放线,单基塔施工牵引由10人减至1人,安全风险趋近于零。显著提升组塔“肌肉”能力和自动化水平。创新了多维度动态主动平衡施工技术。提出了智能集控技术,实现对多台分体式绞磨、尾车的数字化控制;提出了同步随动平衡技术,构建“力矩实时计算-绞磨尾车协同调控”自平衡策略,实现对抱杆摇臂变幅和吊钩受力的精准调控,使力矩平衡调控精度由140kN∙m提高至14kN∙m,同时施工效率提升45%。

积极践行国家能源安全新战略,通过提升施工装备的机械化、智能化作业水平,推进了输变电线路组塔施工领域技术进步,引领国内智能化组塔施工新技术,助力打造能源发展新动能。本成果以“机械减人、机械代人、压降风险”为原则,通过轻量化落地双摇臂抱杆结构、自动化集控牵引绞磨、智能化力矩平衡调控等先进施工技术的创新与应用,实现了组塔吊装智能化控制,可更好的满足输电线路组塔施工需求,提高组塔施工效率,降低施工人员劳动强度,降低组塔施工成本,减少施工风险,进一步提高了基建工程安全、质量、效率、效益。 组立特高压重型铁塔整套技术装备,成功在1000kV川渝线、南荆长、±800kV白江线(白鹤滩)、白浙线等工程的1000多基铁塔组立施工中得到应用,途经多处复杂地形,平均每天吊装重量从9t提升至13t,施工工期缩短30%,节约施工成本5000多万元,保障了整个组塔过程中的效率、质量和安全。为实现全面推广机械化施工夯实技术保障,具有较好的经济社会效益和推广应用价值。随着“双碳”战略深入推进,我国特高压电网进入新一轮建设高峰期。2023-2030年规划建设特高压线路超30条,铁塔组立工程量预计达3万基,其中80%以上位于“边高深危”区域。传统组塔技术难以满足复杂地形施工需求,智能化装备市场空间广阔

该项目团队由华东送变电工程有限公司、国家电网有限公司特高压建设分公司、扬州国电通用电力机具制造有限公司的专业人员组成,团队形成"理论研究-装备研发-标准制定-工程应用"的全链条创新体系,各成员在结构设计、智能控制、装备制造、工程实施等环节发挥专业优势,共同攻克高海拔复杂地形下的特高压组塔技术难题。华东送变电工程有限公司,作为第一完成单位,负责项目具体实施,涵盖抱杆轻量化、可调节式倒装架等多项关键研究。公司配备大量科研技术人员,取得显著成果。国家电网有限公司特高压建设分公司,负责项目协调及策划实施,参与抱杆轻量化等研究工作,在特高压线路轻型落地抱杆标准化研究的方案设计、现场应用以及相关技术研究上贡献力量。扬州国电通用电力机具制造有限公司:承担项目方案实施、加工与测试任务,开展抱杆轻量化、绞磨牵引装置等研究。该团队成员专业能力互补,通过紧密协作,构建起从研究到应用的完整创新体系,成功实现技术突破,为项目成果的取得奠定坚实基础。

一、经济效益:1.降低组塔施工成本由于使用本项目成果可以减少运输成本,提高施工吊装效率,减少作业人员,经综合测算,平均每吨组塔施工成本可减低200元,按照一基铁塔150t计算,每基铁塔组立可以节约施工成本约3万元。按公司每年组塔应用数量约120基,总计可节约成本超过360万元/年。2.成果转化收入该成果形成的专利技术还在上海市知识产权局进行了成果价值评估,2022年完成了成果转化,授权使用费30万/年。3.专利许可厂家销售效益抱杆销售:卖出500余套,平均单价60万元集控系统销售:卖出200余套,平均单价40万元力矩平衡监测系统销售:卖出300余套,平均单价8万元总销售收入可达3.8亿元。二、社会效益:1.积极践行国家能源安全新战略,通过提升施工装备的机械化、智能化作业水平,推进了输变电线路组塔施工领域技术进步,引领国内智能化组塔施工新技术,助力打造能源发展新动能。本成果以“机械减人、机械代人、压降风险”为原则,通过轻量化落地双摇臂抱杆结构、自动化集控牵引绞磨、智能化力矩平衡调控等先进施工技术的创新与应用,实现了组塔吊装智能化控制,可更好的满足输电线路组塔施工需求,提高组塔施工效率,降低施工人员劳动强度,降低组塔施工成本,减少施工风险,进一步提高了基建工程安全、质量、效率、效益。 2.开展了绿色低碳技术工艺装备升级改造,积极践行电力装备绿色低碳创新发展。积极响应落实《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》(工信部联重装〔2022〕105号),通过创新技术、工艺和节材等方式开展低碳装备升级改造,加快推进装备升级换代,践行双碳战略和能源强国建设目标3.以标准化引领创新发展,提升我国送变电施工能级,将中国特高压技术和标准推向世界。本成果目前已经被纳入国网特高压工程“组塔施工必备装备清单”,计划在国网公司范围进行全面推广。本成果实现了施工全流程智能化、流程化管控,强化工程建设过程管控,形成了施工标准和工法,同时立项了《双摇臂落地抱杆通用技术条件》等3项行业标准,有利于行业内全面推广,提升我国送变电施工能级。同时正在申请1项IEEE国际标准,策划编写1项国际标准,积极发挥产业链和技术优势,以标准化引领创新发展,将中国特高压技术和标准推向世界。

针对复杂地形特高压铁塔组塔关键技术,采取“技术转让+股权合作+协同创新”的立体转化模式。在技术合作方面,重点构建“产学研用”四位一体协同体系 面向省级送变电公司、电力机具制造企业,按区域或企业规模收取专利授权使用费30万/年,对装备制造商授权双摇臂抱杆专利使用权,按销售量阶梯抽成,已推动扬州国电等企业实现500套销售。成果转化目标:通过技术许可、工程分成、设备销售等多元收益渠道,推动我国山地特高压建设标准成为国际标杆。构建核心专利的防护墙,形成复杂地形组塔技术标准体系,成为特高压组塔领域"技术标准输出者",每两年完成1次装备升级,以许可技术为纽带,牵引形成涵盖研发、制造、施工的智能组塔生态,强化技术主导权。