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机器代人上电塔 让输电线路巡检“飞”起来(图)

2015-10-08 08:03 来源:中国经济网—《经济日报》

  广州供电局输电线路工作室青年团队研发巡检“神器”——

  机器代人上电塔

  左上图 工作室培训基地。就是在这里,工作室成员完成了“飞火”无人机的设计、开模组装和调试。左下图 深夜,团队还在讨论无人机支架新设计方案。右图 飞行器起飞,调向,洒燃料—喷火! 詹晓东摄

  “你们是南网最灵活的触角,蔓延四方,吸取养分,而后忽然绽放,满园芬芳。青春代表着无数的可能,与青春交谈,与南网同行,南网的未来,就在这些青春行者中。”这是9月24日第四届“感动南网”颁奖典礼上的一段抒情颁奖词,它嘉奖的是一群实在的年轻人和他们实在的创新成果。

  这是一个由广州供电局输电管理所萧振辉、唐志刚、符菲、吴省身、吴卓腾等“80后”青年员工组成的科技创新团队,他们怀揣着几代输电人的梦想——机器代替人工登塔,矢志探索,自学成才,最终成功自主研发出输电线路巡检飞行器、喷火式飞行器、地下行走式巡检机器人等一系列输电作业的“神器”,在当下的电力行业掀起了一场革命。团队也相继获得了2014年第六届全国电力职工技术成果一等奖(第1名);以总分第一的成绩当选“2015感动南网”年度团队。

  的确,青春代表着无数的可能,青春可以成就飞火传奇。

  让输电线路巡检“飞”起来

  在供电行业,输电人常说“宁爬三座山,不登一基塔”,曾在架空线路运行班组轮岗实习的萧振辉对人工登塔的难度和危险性深有体会。

  过去巡检线路,输电人主要靠眼睛和望远镜直接观察,如果发现问题就要登上几十米的高塔实地探查。一旦导线发生故障,输电人就要立即断电,绑着安全带沿着电线一步步爬到故障处检修,十分危险。同时,作为国内特大型城市,广州的输电线路长达7000公里且构造复杂:北部有山,南部靠海,番禺区与南沙区河网密布,需要铁塔跨越多个河道,这些都增加了线路巡检的难度。

  “机器代替人工登塔”,可谓几代输电人的梦想。早在1999年,广州输电所为了实现高空机器巡检,曾经尝试过购买有人直升机“飞行小时”。但因费用太高、普通直升机难以满足电力系统需求等因素,购买“飞行小时”并未达到预期目标。当时的负责人与还是普通输电工的贺智涛,共同提出了飞行器巡检这一设想,但之后很多年,一直处于停滞状态。“飞行器的操控要求太高了,而且成本也是个大问题,在我们这样的非科研单位,研发飞行器这样烧钱的事,几乎是不可能的。”贺智涛无奈地介绍。

  直到2010年,大疆公司推出了一款飞行器操控软件,这才出现了转机。该软件可以在操作时对人手的抖动进行校准微调,降低了使用者的技术门槛,相应成本也大幅下降,输电所才得以从生产经费中挤出有限的资金来进行研究。2012年,基于各方面条件都已成熟,作为输电所所长的贺智涛开始力推“输电线路立体化巡检技术体系”规划,期望做到“架空线路日常巡线不上塔、电缆线路日常巡线不下隧道,无人动力伞初巡,飞行器细查,检修过程远程干预”。而这一光荣而艰难的任务,便落在了萧振辉等年轻人身上。同年9月,贺智涛下了死命令:“明年5月迎峰度夏前,一定要把飞行器搞出来!”

  “普通航模野外抗风性差,对地形要求也很高,而电力部门需要的是抗高压抗强电磁场、同时适合野外作业的轻便型飞行器,我们当时就对已有老机型进行改造。”萧振辉向记者介绍。

  “当时真是什么都不懂,一切都要从头学起。”吴卓腾苦笑道,“那时我们一没经费来源,二没专家支持,只能自学。为了跟民间高手请教,我们几乎每周都去深圳,下着大暴雨也去”。除了学习无人机的相关知识,找材料也花费了他们不少时间和精力,“广州和深圳的电子器材城我们都走遍了”!

  功夫不负有心人。很快,一代机被造出来了。相对之前的旧机器,一代机最大的改进是由单旋翼式变为多旋翼式,增强了稳定性,成本也做到了大幅下降。但在试飞过程中,团队成员发现,一代机还是不够轻、不够稳、不够便宜,后续使用中出现了很多问题。

  萧振辉和团队立即开始了二代机的研发,原创了飞行器的新型框架结构,大幅减轻了机器重量,抗风性能和续航能力也明显提升。同时,他们还自制零件,研制专用材料。最终,二代机实现了电力专用零部件95%自主研制,抗风性能从5级提升到6级,续航能力提高了50%,而成本只要约2万元,极大提高了飞行器在线路巡检工作上的实用可能。

  2013年5月29日,受雷雨天气影响,220千伏北犀乙线发生跳闸。30日,输电管理所自行研发的飞行器首次“披挂上阵”,干净漂亮地完成了任务。

  喷火飞行器开世界先例

  线路巡检的问题解决了,但如果飞行器发现了输电线路上挂有如农用薄膜等障碍物,输电人员不是依然要断电爬塔,到高空清障吗?“飘挂物难预防、难清理、容易跳闸,处理时还有一定的触电风险,很让人头疼。”萧振辉说。为了解决飘挂物带来的安全隐患,萧振辉他们又接到了新的任务。“你们要让飞行器能喷火,还得在带电环境下喷。”事实上,贺智涛发出的已经不是一个普通的指令,因为在世界上也没有这样的先例,这意味着一次零的突破。

  那段时间,小伙子们经常抱着机器驱车到郊外,风餐露宿,在不同地理条件和气候下进行测试,身边还得带着两罐灭火器。“那时回家经常灰头土脸。”唐志刚回忆道。

  “燃料是个难点。柴油燃烧产生浓烟太多,酒精又挥发得太快,不符合我们的要求。”萧振辉说,当时他们捣鼓了一段时间,自行研制了以汽油为主体的特种燃料,并经反复试验,得出最佳配比,“仿佛现在都还能闻到那股汽油的味道”。

  除燃料外,电场环境也是个难题。在带电的高压环境里,离电子流会产生强大吸力。“起初进行的一次实地试验时,飞行器喷出的火舌刚接触导线,飞行器立马就被吸过去坠毁了。”符菲说。后经多次试验,团队最终研发出“两步走”的方法:先喷洒雾化水珠状的汽油作为燃料,点火后立即熄火,避免电场力作用;当飘挂物燃烧时,适时再度喷洒燃料助燃,顺利解决了这一问题。

  2014年6月16日,受台风“海贝思”影响,500千伏北郊站出现农用薄膜被吹裹到高压导线上的情况,需要紧急处理。时值迎峰度夏负荷高峰期,喷火飞行器临危受命,一战成功。以往需要停电且动用5人花费3至5个小时的作业,因为飞行器助阵,喷火清障实际操作过程只需几分钟。

  实用才是真成果

  虽然号称“傻瓜机”,但对于普遍知识水平不高、年龄又较大的输电线路工人来说,巡检飞行器真的像所说的那样简单易学吗?“飞行器问世后,我们开始对班组同事进行培训,只要系统地培训两个星期,我们的工人都能熟练掌握飞行器的使用。”萧振辉介绍。

  此外,广州供电局还组织了多次飞行器操控技能竞赛,既培养了工人的动手能力,也提高了他们的积极性。“我们认真学习,现在都会用了。花半天冒着生命危险爬塔,跟用机器几分钟搞定,傻瓜才不选机器。”输电管理所增城巡维站巡维二班副班长陈国平说得实在。“任何科研成果,只有落地才能算真成果,实用才是王道。”贺智涛提起巡检飞行器的成功应用,不无自豪。

  自2013年下半年起,输电管理所开始在广州地区所辖的110千伏及以上输电线路广泛应用飞行器开展缺陷巡检、应急抢修、灾情查勘、迁改设计等电力作业,目前全所已拥有各式飞行器达42台。数据显示,截至今年上半年,输电所无人飞行器空中巡检时长达到71460分钟,累计野外飞行3224架次,共查找缺陷1108处。以广州电网每年架空线路跳闸100次计,运用飞行器,恢复送电时间能提前半天,每年可增加产值约2592万元。

  “更重要的是,它的成功应用,实现了空中作业零风险。”萧振辉说,“生命无价”。在团队成员看来,让一直以来被认为缺乏技术含量的输电行业,一举告别人工时代,才是真正的自豪所在。目前,南方电网公司正在积极推广他们的成果。“根据《2013年—2016年巡检飞行器业务推进方案》,最终我们所的飞行器将达138台,这样才能满足日常生产需要。”萧振辉说。

  更令人欣喜的是,萧振辉所率领的青年创新团队正在向下一个目标迈进:研究具备“鱼枪”弹射装置的多旋翼无人机,实现在线路不停电情况下空中向鸟巢弹射“鱼枪”,直到把鸟巢拉下杆塔。(经济日报记者 庞彩霞)

(责任编辑:景远)

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