华越QC小组--新型伸缩式绝缘人字梯的研制.docx
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新型伸缩式绝缘人字梯的研制
单 位:
变电运维室和远能江宁分公司
QC小组名称:
华越QC小组
起止日期:
2015.03.01-2015.10.28
南京供电公司
新型伸缩式绝缘人字梯的研制
前 言
绝缘梯作为变电站站端必备的安全工器具之一,在登高作业中具有广泛应用。
目前变电站常用的绝缘梯主要有单梯和人字梯两种。
一种是单梯,只有一个梯面,适用于贴靠墙面等具有支撑物的工作,重量较轻,多用于户外;另一种是人字梯,因其使用时,前后的梯面及地面构成一个等腰三角形,看起来像一个“人”字,因而把它形象地称为“人字梯”。
当人字梯两个梯面打开后,自身可以保持平衡,适用于平面上方空间等无其它支撑物的工作,多用于户内。
实践表明,两种绝缘梯在使用中存在许多问题,主要包括绝缘梯本身体积较大,存放占地面积大,某些安全工具室无法满足其存放要求;携带外出不方便,小型工程车难以载运;运输时需两人放倒搬运,在主控室等设备摆放比较密集的地点工作时,存在梯身转弯困难的问题;在禄口变电站等室外双层构架上搬运绝缘梯时往往安全距离不够,并且梯子存在从高处掉落的风险,危险系数大;缺少摆放工具的平台,在进行设备维修等工作时无处摆放小型器件和维修工具,造成使用上的不便,等等。
考虑到实际工作中遇到的以上问题,由变电运维室变电运维八班与远能江宁分公司变电工程管理班相关成员组成的“华越”QC小组决定将“新型伸缩式绝
缘人字梯的研制”作为2015年一同攻关的QC课题,暨研制一种体积小、搬运
方便、组装快捷、功能齐全、经济性好的伸缩式绝缘人字梯。
30
目 录
前言 1
目录 2
一、小组概况 3
二、选题理由 5
1、问题的提出 5
2、调查分析 5
3、确定课题 7
4、活动计划 8
三、目标设定 9
1、课题目标 9
2、目标值确定 9
四、提出方案并确定最佳方案 10
1、需求分析 10
2、讨论方案并确定方案 10
五、制定对策计划 18
六、对策实施 19
七、效果检查 21
八、标准化及推广 27
九、体会及今后打算 28
一、小组概况
小组名称
华越QC小组
组长
任圣雄
课题名称
新型伸缩式绝缘人字梯的研制
课题类型
创新型
成立时间
2015.3
注册号
NGQC-2015-92
小组接受TQC教育
80小时/人
活动次数
8次
活动参加率
100%
小 组 成 员
序号
姓 名
性别
年龄(职 称)
文化程度
小组分工
1
任圣雄
男
41(工程师/技师)
本科
全面负责
2
缪苗
女
26
硕士
具体实施
资料整理
3
王敏
女
33(工程师/技师)
硕士
具体实施
资料整理
4
叶成建
男
29(工程师)
硕士
具体实施
资料整理
5
蒋婴
女
41(工程师)
本科
具体实施
资料整理
6
俞晓
男
40(技师)
大专
具体实施
资料整理
7
唐小文
女
38(助工/技师)
本科
具体实施
资料整理
8
王强
男
42(助工/技师)
本科
具体实施
资料整理
9
古玲
女
40(助工/技师)
本科
具体实施
资料整理
10
王冠青
女
27
硕士
具体实施
资料整理
11
王赫
男
38(工程师/技师)
本科
具体实施
资料整理
12
张峰
女
48(工程师/高级技师)
本科
具体实施
资料整理
13
王玉景
女
39(工程师/技师)
本科
具体实施
资料整理
14
郑思源
女
28(工程师/技师)
本科
具体实施
资料整理
15
金淋芳
男
35(工程师/技师)
本科
具体实施
资料整理
组长签名
任圣雄
小组共有成员15名,均为本科及以上学历,技师及以上11名,工程师9名,组长任圣雄是国网技能专家后备人才。
人员配置合理,理论、技能层次较高。
小组具有优良传统,在往届的QC活动中取得过许多卓有成效的成果及荣誉。
包括:
2012第五届“海洋王”杯全国QC小组成果发表赛一等奖、2012年全国优秀质量管理小组、2014年全国质量信得过班组选拔赛一等奖、2014年全国质量信得过班组。
二、选题理由
1、问题的提出
为认真贯彻上级安全工作要求,进一步增强安全责任意识,扎实做好安全生产工作,小组成员以夯实基础和提升精益化为抓手,转变观念、创新思路,寻求运维工作有所突破。
绝缘梯作为变电站站端必备的安全工器具之一,在变电站登高作业中具有广泛应用。
《安规》中对绝缘梯提出要求:
梯子应坚固完整,有防滑措施。
梯子的支柱应能承受作业人员及所携带的工具、材料攀登时的总重量。
人字梯应有限制开度的措施。
目前运维八班管理的18座变电站中,每个站都配备了绝缘梯,但受制于存放地点不足等因素,都只配备了一把人字梯而无单梯。
据现场工作人员反映,现有人字梯在许多方面均存在缺陷。
2、调查分析
1)QC小组为充分了解变电站安全工具室人字梯的存放情况,对18座变电站人字梯的规格进行了统计,统计结果如下:
表2-1 变电站人字梯定置区域及其规格统计表(单位:
米)
变电站
人字梯规格
变电站
人字梯规格
变电站
人字梯规格
民营变
2
上坊变
3
天井山变
3
洋桥变
2
西岗变
3
山北变
3.5
方山变
2
淳化变
3
禄口变
3
学景变
2
土桥变
4
殷镇变
3
湖熟变
3
龙都变
3
秣陵变
3
东山变
3
周岗变
3
铜山变
3
制表人:
王敏 制表时间:
2015年3月2日
由统计结果可见,变电站配备人字梯的规格一般在3米及以上,但受制于
房屋高度,民营变、洋桥变等四个变电站只能存放2米高的人字梯。
若有高度较高的作业要求时,存在作业无法完成的可能性。
另外,人字梯需要定期做绝缘试验,或者出现破损需要更换,此时需要将人字梯携带外出,小型工程车难以运送。
2)变电站中需要人字梯辅助登高作业的工作有很多,尤其在新建站或改扩
建时,由于新上设备很多,梯子的使用最为频繁。
每一项工作都需要经过人字梯的搬运、固定、间隔见移动、恢复摆放四个步骤不断重复才能最终完成。
表2-2对变电站扩建工程验收工作中各项登高作业花费时间做了统计。
表2-2 扩建验收工作中登高作业花费时间统计表(单位:
h)
时
类 间
型
搬运移动梯子
实际工作
总计
设备验收
10
24
34
标牌标签粘贴
12
16
28
设备铭牌抄录
14
8
22
平均
12
16
28
制表人:
王敏 制表时间:
2015年3月8日
由于工作性质不同,扩建验收各项登高作业中用于搬运、移动梯子的时间占比差别较大,总体来看,标牌标签粘贴作业可以代表搬运、移动梯子花费时间的平均值。
扩建验收工作中搬运、移动梯子在登高作业花费时间的平均占比如图2-1所示。
图2-1 扩建验收工作中登高作业花费时间饼分图
制图人:
王敏 制图时间:
2015年3月8日
从统计结果看出,在扩建验收工作登高作业中,搬运、移动梯子所花费的平均时间占比42.9%,几乎达到了整项工作花费时间的一半,严重拉低工作效
率。
3)目前变电站配备的人字梯主要有两种。
QC小组对18座变电站配备的人字梯进行了统计。
图2-2 两种常用人字梯
拍摄人:
王敏 拍摄时间:
2015年3月10日表2-3 变电站人字梯统计表
电压等级
变电站总数
顶部有平台
顶部无平台
110kV
12
8
4
35kV
6
1
5
合计
18
9
9
制表人:
王敏 制表时间:
2015年3月11日
根据调查,发现现有人字梯在使用过程中主要存在以下几个方面缺陷:
表2-4 绝缘人字梯缺陷统计表
性能
缺陷
安全性
高度不可调,有时与运行设备安全距离不够
实用性
高度不可调,狭窄或低矮的工作地点摆放不开
便利性
对于墙面工作使用不如单梯方便,缺少摆放工具平台或平台不可移动
制表人:
王敏 制表时间:
2015年3月12日
综上调查统计,现有人字梯在使用的安全性、实用性、便利性方面都有亟需改进的地方。
3、确定课题
小组成员讨论,如果研制出一种新型的绝缘人字梯,结合现有人字梯的优点,完善不足之处,解决人字梯存放占用面积大、搬运携带困难、安全有隐患等问题,并能将绝缘单梯的优点融合进去,既可以确保安全生产,又可以提高工作效率,缩短各项登高作业时间。
查询资料,完全具备全部要求的绝缘人字梯未有厂家生产,小组成员希望通过努力完成本次创新,将课题选定为“新型伸缩式绝缘人字梯的研制”。
4、活动计划
小组成员严格依照PDCA循环法,制定了小组活动计划推进表:
时间步骤
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月 10月
选择课题
目标设定提出方案
P
可行性分析
对策措施实施情况
D
效果检查
C
标准化
A
总结
表2-5 活动计划推进表
计划 实施
制表人:
唐小文 制表时间:
2015年3月14日
三、目标设定
1、课题目标
研制新型可伸缩的绝缘人字梯,使其能实现以下功能:
存放占用空间小、
易携带,搬运移动方便,安全性能好。
具有单梯优点,
可作为单梯使用,并改善单梯稳定性差的缺点。
零部件摆放便利,
规格、材料符合相关技术规范要求。
2、目标值确定
小组成员多次实验发现,在宽阔的地带搬运、移动人字梯,相比于狭窄地带所花费的时间平均减少将近三分之一,因此,小组成员经过讨论,一致决定将扩建验收工作中搬运、移动梯子的时间由12h缩短为8h。
图3-1 目标值设定柱状图
制图人:
王敏 制图时间:
2015年3月20日
四、提出方案并确定最佳方案
1、需求分析
表4-1 伸缩式绝缘人字梯需求分析表
序号
工具要求
实现效果
1
体积小
易存放,易携带,无需两人搬运
2
高度可调节
使用灵活,适用于多种场合
3
固定可靠
梯脚防滑,使用安全
4
具有单梯优点
可作为单梯使用
5
使用方便
装卸简便,零部件摆放方便,工作便利
6
安全性好
使用时可与带电设备保持一定安全距离
7
绝缘良好
满足电力系统对绝缘梯的绝缘性能要求
8
规格满足要求
人字梯高度、开距、踏板间距等满足要求
制表人:
王敏 制图时间:
2015年4月10日
2、讨论方案并确定方案
根据需求分析,小组召开会议,运用头脑风暴的方法针对新型伸缩式绝缘人字梯的设计方案展开了讨论,提出了各种对策,对提出的想法和建议,利用亲和图进行了归纳和分析。
新型伸缩性绝缘人字梯设计方案
需选择绝缘材料
绝缘梯高度及踏板
间距应设计合理
折叠式伸缩
升降式伸缩
竹节式伸缩
可拆分双梯组合式
不可拆分一体式
设计
组装方式设计
绝缘梯主体设计
工具摆放平台
卡箍移动平台
卡箍组装
悬挂移动平台
螺栓组装
顶部加装平台
图4-1 小组讨论设计新型伸缩性绝缘人字梯的亲和图
梯脚防滑设计
绝缘防滑套防滑防陷底座
防滑套加底座
人字梯的实用性要在实践中得到体现
要充分利用现场,多试验积极与外界进行交流和推广多改进,使其实用、美观
研制成果的实施对人字梯使用的安全性、实用性、便利性有所提高
争取能申请为专利产品
制图人:
王敏 制图时间:
2015年4月18日
根据以上亲和图,我们小组决定从以下方面进行讨论和分析。
(一) 主体结构设计
方案1
方案分析
与变电站内现有的普通人字梯结构相
不可拆分
同,人字梯顶端固定,左右两侧梯子
的一体式
长度均可伸缩调节。
该方案即在现有
结构
人字梯上改进伸缩设计。
优点
缺点
1、使用方法简单;
2、体积缩小50%,长度可多级调节。
1、重量大,重约18kg,搬运费力;
2、在墙面等有支撑物处工作时不够灵活,工作时需要较大空间。
分析结论
灵活性不强,决定不采用。
方案2
方案分析
可拆分的双梯组合式结构
采用积木式组合设计,将两个可伸缩式单梯可靠组装形成人字梯,搬运时或需要单梯工作时可分开成为两个独立的单梯。
优点
缺点
1、使用灵活,既可作为人字梯使用,也可作为单梯使用;
2、存放占地面积缩小80%;
3、可适用于室内室外多种场合。
1、使用人字梯时需要装拆,平均耗时1min。
分析结论
能够满足所有需求,徒手即可拆装,简单方便,决定采用。
(二) 伸缩设计
方案1
方案分析
竹节式伸缩结构
竹节式伸缩结构类似钓鱼竿,梯杆可一节一节伸长或收缩,采用多节式圆筒结构,不用时完全收缩起来可大大缩短梯子长度,减小体积。
优点
缺点
1、存放需要空间小,缩短后长0.7
米;
2、易携带;
3、搬运方便,一人即可搬运;
4、伸缩简便,样式美观;
5、可随意伸缩长度,最长达到4米。
1、对连接件工艺有要求。
分析结论
体积小、灵活性高,连接件工艺可掌握,决定采用。
方案2
方案分析
升降式伸缩结构
梯子由内外两层组成,可调节内层梯子位置,延长梯子的可用长度。
优点
缺点
1、可随意调节长度;
2、梯子存放时长度是最长长度的
50%。
1、调节长度有限,只可缩短50%;
2、体积缩小有限,只可缩小50%;
3、调节时不方便。
分析结论
伸缩程度有限,决定不采用。
方案3
方案分析
折叠式伸缩结构
使用时梯子撑开全长,不用时可将人字梯两边梯子分别向外折叠存放,梯子高度为使用时的一半。
也可成M型或固定为长凳使用。
优点
缺点
1、梯子存放时长度是最长长度的
50%,体积减小;
1、可调节长度固定,仅有全长和半长
两种;
2、收装简便;
3、使用形式多样。
2、体积缩小有限,最大50%。
分析结论
高度调节能力有限,决定不采用。
(三) 组装方式设计
方案1
方案分析
螺栓组装
当绝缘梯组装为人字梯使用时,将两块连接板分别搭在绝缘梯的上部、中部
和下部三阶踏板上。
三块连接板均用螺栓与踏板形成有效固定。
优点
缺点
1、踏板与连接板之间连接牢固;
2、安全性能高。
1、螺栓易生锈腐蚀,耐腐蚀性差,后期维护成本高;
2、装卸需两人配合,人工成本高;
3、需专用工具,平均耗时10min,效率低。
分析结论
组装需要额外的工具,费时费力,决定不采用。
方案2
方案分析
卡箍组装
采用积木式组合设计,连接部分为上部、中部和下部连接,分别用一块连接
板固定在踏板上,固定连接部分使用U型卡箍。
优点
缺点
1、搭建拆卸简单快捷,;
2、部件标准,不需要借助任何工具,徒手即可拆装;
3、只需一人即可组装完成,耗时
0.5min,省时省力。
1、对连接板材料的机械强度要求高,拉伸、弯曲强度600pa以上。
分析结论
搭建拆卸方便快捷,连接板材料机械强度符合要求,决定采用。
(四) 工具摆放平台设计
方案1
方案分析
顶部加装平台
在组合式人字梯的顶部加装平台,平台四角用螺栓固定在人字梯的顶端。
优点
缺点
1、对人字梯起额外的固定作用。
1、螺栓易生锈腐蚀,耐腐蚀性差,后期维护成本高;
2、平台不可移动;
3、装卸不方便,平均耗时10min;
4、需要额外的装卸工具;
5、当作为单梯使用时平台无法安装。
分析结论
灵活性差,装卸不方便,决定不采用。
方案2
方案分析
悬挂移动平台
在平台四角打孔,用四根绳索将平台吊在绝缘梯任意一级踏板上。
优点
缺点
1、平台可以任意移动,使用方便。
1、平台不稳固,容易翻转;
2、平台需要用绳索绑缚,耗时
2min。
分析结论
实用性差,耗费时间,决定不采用。
方案3
方案分析
卡箍移动平台
平台底部安装适当规格的卡箍,使用时将平台卡扣在绝缘梯任意一级踏板上。
优点
缺点
1、平台可以任意移动,使用方便;
2、卡箍固定稳定,平台不易翻转,可承受1kg重量;
3、卡箍规格标准,装卸只需1s。
无
分析结论
囊括方案1和方案2的全部优点并做出了有效改进,决定采用。
(五) 梯脚防滑设计
方案1
方案分析
绝缘防滑套
用橡胶材质的绝缘防滑套裹住绝缘梯的梯脚,增加其与地面的摩擦力。
优点
缺点
1、绝缘性能好,450kV/1min工频耐压试验无击穿;
2、绝缘防滑套可长期安放在梯脚上,
平时不用取下,使用方便。
1、橡胶材质容易磨损;
2、易疲劳,易老化,寿命1年。
分析结论
材料不耐用,决定不采用。
方案2
方案分析
防滑防陷底座
凹凸结合设计。
下部是垫层,四角分别打孔,可用螺栓固定底座,防止底部垫
层打滑。
上部是一个凹球型构件,用于梯脚嵌入。
优点
缺点
1、在室外特别是泥土松软的现场,用螺栓固定可靠,有效防止打滑;
2、凹球型构件增大梯脚与底座之间的接触面,摩擦力平均增大
400N。
1、螺栓易生锈腐蚀,耐腐蚀性差;
2、需要额外的装卸工具,装卸平均耗时5min。
分析结论
装卸不方便,决定不采用。
方案3
方案分析
防滑套加底座
在摩擦力较好的地面或室内只使用防滑套防止梯脚打滑,在泥土松软的室外加
装防滑防陷底座,增大摩擦力。
优点
缺点
1、具有绝缘防滑套和防滑防陷底座
的双重优点。
无
方案1与方案2的组合,防滑底座选择安装,灵活方便,决定采用。
分析结论
(六) 选定最佳方案
通过对绝缘人字梯的主体结构、伸缩方式、组装方式、工具摆放平台和梯脚防滑设计方案的分析对比,并结合绝缘梯规格和绝缘材料相关技术规范要求,确定最佳方案如下:
工具摆放平台设计采用卡箍移动平台
主体结构选择可拆分双梯组合式
组装方式选择卡箍组装
伸缩方式选择竹节式伸缩
绝缘人字梯
图4-2 绝缘人字梯的最佳方案确定图
人字梯高度4米,踏板间距0.4米
梯脚防滑设计采用防滑套加底座的形式
绝缘材料选用轻型环氧树脂
制图人:
王敏 制图时间:
2015年5月15日
五、制定对策计划
QC小组于5月28日召开会议,对最佳方案展开讨论,根据最佳方案的七条细化设计方案逐项制定对策,制定相应措施,按照“现场适用”原则制定对策计划流程图:
图5-1 对策计划流程图
制图人:
王敏 制图时间:
2015年6月4日
根据流程图,小组制定对策计划表5-1。
表5-1 对策计划表
对策
目标
措施
地点
完成
时间
责任人
伸缩式绝缘单梯制
作
竹节式伸缩,高
度可调(0.7m-4m)
制作伸缩式绝缘梯的连接件,并与绝缘梯杆完成连接固定
远能江宁分公司
6月
丁小荣俞晓
连接板及卡箍制作
机械强度高,抗拉抗压600pa以上,尺寸标准,
卡接紧固
选用环氧树脂材质,根据人字梯的开度要求和踏板宽度设计连接板和底部卡箍并制作
班组、远能江宁分公司
6月
王敏丁小荣
工具摆放平台制作
零部件使用方便减少上下梯子次
数
,
根据平时现场经验设计平台尺寸
并制作
班组、远能江宁分
公司
7月
唐小文丁小荣
防滑防陷底座制作
凹凸结合设计,实现底座可固定
梯脚可嵌入
设计合适的底座尺寸,四角分别
,打孔并备配配套螺栓,根据梯脚尺寸在底座中部掏挖凹球形构件
班组、远能江宁分
公司
7月
王敏俞晓
成品组装
人字梯实现既定
功能
按照设计图纸完成组装
班组
8月
任圣雄
性能检查
满足各项指标
绝缘试验、实际操作测试、承重
试验
班组
8月
任圣雄
缪苗
制表人:
王敏 制表时间:
2015年6月4日
六、对策实施
对策实施一:
可伸缩绝缘单梯制作
试验相关材料,最终选定综合性能优良的环氧树脂作为伸缩式绝缘梯连接件的制作材料;测量绝缘梯杆尺寸(每节高40cm),将选用材料和尺寸要求交给远能江宁分公司完成连接件的制作;绝缘梯主体采用轻型环氧树脂材料,根据规格要求采用高温聚合拉挤制造工艺制作梯杆及踏板,最终组装完成伸缩式绝缘单梯。
对策实施二:
连接板及底部卡箍制作
首先根据绝缘梯的开度要求(60°)设计连接绝缘梯上、中、下部的三块连接板尺寸(25cm*12cm、50cm*12cm、80cm*12cm),踏板底部U型卡箍尺寸与踏板宽度(3.5cm)相当。
选择环氧树脂材料作为三块连接板及底部U型卡箍的制作材料。
自行进行材料切割、塑型和焊接,完成成品后进行相关功能试验。
对策实施三:
工具摆放平台制作
根据平时现场经验设计平台尺寸(25cm*15cm),确保平台大小适合于摆放随身携带的工具及螺丝和螺帽等小型零配件,平台设计有一定深度(1.5cm),四周有小型护板,防止小型工具和零配件从平台中掉落。
底部卡箍的尺寸与连接板卡箍尺寸相当(宽3.5cm)。
同样选择环氧树脂材料作为平台及卡箍的制作材料。
班组自行进行材料切割、塑型和焊接,完成工具摆放平台制作。
对策实施四:
防滑防陷底座制作
根据现场工作经验设计合适的底座尺寸(12cm*15cm),底座材料选用环氧树脂。
在底座四角分别打孔,配备配套螺栓;根据梯脚尺寸在底座中部掏挖一个比梯脚稍大的孔洞(直径8.5cm)。
总体实现底座
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- 华越 QC 小组 新型 伸缩 绝缘 人字梯 研制