廣州供電局輸電線路工作室青年團隊研發(fā)巡檢“神器”——
機器代人上電塔

左上圖 工作室培訓基地。就是在這里,工作室成員完成了“飛火”無人機的設計、開模組裝和調(diào)試。左下圖 深夜,團隊還在討論無人機支架新設計方案。右圖 飛行器起飛,調(diào)向,灑燃料—噴火!
“你們是南網(wǎng)最靈活的觸角,蔓延四方,吸取養(yǎng)分,而后忽然綻放,滿園芬芳。青春代表著無數(shù)的可能,與青春交談,與南網(wǎng)同行,南網(wǎng)的未來,就在這些青春行者中。”這是9月24日第四屆“感動南網(wǎng)”頒獎典禮上的一段抒情頒獎詞,它嘉獎的是一群實在的年輕人和他們實在的創(chuàng)新成果。
這是一個由廣州供電局輸電管理所蕭振輝、唐志剛、符菲、吳省身、吳卓騰等“80后”青年員工組成的科技創(chuàng)新團隊,他們懷揣著幾代輸電人的夢想——機器代替人工登塔,矢志探索,自學成才,最終成功自主研發(fā)出輸電線路巡檢飛行器、噴火式飛行器、地下行走式巡檢機器人等一系列輸電作業(yè)的“神器”,在當下的電力行業(yè)掀起了一場革命。團隊也相繼獲得了2014年第六屆全國電力職工技術成果一等獎(第1名);以總分第一的成績當選“2015感動南網(wǎng)”年度團隊。
的確,青春代表著無數(shù)的可能,青春可以成就飛火傳奇。
讓輸電線路巡檢“飛”起來
在供電行業(yè),輸電人常說“寧爬三座山,不登一基塔”,曾在架空線路運行班組輪崗實習的蕭振輝對人工登塔的難度和危險性深有體會。
過去巡檢線路,輸電人主要靠眼睛和望遠鏡直接觀察,如果發(fā)現(xiàn)問題就要登上幾十米的高塔實地探查。一旦導線發(fā)生故障,輸電人就要立即斷電,綁著安全帶沿著電線一步步爬到故障處檢修,十分危險。同時,作為國內(nèi)特大型城市,廣州的輸電線路長達7000公里且構造復雜:北部有山,南部靠海,番禺區(qū)與南沙區(qū)河網(wǎng)密布,需要鐵塔跨越多個河道,這些都增加了線路巡檢的難度。
“機器代替人工登塔”,可謂幾代輸電人的夢想。早在1999年,廣州輸電所為了實現(xiàn)高空機器巡檢,曾經(jīng)嘗試過購買有人直升機“飛行小時”。但因費用太高、普通直升機難以滿足電力系統(tǒng)需求等因素,購買“飛行小時”并未達到預期目標。當時的負責人與還是普通輸電工的賀智濤,共同提出了飛行器巡檢這一設想,但之后很多年,一直處于停滯狀態(tài)。“飛行器的操控要求太高了,而且成本也是個大問題,在我們這樣的非科研單位,研發(fā)飛行器這樣燒錢的事,幾乎是不可能的。”賀智濤無奈地介紹。
直到2010年,大疆公司推出了一款飛行器操控軟件,這才出現(xiàn)了轉機。該軟件可以在操作時對人手的抖動進行校準微調(diào),降低了使用者的技術門檻,相應成本也大幅下降,輸電所才得以從生產(chǎn)經(jīng)費中擠出有限的資金來進行研究。2012年,基于各方面條件都已成熟,作為輸電所所長的賀智濤開始力推“輸電線路立體化巡檢技術體系”規(guī)劃,期望做到“架空線路日常巡線不上塔、電纜線路日常巡線不下隧道,無人動力傘初巡,飛行器細查,檢修過程遠程干預”。而這一光榮而艱難的任務,便落在了蕭振輝等年輕人身上。同年9月,賀智濤下了死命令:“明年5月迎峰度夏前,一定要把飛行器搞出來!”
“普通航模野外抗風性差,對地形要求也很高,而電力部門需要的是抗高壓抗強電磁場、同時適合野外作業(yè)的輕便型飛行器,我們當時就對已有老機型進行改造。”蕭振輝向記者介紹。
“當時真是什么都不懂,一切都要從頭學起。”吳卓騰苦笑道,“那時我們一沒經(jīng)費來源,二沒專家支持,只能自學。為了跟民間高手請教,我們幾乎每周都去深圳,下著大暴雨也去”。除了學習無人機的相關知識,找材料也花費了他們不少時間和精力,“廣州和深圳的電子器材城我們都走遍了”!
功夫不負有心人。很快,一代機被造出來了。相對之前的舊機器,一代機最大的改進是由單旋翼式變?yōu)槎嘈硎?,增強了穩(wěn)定性,成本也做到了大幅下降。但在試飛過程中,團隊成員發(fā)現(xiàn),一代機還是不夠輕、不夠穩(wěn)、不夠便宜,后續(xù)使用中出現(xiàn)了很多問題。
蕭振輝和團隊立即開始了二代機的研發(fā),原創(chuàng)了飛行器的新型框架結構,大幅減輕了機器重量,抗風性能和續(xù)航能力也明顯提升。同時,他們還自制零件,研制專用材料。最終,二代機實現(xiàn)了電力專用零部件95%自主研制,抗風性能從5級提升到6級,續(xù)航能力提高了50%,而成本只要約2萬元,極大提高了飛行器在線路巡檢工作上的實用可能。
2013年5月29日,受雷雨天氣影響,220千伏北犀乙線發(fā)生跳閘。30日,輸電管理所自行研發(fā)的飛行器首次“披掛上陣”,干凈漂亮地完成了任務。
噴火飛行器開世界先例
線路巡檢的問題解決了,但如果飛行器發(fā)現(xiàn)了輸電線路上掛有如農(nóng)用薄膜等障礙物,輸電人員不是依然要斷電爬塔,到高空清障嗎?“飄掛物難預防、難清理、容易跳閘,處理時還有一定的觸電風險,很讓人頭疼。”蕭振輝說。為了解決飄掛物帶來的安全隱患,蕭振輝他們又接到了新的任務。“你們要讓飛行器能噴火,還得在帶電環(huán)境下噴。”事實上,賀智濤發(fā)出的已經(jīng)不是一個普通的指令,因為在世界上也沒有這樣的先例,這意味著一次零的突破。
那段時間,小伙子們經(jīng)常抱著機器驅(qū)車到郊外,風餐露宿,在不同地理條件和氣候下進行測試,身邊還得帶著兩罐滅火器。“那時回家經(jīng)?;翌^土臉。”唐志剛回憶道。
“燃料是個難點。柴油燃燒產(chǎn)生濃煙太多,酒精又揮發(fā)得太快,不符合我們的要求。”蕭振輝說,當時他們搗鼓了一段時間,自行研制了以汽油為主體的特種燃料,并經(jīng)反復試驗,得出最佳配比,“仿佛現(xiàn)在都還能聞到那股汽油的味道”。
除燃料外,電場環(huán)境也是個難題。在帶電的高壓環(huán)境里,離電子流會產(chǎn)生強大吸力。“起初進行的一次實地試驗時,飛行器噴出的火舌剛接觸導線,飛行器立馬就被吸過去墜毀了。”符菲說。后經(jīng)多次試驗,團隊最終研發(fā)出“兩步走”的方法:先噴灑霧化水珠狀的汽油作為燃料,點火后立即熄火,避免電場力作用;當飄掛物燃燒時,適時再度噴灑燃料助燃,順利解決了這一問題。
2014年6月16日,受臺風“海貝思”影響,500千伏北郊站出現(xiàn)農(nóng)用薄膜被吹裹到高壓導線上的情況,需要緊急處理。時值迎峰度夏負荷高峰期,噴火飛行器臨危受命,一戰(zhàn)成功。以往需要停電且動用5人花費3至5個小時的作業(yè),因為飛行器助陣,噴火清障實際操作過程只需幾分鐘。
實用才是真成果
雖然號稱“傻瓜機”,但對于普遍知識水平不高、年齡又較大的輸電線路工人來說,巡檢飛行器真的像所說的那樣簡單易學嗎?“飛行器問世后,我們開始對班組同事進行培訓,只要系統(tǒng)地培訓兩個星期,我們的工人都能熟練掌握飛行器的使用。”蕭振輝介紹。
此外,廣州供電局還組織了多次飛行器操控技能競賽,既培養(yǎng)了工人的動手能力,也提高了他們的積極性。“我們認真學習,現(xiàn)在都會用了?;ò胩烀爸kU爬塔,跟用機器幾分鐘搞定,傻瓜才不選機器。”輸電管理所增城巡維站巡維二班副班長陳國平說得實在。“任何科研成果,只有落地才能算真成果,實用才是王道。”賀智濤提起巡檢飛行器的成功應用,不無自豪。
自2013年下半年起,輸電管理所開始在廣州地區(qū)所轄的110千伏及以上輸電線路廣泛應用飛行器開展缺陷巡檢、應急搶修、災情查勘、遷改設計等電力作業(yè),目前全所已擁有各式飛行器達42臺。數(shù)據(jù)顯示,截至今年上半年,輸電所無人飛行器空中巡檢時長達到71460分鐘,累計野外飛行3224架次,共查找缺陷1108處。以廣州電網(wǎng)每年架空線路跳閘100次計,運用飛行器,恢復送電時間能提前半天,每年可增加產(chǎn)值約2592萬元。
“更重要的是,它的成功應用,實現(xiàn)了空中作業(yè)零風險。”蕭振輝說,“生命無價”。在團隊成員看來,讓一直以來被認為缺乏技術含量的輸電行業(yè),一舉告別人工時代,才是真正的自豪所在。目前,南方電網(wǎng)公司正在積極推廣他們的成果。“根據(jù)《2013年—2016年巡檢飛行器業(yè)務推進方案》,最終我們所的飛行器將達138臺,這樣才能滿足日常生產(chǎn)需要。”蕭振輝說。
更令人欣喜的是,蕭振輝所率領的青年創(chuàng)新團隊正在向下一個目標邁進:研究具備“魚槍”彈射裝置的多旋翼無人機,實現(xiàn)在線路不停電情況下空中向鳥巢彈射“魚槍”,直到把鳥巢拉下桿塔。