本發(fā)明涉及絕緣子清洗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力傳輸系統(tǒng)上清洗絕緣子的方法，本發(fā)明還涉及一種絕緣子清洗框、具有該絕緣子清洗框的絕緣子清洗機器人和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力傳輸系統(tǒng)的絕緣子在自然環(huán)境中，受到SO2、氮氧化物以及顆粒性塵埃等大氣環(huán)境的影響，在其表面逐漸沉積了一層污穢物。在天氣干燥的情況下，這些絕緣子可以保持著較高的絕緣水平，其放電電壓和潔凈、干燥狀態(tài)時接近；當遇有霧、露、雨等潮濕天氣，以及融冰、融雪時，絕緣子因表面污穢物吸收水分致使污穢層中的電解質(zhì)溶解，造成絕緣子絕緣水平降低，泄漏電流增大，嚴重時發(fā)生閃絡(luò)事故。進入21世紀以來，隨著環(huán)境污染加劇，導(dǎo)致污閃事故頻發(fā)。目前，由于污穢而引起的絕緣閃絡(luò)事故，在電力系統(tǒng)總事故中，僅次于雷害居第二位，然而污閃事故所造成的損失卻是雷害事故的10倍。全國各大電網(wǎng)幾乎都發(fā)生過大面積污閃，造成了巨大的經(jīng)濟損失。

隨著地區(qū)海拔數(shù)值的增加，大氣的壓力會逐漸降低，低氣壓時低空氣密度使空氣介電常數(shù)、空氣冷卻效應(yīng)和弧隙空氣介質(zhì)強度都降低，因而引起電力設(shè)備空氣絕緣耐壓降低，故而空氣的絕緣強度就越弱。另外隨著海拔的升高，空氣密度降低，散熱條件變差，會使高壓電器在運行中溫升增加，但空氣溫度隨海拔高度的增加而逐漸降低，導(dǎo)致在低氣壓空氣中滅弧比較困難。此外太陽輻射強度較大引起電力設(shè)備的溫升增高，在氧氣和水存在的條件下，使有機絕緣材料和絕緣涂料等加速老化，縮短使用壽命。

由于配、變電設(shè)施是電網(wǎng)輸送電能的關(guān)鍵設(shè)備，絕緣子是配、變電設(shè)施中最基礎(chǔ)的部件，絕緣子出現(xiàn)污穢是發(fā)生閃絡(luò)事故的根源，絕緣子的干凈與否直接關(guān)系到輸、供電的可靠性。故定期對配、變電設(shè)施上的絕緣子進行清污工作，是電力傳輸系統(tǒng)必不可少的基本工作，絕緣子及時徹底清污是確保電力傳輸系統(tǒng)正常運行的重要手段。

目前的清洗方式幾乎完全是人工操作的方式清洗，有遠距離的手持水槍清洗，近距離的手持水槍清洗，近距離的手持毛刷清洗等。

遠距離的高壓水沖洗由于靶距較遠，高壓水的沖擊力極大削弱，造成能量的浪費，同時由于手工清洗都是單方向接近絕緣子，難以做到清洗無死角，同時由于高壓水巨大的反沖作用力，操作者不易操作且勞動強度大。近距離的沖洗雖然清洗的效果會改進，但操作者須在絕緣子的近處操作，特別是那些近處無支撐的絕緣子，還存在安全隱患。且操作時，在高壓水槍后邊要拖著一個長長的供水管路，也會給操作帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有絕緣子清洗方法及設(shè)備清洗不完全，可操作性差的問題，提供一種電力傳輸系統(tǒng)的清洗絕緣子的方法以及絕緣子清洗框、清洗機器人和系統(tǒng)，采用具有可開合結(jié)構(gòu)的通以高壓水的絕緣子清洗框?qū)^緣子進行清洗，安全、節(jié)能、方便，且清洗效果好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的絕緣子清洗框包括第一框體、第二框體、開合機構(gòu)、以及多個噴嘴，所述第一框體和第二框體的一端通過所述開合機構(gòu)連接，所述第一框體和第二框體通過所述開合機構(gòu)能夠相對打開或閉合，多個噴嘴設(shè)置于所述第一框體和第二框體的內(nèi)側(cè)壁。

其中，清洗前，所述第一框體和所述第二框體相對打開并移動至將絕緣子置于其中后，所述第一框體和所述第二框體相對閉合，形成環(huán)繞絕緣子的封閉結(jié)構(gòu)，所述噴嘴接通高壓水并噴射高壓射流以對絕緣子進行清洗。

上述的絕緣子清洗框的一實施例中，所述第一框體和第二框體相對閉合時，所述清洗框整體呈圓環(huán)形。

上述的絕緣子清洗框的一實施例中，高壓水通過所述第一框體和第二框體與所述噴嘴連通。

上述的絕緣子清洗框的一實施例中，所述噴嘴相對所述清洗框所在的平面傾斜一角度設(shè)置。

上述的絕緣子清洗框的一實施例中，所述角度與絕緣子的傘蓋的傾斜角度相適應(yīng)。

上述的絕緣子清洗框的一實施例中，各所述噴嘴均勻設(shè)置于所述第一框體以及第二框體的內(nèi)側(cè)壁。

本發(fā)明的絕緣子清洗機器人包括機器人動臂、上述的絕緣子清洗框以及升降機構(gòu)，所述清洗框連接在所述機器人動臂的前端，所述升降機構(gòu)帶動所述機器人動臂上下升降運動。

上述的絕緣子清洗機器人的一實施例中，所述升降機構(gòu)包括升降柱、立柱和升降鏈條，所述機器人動臂連接在所述升降柱上，所述升降柱通過所述升降鏈條連接在所述立柱上。

本發(fā)明的絕緣子清洗系統(tǒng)包括上述的絕緣子清洗機器人、與所述噴嘴相連的射流供水設(shè)備以及運載小車，所述絕緣子清洗機器人以及射流供水設(shè)備均設(shè)置在所述運載小車上。

本發(fā)明的清洗絕緣子的方法，采用具有可開合結(jié)構(gòu)的絕緣子清洗框?qū)^緣子進行清洗，絕緣子清洗框包括可開合的第一框體和第二框體，以及設(shè)置于第一框體和第二框體的內(nèi)側(cè)壁的多個噴嘴，其包括如下步驟：

S100，第一框體和第二框體相對打開，并移動至將待清洗絕緣子置于其中后，第一框體和第二框體相對閉合以使各噴嘴環(huán)繞在待清洗絕緣子的周圍；

S200，各噴嘴連通高壓水，噴射高壓射流以對框內(nèi)待清洗絕緣子進行清洗；

S300，清洗完畢后關(guān)閉高壓水，第一框體和第二框體相對打開并離開已清洗絕緣子；

S400，清洗框移動至下一待清洗絕緣子，并重復(fù)以上步驟S100、S200、S300。

上述的清洗絕緣子的方法的一實施例中，所述步驟S400中還包括如下步驟：通過一機器人動臂驅(qū)動清洗框至下一待清洗絕緣子。

上述的清洗絕緣子的方法的一實施例中，所述步驟S200中還包括如下步驟：通過一升降機構(gòu)帶動清洗框沿著待清洗絕緣子的軸線上下往返移動清洗待清洗絕緣子。

上述的清洗絕緣子的方法的一實施例中，通過一運載小車運載清洗框、機器人動臂、升降機構(gòu)以及給噴嘴供給高壓水的射流供水設(shè)備至指定操作位置，機器人動臂帶動清洗框至該操作位置的各待清洗絕緣子，之后由運載小車運載至另一操作位置。

上述的清洗絕緣子的方法的一實施例中，設(shè)置第一框體和第二框體相對閉合時的清洗框整體呈圓環(huán)形。

上述的清洗絕緣子的方法的一實施例中，使噴嘴相對清洗框所在的平面傾斜設(shè)置，以使高壓射流噴射至絕緣子各表面。

本發(fā)明的有益功效在于，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下明顯優(yōu)勢：

1、噴嘴噴射的高壓射流可以同時對絕緣子的四周進行清洗，其清洗效率極大提高。

2、噴嘴與絕緣子的清洗表面的距離遠小于人工清洗時的距離，射流對清洗表面的沖擊力有極大的提高，提高了清洗質(zhì)量。

3、高壓射流更能夠深入到絕緣子的傘蓋內(nèi)部等各表面，清洗效果好。

4、高壓射流的能量能夠得到更充分的利用，具有節(jié)能的效果。

5、高壓射流的反力處于自身平衡的狀態(tài)，因此可以減少反力在操作裝置上產(chǎn)生的力矩，為操作裝置的配置提供了方便。

6、把清洗運動分解定位和運行兩種狀態(tài)，大大簡化了運動對構(gòu)造的要求，操作更加可靠。

7、和毛刷清洗工藝相比，本系統(tǒng)的容錯能力好，更能夠有效的確保清洗的效果。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的絕緣子清洗框清洗狀態(tài)圖；

圖2a至圖2g為本發(fā)明的絕緣子清洗框工作過程圖；

圖3為本發(fā)明的絕緣子清洗機器人的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的絕緣子清洗系統(tǒng)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的絕緣子清洗系統(tǒng)的運用于一變電站的運行狀態(tài)圖；

圖6為本發(fā)明的清洗絕緣子的方法的步驟圖。

其中，附圖標記

100 絕緣子清洗框

110 第一框體

120 第二框體

130 開合機構(gòu)

140 噴嘴

200 絕緣子清洗機器人

210 機器人動臂

220 升降機構(gòu)

221 升降柱

222 立柱

223 升降鏈條

300 射流供水設(shè)備

400 絕緣子清洗系統(tǒng)

410 運載小車

10 瓷瓶

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細的描述，以更進一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護范圍的限制。

本發(fā)明采用高壓水形成高壓射流的清洗手段，能夠較好的實現(xiàn)絕緣子的清洗要求，在清洗過程中，允許清洗設(shè)備的定位精度有一定的偏差，具有一定的容錯能力，實現(xiàn)智能化，自動化操作的難度也相對較低，配套的裝置能夠較好的適應(yīng)清洗操作的惡劣環(huán)境。

如圖1以及圖2a至圖2g所示，本發(fā)明的絕緣子清洗框100包括第一框體110、第二框體120、開合機構(gòu)130和多個噴嘴140。第一框體110和第二框體120的一端通過開合機構(gòu)130連接，使得第一框體110和第二框體120通過開合機構(gòu)130能夠相對打開或閉合。多個噴嘴140設(shè)置于第一框體110和第二框體120的內(nèi)側(cè)壁上。清洗時，可在第一框體110和第二框體120中通以高壓水，通過連接在第一框體110和第二框體120上的多個噴嘴140噴射出射向絕緣子的高壓射流。

本實施例中，第一框體110和第二框體120相對閉合時，絕緣子清洗框100整體呈圓環(huán)形，在環(huán)繞絕緣子進行清洗時，各噴嘴140與絕緣子的距離相對平均，清洗效果更好。另，此時高壓射流的反力處于自身平衡的狀態(tài)，因此可以減少反力在操作裝置上產(chǎn)生的力矩，為操作裝置的配置提供了方便。

由于絕緣子的直徑有較大的差別，為此可以事先準備幾種不同直徑的環(huán)形的清洗框，根據(jù)所需要清洗的絕緣子的直徑大小進行配選。由于水高壓射流的有效工作范圍較大，因此，環(huán)形清洗框的直徑配置是有限的。

一般情況下，噴嘴140可均勻設(shè)置于第一框體110以及第二框體120的內(nèi)側(cè)壁的同一高度處，即設(shè)置成一排。為了形成噴射絕緣子的無死角高壓射流，噴嘴140還可分成多排設(shè)置，每一排位于第一框體110以及第二框體120的不同高度處，確保各噴嘴140所噴射的高壓射流能夠?qū)^緣子形成全覆蓋，提高清洗的清潔度。

為了確保高壓射流能夠盡可能的射入絕緣子的各表面，各噴嘴140相對絕緣子清洗框100所在的平面可傾斜一角度設(shè)置，例如，噴嘴140的軸線相對絕緣子清洗框100所在平面的傾斜角度與絕緣子的傘蓋的傾斜角度相適應(yīng)，以使高壓射流射入瓷瓶絕緣子的傘蓋內(nèi)部。

開合機構(gòu)130可采用機械結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用的各種能夠達到開合效果的機構(gòu)，例如齒輪轉(zhuǎn)動開合、液壓推動開合等，本發(fā)明不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)公知常識即可獲得。本實施例中，開合機構(gòu)130可采用結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的鉸鏈構(gòu)造，在動力驅(qū)動下，即能夠?qū)崿F(xiàn)打開和閉合。

由于絕緣子、電纜和屋面形成了一個封閉的空間，對噴嘴的進入形成阻礙，為此本發(fā)明提出可開合的清洗框，現(xiàn)以瓷瓶的清洗作為代表，說明本發(fā)明的絕緣子清洗框100的工作過程。

如圖2a所示，清洗前，絕緣子清洗框100的第一框體110和第二框體120相對打開，并向瓷瓶10移動，直至將瓷瓶10置于其中后(如圖2b所示)，第一框體110和第二框體120相對閉合，形成環(huán)繞瓷瓶10的封閉結(jié)構(gòu)(如圖2c所示)，使各個噴嘴140圍繞在瓷瓶10的周圍。

就位后，如圖2d所示，噴嘴140接通高壓水并噴射高壓射流以對瓷瓶10進行清洗，清洗過程中，絕緣子清洗框100沿瓷瓶10的軸線方線做上下往返運動，從而對清洗面做到全覆蓋。

如圖2e所示，當對該位置的瓷瓶10清洗完成后，絕緣子清洗框100停止運動，且高壓水停止供給。如圖2f所示，第一框體110和第二框體120通過開合機構(gòu)130打開，絕緣子清洗框100離開已經(jīng)清洗完成的瓷瓶10，并為下一次清洗做好準備(如圖2g所示)。

考慮到清洗操作勞動強度較大，環(huán)境惡劣，因此盡可能減少人力在清洗過程中的介入，凡是可以由機器完成的工作，均由機器承擔(dān)，采用操作人員遠程監(jiān)控，機器自動完成清洗操作的運行模式。

如圖3所示，本發(fā)明的絕緣子清洗機器人200包括機器人動臂210、升降機構(gòu)220以及絕緣子清洗框100，通過機器人動臂210和升降機構(gòu)220調(diào)整驅(qū)動絕緣子清洗框100運動，完成清洗操作。具體地，絕緣子清洗框100連接在機器人動臂210的前端，升降機構(gòu)220與機器人動臂210相連，升降機構(gòu)220帶動機器人動臂210上下升降運動，以實現(xiàn)上述的圖2d中的絕緣子清洗框100沿瓷瓶10的軸線方線做上下往返運動。本發(fā)明通過升降機構(gòu)220實現(xiàn)絕緣子清洗框100的上下運動，易于控制。

本實施例中，升降機構(gòu)220包括升降柱221、立柱222和升降鏈條223，機器人動臂210連接在升降柱221上，升降柱221通過升降鏈條223連接在立柱222上，升降柱221通過升降鏈條223可以相對立柱222進行升降。升降機構(gòu)亦可通過其他機械結(jié)構(gòu)予以實現(xiàn)，例如滑軌機構(gòu)，本發(fā)明不以此為限。

由于清洗是在室外完成的，因此在機器人動臂210上安有視頻探頭，以判定在動臂的移動范圍內(nèi)是否有運行障礙。

本發(fā)明既可用于帶電作業(yè)，也可用于非帶電作業(yè)。

當用于帶電作業(yè)時，由于對清洗用水的構(gòu)成有一定的限制，因此清洗液的構(gòu)成按規(guī)范限定的品種，以保證清洗過程不會出現(xiàn)意外傷害。由于本系統(tǒng)的清洗液是無法回收的，因此應(yīng)盡可能的減少清洗液的用量，為此可適當提高高壓射流的壓力，例如大于10Mpa。

此前采用人工清洗時，壓力太高，射流的反作用力太大，操作人員把持起來有困難，無法提高射流的壓力，采用機器操作就打破了這個限制。射流壓力高，射流的靶距減少，極大的提高了清洗效果。本發(fā)明采用高壓水的射流供水設(shè)備300(見圖4)，射流供水設(shè)備300為絕緣子清洗框100的噴嘴140提供高壓水。

將絕緣子清洗機器人200、射流供水設(shè)備300和運載小車結(jié)合起來即可構(gòu)成一個完整的智能清洗系統(tǒng)，如圖4所示，本發(fā)明的絕緣子清洗系統(tǒng)400包括絕緣子清洗機器人200、射流供水設(shè)備300以及運載小車410，絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300均設(shè)置在運載小車410上。

將包括機器人操作系統(tǒng)的絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300安裝在可移動的運載小車410上，當運載小車410停在某一事先確定的操作位置時，機器人動臂210和待清洗絕緣子之間的相對位置就是確定的了。通過事先確定的待清洗絕緣子的坐標，機器人動臂210就可以帶動絕緣子清洗框100到達待清洗清洗絕緣子的坐標，絕緣子清洗框100根據(jù)事先設(shè)定的清洗程序完成清洗操作。之后機器人動臂210帶動絕緣子清洗框100至本操作位置的清洗下一待清洗絕緣子的坐標，直至本操作位置的待清洗絕緣子全部清洗完成后，運載小車410將帶著絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300進入下一個操作位置，繼續(xù)進行清洗，直至完成全部待清洗絕緣子的清洗。

本發(fā)明通過使用運載小車410，把絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300放在一個移動平臺上，省去了高壓管路的拖曳，減少了控制系統(tǒng)的數(shù)量和相鄰控制單元的協(xié)調(diào)，可以有效的提高系統(tǒng)運行的可靠性。為此，要求運載小車410運行可靠，定為精度高，導(dǎo)航性能好，調(diào)整偏差容易，以便為后續(xù)的操作建立基礎(chǔ)。

運載小車目前已是成熟產(chǎn)品，在選用時，要針對本發(fā)明的使用特點進行配置，導(dǎo)航方法要適應(yīng)環(huán)特點，注意克服強光，強磁的影響。運載小車410的車軸都是剛性支撐，因此一旦路面出現(xiàn)意外障礙，不應(yīng)強行通過，需等待人工進行操作，以避免可能出現(xiàn)的意外事故。

本發(fā)明的絕緣子清洗系統(tǒng)在用于變電站時的運行狀態(tài)如圖5所示，清洗時，整個絕緣子清洗系統(tǒng)400按設(shè)定的路線，在導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下，在專用通道上自動運行，具有P1、P2、P3三個操作位置。首先，運載小車410帶動絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300停留在P1操作位置，此時通過機器人動臂210，絕緣子清洗框100對該操作位置的各個待清洗絕緣子進行清洗，之后運載小車410依次停留P2操作位置、P3操作位置，并重復(fù)上述清洗過程。

如果在運行中發(fā)現(xiàn)意外障礙，會向遠處的控制人員發(fā)出報警信號，并停止運行，直到障礙清除，現(xiàn)場和總調(diào)度系統(tǒng)進行溝通后，再次啟動運行。本發(fā)明中，絕緣子清洗系統(tǒng)400的運行狀態(tài)在總調(diào)度室能夠?qū)崟r視頻監(jiān)測，實時監(jiān)測和自動運行相結(jié)合，可以有效的消除系統(tǒng)偏差，保證清洗過程的可靠運行。

絕緣子清洗系統(tǒng)400停在事先設(shè)定的操作位置，根據(jù)機器人動臂210的覆蓋范圍，確定在各個操作位置上的清洗目標，在預(yù)置程序的控制下，逐一對待清洗絕緣子進行清洗。

本系統(tǒng)的機器人動臂210只完成定位操作，射流對清洗面的全覆蓋由升降機構(gòu)220和運載小車410運動的組合來完成，運動形態(tài)的分解，可以簡化運動對構(gòu)造的要求。

以上所述采用運載小車的絕緣子清洗系統(tǒng)為本發(fā)明全自動化程度較高的一種應(yīng)用的形式，需要提前鋪設(shè)運載小車的運行軌道，以便設(shè)置運載小車的定位位置。在某些場合，例如高鐵線路沿線、城市路邊線路，不具備為運載小車鋪設(shè)運行軌道的條件，此時可采用通過其他運載工具，例如火車、運載汽車，運載絕緣子清洗機器人200以及射流供水設(shè)備300至某一操作位置，通過目視定位的方式，對該操作位置上的各待清洗絕緣子進行逐一清洗。

綜上，如圖6所示，本發(fā)明的清洗絕緣子的方法包括如下步驟：

S100，第一框體和第二框體相對打開，并移動至將待清洗絕緣子置于其中后，第一框體和第二框體相對閉合以使各噴嘴環(huán)繞在待清洗絕緣子的周圍；

S200，各噴嘴連通高壓水，噴射高壓射流以對待清洗絕緣子進行清洗；

S300，清洗完畢后關(guān)閉高壓水，第一框體和第二框體相對打開并離開已清洗絕緣子；

S400，清洗框移動至下一待清洗絕緣子，并重復(fù)以上步驟S100、S200、S300。

所述步驟S400中還包括如下步驟：通過一機器人動臂驅(qū)動清洗框至下一待清洗絕緣子。

所述步驟S200中還包括如下步驟：通過一升降機構(gòu)帶動清洗框沿著待清洗絕緣子的軸線上下往返移動清洗待清洗絕緣子。

另，本方法通過一運載小車運載清洗框、清洗機器人、升降機構(gòu)以及給噴嘴供給高壓水的射流供水設(shè)備至指定操作位置，機器人動臂帶動清洗框至該操作位置的各待清洗絕緣子。

本方法設(shè)置第一框體和第二框體相對閉合時的清洗框整體呈圓環(huán)形。

本方法使噴嘴相對清洗框所在的平面傾斜設(shè)置，以使高壓射流噴射至絕緣子各表面。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。