技術領域
本發(fā)明涉及一種絕緣子清洗設備,具體涉及一種帶電絕緣子干冰清洗機裝置。
背景技術:
隨著工農業(yè)的迅猛發(fā)展,在電力能源領域,用戶對供電可靠性的要求越來越高。與此同時,工業(yè)污染和環(huán)境問題日益嚴重。電力設備的絕緣子在自然條件下,受到SO2、氮氧化物以及顆粒性塵埃等大氣環(huán)境的影響,表面逐漸沉積了一層污穢物。遇到霧、露、毛毛雨、融冰和融雪等潮濕天氣時,絕緣子表面的污穢物吸收水分,使污層中的電解質溶解、電離,導致污層電導率增大,在設備運行電壓作用下,絕緣子的表面泄露電流就會增加,產生局部放電,局部放電不斷發(fā)生和發(fā)展,達到和超過臨界狀態(tài)時,發(fā)展成為電弧閃絡,也就是污閃事故的發(fā)生。污閃的發(fā)生往往是多條線路,多個變電所相繼出現(xiàn),形成系統(tǒng)振蕩,從而造成電網(wǎng)大面積停電。據(jù)統(tǒng)計,污閃事故在我國造成的電量損失約為雷電事故的9.3倍,即使在發(fā)達國家也高達8倍余。一般污閃事故引起的停電事故可損失幾十萬至幾百萬KWh的電量,長時間、大面積的停電事故所造成的損失可達千萬KWh,而由污閃事故造成的突然長時間停電對國民經濟造成的間接損失就更是無法估計的。
對于運行中的絕緣子,加強在線檢測、進行定期維修和清洗是防止污閃發(fā)生的基本和有效的手段。清洗能提高電力設施的使用壽命,延長設備的運營時間,降低維護成本和運營成本,減少事故發(fā)生,提高企業(yè)經濟效益和社會效益。在開展防污閃工作的初期,國內外都廣泛采用停電人工清掃絕緣子的方法,然而隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,輸電線路大大增加,電壓等級越來越高,污染日趨嚴重,人工清掃的局限性也越來越明顯。停電人工清掃對變電運行維護人員來說是一項繁重,危險而且效率低下的工作,不僅清掃工作量太大,個人勞動條件也異常艱苦,可靠性不高,而且清掃工人的健康受到高壓環(huán)境的影響。另一方面,停電清掃也會影響到社會的正常的生產,生活,也影響到供電企業(yè)自身的經濟效益。
因此在電力能源領域,開發(fā)變電站帶電絕緣子清洗作業(yè)的相關裝備成為了工程人員密切關注的問題,目前,應用較多的是帶電絕緣子水沖洗和清掃機器人利用毛刷清掃。前者利用特殊處理過的純凈水對絕緣子進行沖洗,后者則利用一個攜帶毛刷的機器人,利用毛刷和絕緣子表面摩擦將帶電絕緣子上的污垢清除。對于第一種方法,要求制備的水絕對純凈而不導電,因此成本較高,且污染環(huán)境。后者由于機器人毛刷和絕緣子相接觸摩擦,往往容易損壞絕緣子表面。局限于這些因素,帶電絕緣子水沖洗和清掃機器人的絕緣子去污方法,難以大面積推廣使用。
技術實現(xiàn)要素:
針對電力能源領域的絕緣子清洗工程現(xiàn)狀,經過細致深入的研究,本發(fā)明提出了一種安全可行的變電站帶電絕緣子干冰清洗機器人,該機器人可以在絕緣子帶高壓電的情況下,對絕緣子進行清潔作業(yè)。該機器人可以解決人工清掃需要停電,效率低,帶電絕緣子水沖洗成本高,污染環(huán)境和清掃機器人易損壞絕緣子等問題。變電站帶電絕緣子干冰清洗機器人以干冰顆粒作介質,在高壓氣流中加速,再通過兩個干冰噴嘴噴射到絕緣子表面,干冰顆粒與絕緣子接觸后迅速升華,產生局部大幅度溫差,熱脹冷縮作用使絕緣子表面的污垢層剝離,升華所產生的膨脹的CO2氣體使得剝離的污垢脫離絕緣子,從而達到清洗絕緣子的目的。所研制的帶電絕緣子干冰清洗機器人能很好地實現(xiàn)電力能源領域中變電站絕緣子的帶電清洗,避免變電站污閃的發(fā)生,提高了供電系統(tǒng)的可靠性。
為了解決上述技術問題,本法采用的技術方案是:
一種帶電絕緣子干冰清洗機裝置,其特征在于:包括清洗模塊,以及依次通過滑動機構相連的上層板、中層板和底層板;所述中層板能夠相對于底層板沿Y軸方向滑動,所述上層板能夠相對于中層板沿X軸方向滑動,所述清洗模塊與上層板前端通過銷軸鉸接相連,清洗模塊能夠相對于上層板平面繞Y軸旋轉;
所述清洗模塊包括齒輪環(huán)和環(huán)形基板,所述齒輪環(huán)和環(huán)形基板均為一邊開有缺口的圓環(huán),所述環(huán)形基板上設有環(huán)形軌道槽,齒輪環(huán)底部設有與環(huán)形軌道槽相配合的弧形滑塊,齒輪環(huán)側面設有一圈環(huán)形齒條,所述環(huán)形基板設有與環(huán)形齒條咬合的Z軸旋轉齒輪和驅動Z軸旋轉齒輪旋轉的Z軸旋轉伺服電機,齒輪環(huán)在Z軸旋轉齒輪和環(huán)形齒條咬合下能夠相對于環(huán)形基板繞Z軸旋轉,齒輪環(huán)和環(huán)形基板組成一個能夠容納絕緣子的環(huán)形空間,所述齒輪環(huán)上設有多個對著絕緣子的干冰噴頭。
作為優(yōu)選,所述清洗模塊的環(huán)形基板與上層板前端通過銷軸鉸接,所述銷軸上設有固定相連的從動同步帶輪,上層板上設有主動同步帶輪和驅動主動同步帶輪的Y軸旋轉伺服電機,所述從動同步帶輪和主動同步帶輪通過同步帶相連。
作為優(yōu)選,所述上層板和中層板之間的滑動機構包括相互配合的X軸行走導軌和X軸行走滑塊,所述X軸行走導軌沿X軸方向設于中層板上表面,所述X軸行走滑塊設于上層板底部,中層板一側固定設有沿X軸方向的X軸行走齒條,上層板上設有與X軸行走齒條咬合的X軸行走齒輪和驅動X軸行走齒輪旋轉的X軸行走伺服電機。
作為優(yōu)選,所述中層板和底層板之間的滑動機構包括相互配合的Y軸行走導軌和Y軸行走滑塊,所述Y軸行走導軌沿Y軸方向設于底層板上表面,所述Y軸行走滑塊設于中層板底部,底層板尾端固定設有沿Y軸方向的Y軸行走齒條,中層板上設有與Y軸行走齒條咬合的Y軸行走齒輪和驅動Y軸行走齒輪旋轉的Y軸行走伺服電機。
作為優(yōu)選,沿著齒輪環(huán)兩側的環(huán)形基板上設有多個均勻分布的限位導向柱,所述限位導向柱均通過轉軸與環(huán)形基板相連,齒輪環(huán)在環(huán)形軌道槽中滑動過程中,限位導向柱在限位同時自身能夠旋轉。
作為優(yōu)選,所述環(huán)形基板和齒輪環(huán)均為120-270弧度環(huán),所述齒輪環(huán)上的干冰噴頭均勻分布且數(shù)量有2-4個。
本發(fā)明的有益效果是:
機器人在空間中運動靈活,調整方便,針對工程實際中,絕緣子的形式多樣,工況復雜的情況,機器人在作業(yè)時,能通過調整各個伺服電機的運動,控制干冰噴頭在空間中的位置和姿態(tài),將干冰顆粒高速噴打在絕緣子上,干冰顆粒與絕緣子接觸后迅速升華,產生局部大幅度溫差,熱脹冷縮作用使絕緣子表面的污垢層剝離,升華所產生的膨脹的CO2氣體使得剝離的污垢脫離絕緣子,從而達到清洗絕緣子的目的,且在清洗過程中,干冰噴頭能繞著絕緣子旋轉運動,有利于清洗絕緣子的各個死角。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例結構示意圖。
圖2為上層板結構示意圖。
圖3為中層板結構示意圖。
圖4為底層板結構示意圖。
圖中,1-上層板,2-中層板,3-底層板,4-環(huán)形基板,5-齒輪環(huán),6-干冰噴頭,7-Z軸旋轉齒輪,8-Z軸旋轉伺服電機,9-限位導向柱,10-從動同步帶輪,11-同步帶,12-主動同步帶輪,13-Y軸旋轉伺服電機,14-X軸行走伺服電機,15-X軸行走齒輪,16-環(huán)形軌道槽,17-X軸行走滑塊,18- Y軸行走齒輪,19- Y軸行走伺服電機,20-環(huán)形齒條,21-X軸行走齒條,22-X軸行走導軌,23-Y軸行走滑塊,24-弧形滑塊,25-Y軸行走導軌,26- Y軸行走齒條。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行舉例說明。
本發(fā)明用于變電站絕緣子的一種帶電絕緣子干冰清洗機裝置運動靈活,具有X軸、Y軸方向的移動,以及Z軸、Y軸方向的轉動,圖1中X、Y、Z、以及箭頭分別代表X軸、Y軸和Z軸方向。
如圖1所示為本發(fā)明一種帶電絕緣子干冰清洗機裝置結構示意圖。
帶電絕緣子干冰清洗機裝置可以分為如圖上層板1,中層板2和底層板3所示的三層。
如圖2所示為帶電絕緣子干冰清洗機裝置上層板1結構示意圖,上層板1前端設有通過銷軸鉸接相連的環(huán)形基板4,環(huán)形基板4上開有環(huán)形軌道槽16,環(huán)形軌道槽16的形狀和弧度與環(huán)形基板4一樣,齒輪環(huán)5為外側設有一圈環(huán)形齒條20的圓弧環(huán),齒輪環(huán)5底部設有與環(huán)形軌道槽16相配合的弧形滑塊24,所述環(huán)形基板4設有與環(huán)形齒條20咬合的Z軸旋轉齒輪7和驅動Z軸旋轉齒輪7旋轉的Z軸旋轉伺服電機8,齒輪環(huán)5在Z軸旋轉齒輪7和環(huán)形齒條20咬合下能夠相對于環(huán)形基板4繞Z軸旋轉,齒輪環(huán)5和環(huán)形基板4組成一個能夠容納絕緣子的環(huán)形空間,所述齒輪環(huán)5上設有兩個對著絕緣子的干冰噴頭6,本實施中,齒輪環(huán)5和環(huán)形基板4均為270度圓弧環(huán)。
上層板1與環(huán)形基板4相連的銷軸上設有固定相連的從動同步帶輪10,上層板1上設有主動同步帶輪12和驅動主動同步帶輪12旋轉的Y軸旋轉伺服電機13,所述從動同步帶輪10和主動同步帶輪12通過同步帶11相連,Y軸旋轉伺服電機13通過一對錐齒輪與主動同步帶輪12傳動,通過Y軸旋轉伺服電機13帶動主動同步帶輪12旋轉,主動同步帶輪12帶動從動同步帶輪10旋轉,從而帶動安裝有干冰噴頭6的環(huán)形基板4相對中層板2沿著Y軸方向轉動。
如圖2和圖3所示,所述中層板2上表面設有沿X軸方向的X軸行走導軌22,上層板1底部沿設有與X軸行走導軌22相配合的X軸行走滑塊17,中層板2一側固定安裝有沿X軸方向的X軸行走齒條21,上層板1上設有與X軸行走齒條21咬合的X軸行走齒輪15和驅動X軸行走齒輪15旋轉的X軸行走伺服電機14,X軸行走齒輪15與X軸行走伺服電機14輸出端固定相連,通過X軸行走伺服電機14帶動X軸行走齒輪15旋轉,從而帶動上層板1相對中層板2沿著X軸方向移動。
如圖1、圖2和圖3所示,所述底層板3上表面設有沿Y軸方向的Y軸行走導軌25,中層板2底部沿設有與Y軸行走導軌25相配合的Y軸行走滑塊23,底層板3尾端設有沿Y軸方向的Y軸行走齒條26,中層板2上設有與Y軸行走齒條26咬合的Y軸行走齒輪18和驅動Y軸行走齒輪18旋轉的Y軸行走伺服電機19,Y軸行走齒輪18與Y軸行走伺服電機19輸出端固定相連,通過Y軸行走伺服電機19帶動Y軸行走齒輪18旋轉,從而帶動中層板2相對底層板3沿著Y軸方向移動。
沿著齒輪環(huán)5兩側的環(huán)形基板4上分別設有多個均勻分布的限位導向柱9,所述限位導向柱9均通過轉軸與環(huán)形基板4相連,齒輪環(huán)5在環(huán)形軌道槽16中滑動過程中,限位導向柱9在限位同時自身能夠旋轉。
清掃過程中,由外界的升降平臺將干冰清洗機裝置推送至高處,干冰清洗機裝置通過控制X軸行走伺服電機14和Y軸行走伺服電機19來調整帶有干冰噴頭6的環(huán)形基板4在X軸和Y軸方向,從而調整干冰噴頭6的位置,使得干冰噴頭6對準待清洗的絕緣子,隨后向絕緣子噴射干冰顆粒,清洗過程中,通過Y軸旋轉伺服電機13驅動齒輪環(huán)5相對環(huán)形基本4沿Z軸方向旋轉,干冰噴頭6在齒輪環(huán)5的帶動下,繞著絕緣子旋轉,使得絕緣子各個位置都能得到有效的清洗。
工作過程中,通過控制本發(fā)明帶電絕緣子干冰清洗機裝置的各個自由度的運動,讓帶電絕緣子干冰清洗機裝置的清洗模塊到達合適的位置,通過干冰噴頭,將顆粒狀干冰高速噴射在絕緣子表面,干冰顆粒撞擊污垢表面,在撞擊過程中作為低溫(大約-78.5℃)介質和被清洗污物表面產生熱效應,破壞表面污垢的完整性,干冰顆粒在污垢與表面接觸瞬間(幾個毫秒),由干冰固體升華成二氧化碳氣體,二氧化碳體積瞬時膨脹800倍,使污垢從被清洗表面脫落。干冰粒子的硬度相對于其它材料較低,清洗過程中依賴性強,干冰升華將污垢帶走,達到清洗目的。