專(zhuān)利名稱(chēng)：電線(xiàn)超聲波除冰裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸電線(xiàn)路除冰領(lǐng)域，尤其涉及一種電線(xiàn)超聲波除冰裝置及其方法。
背景技術(shù)：
雨凍冰雪天氣，架空輸電線(xiàn)路常常會(huì)結(jié)冰。架空輸電線(xiàn)路的覆冰會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)、冰閃跳閘、斷線(xiàn)、倒桿(或倒塔)和通信中斷等事故。各類(lèi)輸電線(xiàn)路冰害事故在我國(guó)發(fā)生過(guò)上千次，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，嚴(yán)重覆冰已經(jīng)危及了 500kV乃至IOOOkV輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。我國(guó)南方地區(qū)，嚴(yán)冬及初春時(shí)節(jié)，特別是去貴 高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象造成架空送電線(xiàn)路覆冰，給電力系統(tǒng)造成危害，嚴(yán)重影響供電服務(wù)質(zhì)量；此外，高寒地區(qū)輸電線(xiàn)路冬季因受冰雪危害引起的供電中斷事故通常是較嚴(yán)重的，其修復(fù)工作難度大，周期長(zhǎng)，停電影響面積廣。2008年初，北方冷氣流和南方暖氣流在中國(guó)南部地區(qū)交鋒，致使湖南、湖北、貴州、云南、廣東、廣西等12個(gè)省(區(qū))連續(xù)20多天維持_5°C 0°C的低溫雨雪天氣。冰災(zāi)災(zāi)害天氣使輸電線(xiàn)路覆冰嚴(yán)重，覆冰的平均厚度達(dá)30mm以上,最大厚度超過(guò)100mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了架空線(xiàn)路設(shè)計(jì)的IOmm的覆冰厚度。冰災(zāi)給電網(wǎng)造成了巨大的損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)范圍內(nèi)電網(wǎng)因冰災(zāi)停運(yùn)的電力線(xiàn)路計(jì)39033條，停運(yùn)變電站計(jì)2037座。其中，500kV交直流線(xiàn)路倒塔678基，停運(yùn)119條；220kV線(xiàn)路倒塔(桿)1432基，停運(yùn)343條；500kV變電站停運(yùn)15座，220kV變電站停運(yùn)86座，因冰災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1000億以上。類(lèi)似的冰災(zāi)在其它位于寒冷地區(qū)的國(guó)家也發(fā)生過(guò)。線(xiàn)路覆冰事故給電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重危害，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，如何更有效地對(duì)輸電線(xiàn)路融冰除冰一直是相關(guān)行業(yè)感到頭疼和不斷進(jìn)行探索研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電線(xiàn)超聲波除冰裝置及其方法。電線(xiàn)超聲波除冰裝置包括拉簧、掛環(huán)、絕緣套、除冰鉗把手、鉚釘、螺釘、直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器、除冰鉗頭和超聲波聲學(xué)系統(tǒng)；除冰鉗把手與除冰鉗頭相連成一片鉗體，兩片鉗體通過(guò)鉚釘相連，兩除冰鉗把手右端通過(guò)拉簧、掛環(huán)相連，兩除冰鉗頭左端分別設(shè)有超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)包括電極、夾心式壓電換能器、變幅桿、法蘭盤(pán)、工具頭、第一螺栓和第二螺栓，夾心式壓電換能器和變幅桿通過(guò)第二螺栓相連，變幅桿和工具頭通過(guò)第一螺栓相連，夾心式壓電換能器通過(guò)電極與直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器相連，兩變幅桿通過(guò)螺釘與兩除冰鉗頭左端相連。所述的工具頭前端為弧形。電線(xiàn)超聲波除冰方法是手持電線(xiàn)超聲波除冰裝置的除冰鉗把手，將工具頭夾在電線(xiàn)的覆冰上，打開(kāi)直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生頻率f = 14. 5 100kHz、振幅a = 5 IOOiim的超聲波，在除冰鉗把手上施加壓力，在超聲波沖擊振動(dòng)、局部高溫和超聲波在冰塊中傳播作用下，使電線(xiàn)上的覆冰迅速融化或脫落。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果
I)除冰效果好2)能耗小3)使用簡(jiǎn)單方便4)生產(chǎn)成本低5)對(duì)環(huán)境無(wú)污染 6)使用壽命長(zhǎng)


圖I是電線(xiàn)超聲波除冰裝置主視圖；圖2是電線(xiàn)超聲波除冰裝置側(cè)視圖(超聲波發(fā)生器未在圖中畫(huà)出)；圖3是電線(xiàn)超聲波除冰裝置俯視圖(超聲波發(fā)生器未在圖中畫(huà)出)；圖中，拉簧I、掛環(huán)2、絕緣套3、除冰鉗把手4、鉚釘5、電極6、夾心式壓電換能器7、變幅桿8、法蘭盤(pán)9、螺釘10、工具頭11、輸電線(xiàn)12、覆冰13、第一螺栓14、第二螺栓15、直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器16、除冰鉗頭17。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，電線(xiàn)超聲波除冰裝置包括拉簧I、掛環(huán)2、絕緣套3、除冰鉗把手4、鉚釘5、螺釘10、直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器16、除冰鉗頭17和超聲波聲學(xué)系統(tǒng)；除冰鉗把手4與除冰鉗頭17相連成一片鉗體，兩片鉗體通過(guò)鉚釘5相連，兩除冰鉗把手4右端通過(guò)拉簧I、掛環(huán)2相連，兩除冰鉗頭17左端分別設(shè)有超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)包括電極6、夾心式壓電換能器7、變幅桿8、法蘭盤(pán)9、工具頭11、第一螺栓14和第二螺栓15，夾心式壓電換能器7和變幅桿8通過(guò)第二螺栓15相連，變幅桿8和工具頭11通過(guò)第一螺栓14相連，夾心式壓電換能器7通過(guò)電極6與直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器16相連，兩變幅桿8通過(guò)螺釘10與兩除冰鉗頭17左端相連。所述的工具頭11前端為弧形。電線(xiàn)超聲波除冰方法是手持電線(xiàn)超聲波除冰裝置的除冰鉗把手4，將工具頭11夾在電線(xiàn)12的覆冰13上，打開(kāi)直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器16，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生頻率f = 14. 5 100kHz、振幅a = 5 100 y m的超聲波，在除冰鉗把手4上施加壓力，在超聲波沖擊振動(dòng)、局部高溫和超聲波在冰塊中傳播作用下，使電線(xiàn)12上的覆冰13迅速融化或脫落。在某一適當(dāng)超聲波功率、超聲波頻率和振幅下，使用電線(xiàn)超聲波除冰鉗，在鉗的尾部施加一定的壓力，利用超聲波的振沖擊動(dòng)作用、局部高溫、空化作用及超聲波在冰中傳播對(duì)冰本身性質(zhì)的影響，使冰快速融化或脫落，從而讓輸電線(xiàn)路正常運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器的直流電源可采用蓄電池。超聲波發(fā)生器和蓄電池一塊可背著或挎在腰部(超聲波發(fā)生器和蓄電池都比較輕)。手持電線(xiàn)超聲波除冰鉗，使鉗口的工具頭夾在電線(xiàn)覆冰上，通過(guò)手指撥動(dòng)除冰鉗的電源開(kāi)關(guān)，根據(jù)相應(yīng)情況在除冰鉗把手上施加一定的力(剛開(kāi)始可稍大)，電線(xiàn)上的覆冰則迅速融化或脫落，然后接著下除一段電線(xiàn)上的覆冰。操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便，除冰效果好。以下實(shí)例只是提供一種具體方式，凡是在該方法和思路下所做的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍，例如，在該方法下所做的尺寸、超聲波功率、超聲波頻率等參數(shù)的更改。本實(shí)例的超聲波頻率采用60kHz，由直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生。由于夾心式壓電換能器、變幅桿及工具頭是對(duì)稱(chēng)或近似對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，在鉗由拉簧和所施加力的綜合力下，除冰效率更高。壓電換能器由螺母、后端蓋、壓電陶瓷片、電極和前端蓋組成。變幅桿采用指數(shù)型的。工具頭前端部位設(shè)計(jì)成和輸電線(xiàn)路相應(yīng)的圓弧狀，且圓弧的直徑要稍大于輸電線(xiàn)的，這是為便于輸電線(xiàn)除冰和不損壞輸電線(xiàn)而考慮。工具頭可仿超聲波車(chē)削中超聲刀桿來(lái)設(shè)計(jì)。超聲車(chē)刀有一振型車(chē)刀至五振型車(chē)刀，刀桿長(zhǎng)度計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種電線(xiàn)超聲波除冰裝置，其特征在于包括拉簧(I)、掛環(huán)(2)、絕緣套(3)、除冰鉗把手(4)、鉚釘(5)、螺釘(10)、直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器(16)、除冰鉗頭(17)和超聲波聲學(xué)系統(tǒng)；除冰鉗把手(4)與除冰鉗頭(17)相連成一片鉗體，兩片鉗體通過(guò)鉚釘(5)相連，兩除冰鉗把手(4)右端通過(guò)拉簧(I)、掛環(huán)(2)相連，兩除冰鉗頭(17)左端分別設(shè)有超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)包括電極(6)、夾心式壓電換能器(7)、變幅桿(8)、法蘭盤(pán)(9)、工具頭(11)、第一螺栓(14)和第二螺栓(15)，夾心式壓電換能器(7)和變幅桿(8)通過(guò)第二螺栓(15)相連，變幅桿(8)和工具頭(11)通過(guò)第一螺栓(14)相連，夾心式壓電換能器(7)通過(guò)電極(6)與直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器(16)相連，兩變幅桿⑶通過(guò)螺釘(10)與兩除冰鉗頭(17)左端相連。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種電線(xiàn)超聲波除冰裝置，其特征在于所述的工具頭(11)前端為弧形。
3.一種使用如權(quán)利要求I所述裝置的電線(xiàn)超聲波除冰方法，其特征在于，手持電線(xiàn)超聲波除冰裝置的除冰鉗把手(4)，將工具頭(11)夾在電線(xiàn)(12)的覆冰(13)上，打開(kāi)直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器(16)，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生頻率f=14. 5 100kHz、振幅a=5 IOOMm的超聲波，在除冰鉗把手(4)上施加壓力，在超聲波沖擊振動(dòng)、局部高溫和超聲波在冰塊中傳播作用下，使電線(xiàn)(12)上的覆冰(13)迅速融化或脫落。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電線(xiàn)超聲波除冰裝置及其方法。它包括拉簧、掛環(huán)、絕緣套、除冰鉗把手、鉚釘、螺釘、直流電源驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)生器、除冰鉗頭和超聲波聲學(xué)系統(tǒng)；除冰鉗把手與除冰鉗頭相連成一片鉗體，兩片鉗體通過(guò)鉚釘相連，兩除冰鉗把手右端通過(guò)拉簧、掛環(huán)相連，兩除冰鉗頭左端分別設(shè)有超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，超聲波聲學(xué)系統(tǒng)包括電極、夾心式壓電換能器、變幅桿、法蘭盤(pán)、工具頭、第一螺栓和第二螺栓，夾心式壓電換能器和變幅桿通過(guò)第二螺栓相連，變幅桿和工具頭通過(guò)第一螺栓相連，夾心式壓電換能器通過(guò)電極與超聲波發(fā)生器相連，兩變幅桿通過(guò)螺釘與兩除冰鉗頭左端相連。本發(fā)明除冰效果好，能耗小，使用簡(jiǎn)單方便，成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02G7/16GK102780192SQ201110427949
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者張?jiān)齐? 韓龍伸 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)