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摘 要:本文在分析了国内外高压输电线路除冰方法研究现状的基础上,提出了一种新型的简易高压输电线路除冰设备,该设备为箱式结构,具有遥控功能,由地面上工作人员输入遥控指令稳步行进,在行进的同时,靠箱体前端除冰头高速旋转完成清除电缆上覆冰工作;其内部设置有制动装置,避免了其在电缆爬坡阶段由于摩擦力不足而打滑或后退的现象。经初步试验测试,该设备具有结构简单、体积较小、操作方便、实用性强等特点,为电缆除冰提供了一种新的思路,具有一定的应用价值和社会效益。
关键词:电缆除冰设备双向除冰头装置结构
中图分类号:TM75 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0011-02
近几年,由于全世界气候变化,各种自然灾害接踵而至。2008年雪灾给我国道路交通、通讯、输电线路等生命线工程带来了极大的破坏。由于我国超高压大容量的输电线路的日益增多,冬天电缆覆冰现象频发,如果电缆覆冰重量超过其承重范围,就会带来倒塌断线等重大事故。因此我们在分析了国内外除冰机发展状况的基础上,提出了一种全新的机械式架空电缆除冰方法,并研制了一种新型除冰机,可以为架空电缆除冰作业带来便利。
1 架空电缆除冰机工作机理
1.1 特点分析
为了满足架空电缆上除冰的各种特殊要求,本装置具备以下优良特性:
①.具有遥控功能,便于操作。
②.独特的驱动和制动装置。
③.双向除冰头设计,效率高。
④.在输电线上自行移动,并具备较强的爬坡能力。
⑤.自重轻,方便装卸。
1.2 整体构成以及工作原理
为了满足上述功能,应用了以下结构设计:总装置(图1)是由电池和电路板遥控总成、电机、驱动装置、动力连接装置和外壳五等大部分组成。电机与电池和电路板遥控总成(以下简称总成)由导线相连,总成有电量显示器和遥控开关装置,外壳箱体上方有提手,在箱体外前方安装两个除冰转头,分别位于所除电缆的上方两侧,在两个除冰转头后方箱体内部轴杆上连有齿轮,齿轮和电机的齿轮啮合,其动力由电机提供。
2 驱动原理
由箱体驱动电机(14)(图1)带动传送带(15)转动,传送皮带通过带动转轴(17),使链接的动力杆(18)往复转动;从而使驱动装置内部大滑轮(7)沿着电缆,小滑轮(19)沿着导轨(9)向前稳定行进。当除冰机接收到遥控指令除冰时,电动机(6)工作,通过电机齿轮与除冰头尾端齿轮啮合,带动前端两个除冰头(3)快速转动,使除冰刀切碎电缆冰块。
在除冰的过程中,电缆在除冰过后可能会附有一层薄冰层,所以我们专门为与电缆相连接的各个滑轮内侧安装了摩擦系数较大的软塑胶,增大了行走滑轮(7)与电缆之间的摩擦力,使之具有较强的爬坡能力(15°～20°),提高了除冰速率和效率。
3 动力及动力输出系统
3.1 动力源选择参数以及装置运动参数
箱体总重约为25kg,因此本装置采用蓄电池作为动力源,安装于箱体前部,其额定功率为4.4kW。工作时由其输出稳定电流为两台电动机提供能量。
为了提高工作效率,本装置采用双动力系统,分别安装了两台电动机,两台电机分别于蓄电池连接,除冰机空载时运行速度为0.4～0.6m/s,最大破冰转矩T=6.5N·m。
其中,电动机(14)额定功率为2.5kW,转速1500r/min质量为5kg,驱动除冰机稳定前行。电动机(6)额定功率为0.25kW,转速1200r/min,質量为2.5kg,为除冰头提供动力。两台电动机通过线路连接,在地面工作人员遥控指令的操纵下工作,减轻了寒冷温度下电动机的工作压力。
3.2 传动制动系统
传动系统由传动皮带、动力连接装置、动力杆、三棱柱形导轨以及齿轮传动轴等组成。传动方案如图2所示。
传动系统的动力连接装置一端固定在箱体上,另一端配置有滑轮,滑轮与转盘相连,转盘末端有传动头,传动头与动力杆相连。电机与动力连接装置的滑轮通过皮带传动,从而带动另一侧的转盘转动,进而带动动力杆,使驱动装置前进。
驱动装置内部整体结构的上方有一个大滑轮,中下部有个较小的滑轮,滑轮由轴杆固定在整体装置上,两个滑轮之间有电缆,滑轮会随着电缆的运动而运动,其后侧有一个开口,用于将电缆安装在两个滑轮之间,同时驱动装置内部直接连有制动装置,用于控制驱动装置在电缆上的滑动,从而整体保持稳定前进。
由于可以控制驱动电动机(14)的运动,并且有较大的摩擦力可以使其停止;因此我们设计一种独特的制动系统,可以使整个驱动装置只能前进不能后退。即当驱动装置前进时,制动装置内部的制动滑轮(19)与电缆作用会移到制动槽后端,从而使之正常前进。当驱动装置后退时,制动装置内部的滑轮(19)与电缆作用会移到制动槽前端,从而与制动装置前体的三角形实体发生挤压,使除冰机机体停止后退,达到坡度较大时电动机可以正常工作的目的。
4 执行系统
4.1 遥控除冰过程
工作人员地面遥控指令,电机(6)启动,通过齿轮啮合形式,带动箱体外两个除冰刀高速旋动,击碎电缆上方覆盖厚冰层。下方悬挂冰的除去则通过除冰机的前进动力由下方箱体外除冰刀(6)切割脱落。根据电缆尺寸,设计除冰刀与电缆之间最小安全距离为10～15mm,以保证在除冰时除冰头锥底与电缆接触,防止电缆线路的损伤。
4.2 外部结构
本装置采用侧挂合盖法(图4左)。即在整个箱体的一面留有一个打开门,打开后用于安装电缆与内部装置的连接,电缆由侧面安装于箱体内部,打开门上端用合页(22)与箱体相连,箱体的左右两个侧面分别给电缆的放入留有一个槽。工作人员,通过开口槽,将电缆放入除冰机大滑轮凹形槽下面。其功能是通过除冰机自身的重力,使除冰机在驱动装置滑轮槽内安稳平放,衰减因震动而引起的剧烈晃动。
5 总结
针对我国南北方冻雨、强降雪等自然灾害,设计研制了一种架空高压电缆除冰机,以解决电缆覆冰问题。经初步试验测试,该设备具有结构简单、体积较小、操作方便、实用性强等特点,为电缆除冰提供了一种新的思路,具有一定的应用价值和社会效益。
参考文献
[1] 张屹.邵威.高洪亮等.高压输电线路除冰机器人的机构设计[J],三峡大学报社:自然科学版2008.30(6):69～72.
[2] 蒋毅恒.输电线路除冰新技术[J].电力建设.2008.29(4):10～11.
[3] 蒋兴良.易辉.输电线路覆冰及保护[M].北京.中国电力出版社2002:154～176.
关键词:电缆除冰设备双向除冰头装置结构
中图分类号:TM75 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0011-02
近几年,由于全世界气候变化,各种自然灾害接踵而至。2008年雪灾给我国道路交通、通讯、输电线路等生命线工程带来了极大的破坏。由于我国超高压大容量的输电线路的日益增多,冬天电缆覆冰现象频发,如果电缆覆冰重量超过其承重范围,就会带来倒塌断线等重大事故。因此我们在分析了国内外除冰机发展状况的基础上,提出了一种全新的机械式架空电缆除冰方法,并研制了一种新型除冰机,可以为架空电缆除冰作业带来便利。
1 架空电缆除冰机工作机理
1.1 特点分析
为了满足架空电缆上除冰的各种特殊要求,本装置具备以下优良特性:
①.具有遥控功能,便于操作。
②.独特的驱动和制动装置。
③.双向除冰头设计,效率高。
④.在输电线上自行移动,并具备较强的爬坡能力。
⑤.自重轻,方便装卸。
1.2 整体构成以及工作原理
为了满足上述功能,应用了以下结构设计:总装置(图1)是由电池和电路板遥控总成、电机、驱动装置、动力连接装置和外壳五等大部分组成。电机与电池和电路板遥控总成(以下简称总成)由导线相连,总成有电量显示器和遥控开关装置,外壳箱体上方有提手,在箱体外前方安装两个除冰转头,分别位于所除电缆的上方两侧,在两个除冰转头后方箱体内部轴杆上连有齿轮,齿轮和电机的齿轮啮合,其动力由电机提供。
2 驱动原理
由箱体驱动电机(14)(图1)带动传送带(15)转动,传送皮带通过带动转轴(17),使链接的动力杆(18)往复转动;从而使驱动装置内部大滑轮(7)沿着电缆,小滑轮(19)沿着导轨(9)向前稳定行进。当除冰机接收到遥控指令除冰时,电动机(6)工作,通过电机齿轮与除冰头尾端齿轮啮合,带动前端两个除冰头(3)快速转动,使除冰刀切碎电缆冰块。
在除冰的过程中,电缆在除冰过后可能会附有一层薄冰层,所以我们专门为与电缆相连接的各个滑轮内侧安装了摩擦系数较大的软塑胶,增大了行走滑轮(7)与电缆之间的摩擦力,使之具有较强的爬坡能力(15°～20°),提高了除冰速率和效率。
3 动力及动力输出系统
3.1 动力源选择参数以及装置运动参数
箱体总重约为25kg,因此本装置采用蓄电池作为动力源,安装于箱体前部,其额定功率为4.4kW。工作时由其输出稳定电流为两台电动机提供能量。
为了提高工作效率,本装置采用双动力系统,分别安装了两台电动机,两台电机分别于蓄电池连接,除冰机空载时运行速度为0.4～0.6m/s,最大破冰转矩T=6.5N·m。
其中,电动机(14)额定功率为2.5kW,转速1500r/min质量为5kg,驱动除冰机稳定前行。电动机(6)额定功率为0.25kW,转速1200r/min,質量为2.5kg,为除冰头提供动力。两台电动机通过线路连接,在地面工作人员遥控指令的操纵下工作,减轻了寒冷温度下电动机的工作压力。
3.2 传动制动系统
传动系统由传动皮带、动力连接装置、动力杆、三棱柱形导轨以及齿轮传动轴等组成。传动方案如图2所示。
传动系统的动力连接装置一端固定在箱体上,另一端配置有滑轮,滑轮与转盘相连,转盘末端有传动头,传动头与动力杆相连。电机与动力连接装置的滑轮通过皮带传动,从而带动另一侧的转盘转动,进而带动动力杆,使驱动装置前进。
驱动装置内部整体结构的上方有一个大滑轮,中下部有个较小的滑轮,滑轮由轴杆固定在整体装置上,两个滑轮之间有电缆,滑轮会随着电缆的运动而运动,其后侧有一个开口,用于将电缆安装在两个滑轮之间,同时驱动装置内部直接连有制动装置,用于控制驱动装置在电缆上的滑动,从而整体保持稳定前进。
由于可以控制驱动电动机(14)的运动,并且有较大的摩擦力可以使其停止;因此我们设计一种独特的制动系统,可以使整个驱动装置只能前进不能后退。即当驱动装置前进时,制动装置内部的制动滑轮(19)与电缆作用会移到制动槽后端,从而使之正常前进。当驱动装置后退时,制动装置内部的滑轮(19)与电缆作用会移到制动槽前端,从而与制动装置前体的三角形实体发生挤压,使除冰机机体停止后退,达到坡度较大时电动机可以正常工作的目的。
4 执行系统
4.1 遥控除冰过程
工作人员地面遥控指令,电机(6)启动,通过齿轮啮合形式,带动箱体外两个除冰刀高速旋动,击碎电缆上方覆盖厚冰层。下方悬挂冰的除去则通过除冰机的前进动力由下方箱体外除冰刀(6)切割脱落。根据电缆尺寸,设计除冰刀与电缆之间最小安全距离为10～15mm,以保证在除冰时除冰头锥底与电缆接触,防止电缆线路的损伤。
4.2 外部结构
本装置采用侧挂合盖法(图4左)。即在整个箱体的一面留有一个打开门,打开后用于安装电缆与内部装置的连接,电缆由侧面安装于箱体内部,打开门上端用合页(22)与箱体相连,箱体的左右两个侧面分别给电缆的放入留有一个槽。工作人员,通过开口槽,将电缆放入除冰机大滑轮凹形槽下面。其功能是通过除冰机自身的重力,使除冰机在驱动装置滑轮槽内安稳平放,衰减因震动而引起的剧烈晃动。
5 总结
针对我国南北方冻雨、强降雪等自然灾害,设计研制了一种架空高压电缆除冰机,以解决电缆覆冰问题。经初步试验测试,该设备具有结构简单、体积较小、操作方便、实用性强等特点,为电缆除冰提供了一种新的思路,具有一定的应用价值和社会效益。
参考文献
[1] 张屹.邵威.高洪亮等.高压输电线路除冰机器人的机构设计[J],三峡大学报社:自然科学版2008.30(6):69～72.
[2] 蒋毅恒.输电线路除冰新技术[J].电力建设.2008.29(4):10～11.
[3] 蒋兴良.易辉.输电线路覆冰及保护[M].北京.中国电力出版社2002:154～176.