一种带电绝缘子干冰清洗机装置的制作方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘子清洗设备，具体涉及一种带电绝缘子干冰清洗机装置。

背景技术：

随着工农业的迅猛发展，在电力能源领域，用户对供电可靠性的要求越来越高。与此同时，工业污染和环境问题日益严重。电力设备的绝缘子在自然条件下，受到SO₂、氮氧化物以及颗粒性尘埃等大气环境的影响，表面逐渐沉积了一层污秽物。遇到雾、露、毛毛雨、融冰和融雪等潮湿天气时，绝缘子表面的污秽物吸收水分，使污层中的电解质溶解、电离，导致污层电导率增大，在设备运行电压作用下,绝缘子的表面泄露电流就会增加，产生局部放电，局部放电不断发生和发展，达到和超过临界状态时，发展成为电弧闪络，也就是污闪事故的发生。污闪的发生往往是多条线路，多个变电所相继出现，形成系统振荡，从而造成电网大面积停电。据统计，污闪事故在我国造成的电量损失约为雷电事故的9.3倍，即使在发达国家也高达8倍余。一般污闪事故引起的停电事故可损失几十万至几百万KWh的电量，长时间、大面积的停电事故所造成的损失可达千万KWh，而由污闪事故造成的突然长时间停电对国民经济造成的间接损失就更是无法估计的。

对于运行中的绝缘子，加强在线检测、进行定期维修和清洗是防止污闪发生的基本和有效的手段。清洗能提高电力设施的使用寿命，延长设备的运营时间，降低维护成本和运营成本，减少事故发生，提高企业经济效益和社会效益。在开展防污闪工作的初期，国内外都广泛采用停电人工清扫绝缘子的方法，然而随着电力系统的迅速发展，输电线路大大增加，电压等级越来越高，污染日趋严重，人工清扫的局限性也越来越明显。停电人工清扫对变电运行维护人员来说是一项繁重，危险而且效率低下的工作，不仅清扫工作量太大，个人劳动条件也异常艰苦，可靠性不高，而且清扫工人的健康受到高压环境的影响。另一方面，停电清扫也会影响到社会的正常的生产，生活，也影响到供电企业自身的经济效益。

因此在电力能源领域，开发变电站带电绝缘子清洗作业的相关装备成为了工程人员密切关注的问题，目前，应用较多的是带电绝缘子水冲洗和清扫机器人利用毛刷清扫。前者利用特殊处理过的纯净水对绝缘子进行冲洗，后者则利用一个携带毛刷的机器人，利用毛刷和绝缘子表面摩擦将带电绝缘子上的污垢清除。对于第一种方法，要求制备的水绝对纯净而不导电，因此成本较高，且污染环境。后者由于机器人毛刷和绝缘子相接触摩擦，往往容易损坏绝缘子表面。局限于这些因素，带电绝缘子水冲洗和清扫机器人的绝缘子去污方法，难以大面积推广使用。

技术实现要素：

针对电力能源领域的绝缘子清洗工程现状，经过细致深入的研究，本发明提出了一种安全可行的变电站带电绝缘子干冰清洗机器人，该机器人可以在绝缘子带高压电的情况下，对绝缘子进行清洁作业。该机器人可以解决人工清扫需要停电，效率低，带电绝缘子水冲洗成本高，污染环境和清扫机器人易损坏绝缘子等问题。变电站带电绝缘子干冰清洗机器人以干冰颗粒作介质，在高压气流中加速，再通过两个干冰喷嘴喷射到绝缘子表面，干冰颗粒与绝缘子接触后迅速升华，产生局部大幅度温差，热胀冷缩作用使绝缘子表面的污垢层剥离，升华所产生的膨胀的CO₂气体使得剥离的污垢脱离绝缘子，从而达到清洗绝缘子的目的。所研制的带电绝缘子干冰清洗机器人能很好地实现电力能源领域中变电站绝缘子的带电清洗，避免变电站污闪的发生，提高了供电系统的可靠性。

为了解决上述技术问题，本法采用的技术方案是：

一种带电绝缘子干冰清洗机装置，其特征在于：包括清洗模块，以及依次通过滑动机构相连的上层板、中层板和底层板；所述中层板能够相对于底层板沿Y轴方向滑动，所述上层板能够相对于中层板沿X轴方向滑动，所述清洗模块与上层板前端通过销轴铰接相连，清洗模块能够相对于上层板平面绕Y轴旋转；

所述清洗模块包括齿轮环和环形基板，所述齿轮环和环形基板均为一边开有缺口的圆环，所述环形基板上设有环形轨道槽，齿轮环底部设有与环形轨道槽相配合的弧形滑块，齿轮环侧面设有一圈环形齿条，所述环形基板设有与环形齿条咬合的Z轴旋转齿轮和驱动Z轴旋转齿轮旋转的Z轴旋转伺服电机，齿轮环在Z轴旋转齿轮和环形齿条咬合下能够相对于环形基板绕Z轴旋转，齿轮环和环形基板组成一个能够容纳绝缘子的环形空间，所述齿轮环上设有多个对着绝缘子的干冰喷头。

作为优选，所述清洗模块的环形基板与上层板前端通过销轴铰接，所述销轴上设有固定相连的从动同步带轮，上层板上设有主动同步带轮和驱动主动同步带轮的Y轴旋转伺服电机，所述从动同步带轮和主动同步带轮通过同步带相连。

作为优选，所述上层板和中层板之间的滑动机构包括相互配合的X轴行走导轨和X轴行走滑块，所述X轴行走导轨沿X轴方向设于中层板上表面，所述X轴行走滑块设于上层板底部，中层板一侧固定设有沿X轴方向的X轴行走齿条，上层板上设有与X轴行走齿条咬合的X轴行走齿轮和驱动X轴行走齿轮旋转的X轴行走伺服电机。

作为优选，所述中层板和底层板之间的滑动机构包括相互配合的Y轴行走导轨和Y轴行走滑块，所述Y轴行走导轨沿Y轴方向设于底层板上表面，所述Y轴行走滑块设于中层板底部，底层板尾端固定设有沿Y轴方向的Y轴行走齿条，中层板上设有与Y轴行走齿条咬合的Y轴行走齿轮和驱动Y轴行走齿轮旋转的Y轴行走伺服电机。

作为优选，沿着齿轮环两侧的环形基板上设有多个均匀分布的限位导向柱，所述限位导向柱均通过转轴与环形基板相连，齿轮环在环形轨道槽中滑动过程中，限位导向柱在限位同时自身能够旋转。

作为优选，所述环形基板和齿轮环均为120-270弧度环，所述齿轮环上的干冰喷头均匀分布且数量有2-4个。

本发明的有益效果是：

机器人在空间中运动灵活，调整方便，针对工程实际中，绝缘子的形式多样，工况复杂的情况，机器人在作业时，能通过调整各个伺服电机的运动，控制干冰喷头在空间中的位置和姿态，将干冰颗粒高速喷打在绝缘子上，干冰颗粒与绝缘子接触后迅速升华，产生局部大幅度温差，热胀冷缩作用使绝缘子表面的污垢层剥离，升华所产生的膨胀的CO₂气体使得剥离的污垢脱离绝缘子，从而达到清洗绝缘子的目的，且在清洗过程中，干冰喷头能绕着绝缘子旋转运动，有利于清洗绝缘子的各个死角。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为上层板结构示意图。

图3为中层板结构示意图。

图4为底层板结构示意图。

图中，1-上层板，2-中层板，3-底层板，4-环形基板，5-齿轮环，6-干冰喷头，7-Z轴旋转齿轮，8-Z轴旋转伺服电机，9-限位导向柱，10-从动同步带轮，11-同步带，12-主动同步带轮，13-Y轴旋转伺服电机，14-X轴行走伺服电机，15-X轴行走齿轮，16-环形轨道槽，17-X轴行走滑块，18- Y轴行走齿轮，19- Y轴行走伺服电机，20-环形齿条，21-X轴行走齿条，22-X轴行走导轨，23-Y轴行走滑块，24-弧形滑块，25-Y轴行走导轨，26- Y轴行走齿条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行举例说明。

本发明用于变电站绝缘子的一种带电绝缘子干冰清洗机装置运动灵活，具有X轴、Y轴方向的移动，以及Z轴、Y轴方向的转动，图1中X、Y、Z、以及箭头分别代表X轴、Y轴和Z轴方向。

如图1所示为本发明一种带电绝缘子干冰清洗机装置结构示意图。

带电绝缘子干冰清洗机装置可以分为如图上层板1，中层板2和底层板3所示的三层。

如图2所示为带电绝缘子干冰清洗机装置上层板1结构示意图，上层板1前端设有通过销轴铰接相连的环形基板4，环形基板4上开有环形轨道槽16，环形轨道槽16的形状和弧度与环形基板4一样，齿轮环5为外侧设有一圈环形齿条20的圆弧环，齿轮环5底部设有与环形轨道槽16相配合的弧形滑块24，所述环形基板4设有与环形齿条20咬合的Z轴旋转齿轮7和驱动Z轴旋转齿轮7旋转的Z轴旋转伺服电机8，齿轮环5在Z轴旋转齿轮7和环形齿条20咬合下能够相对于环形基板4绕Z轴旋转，齿轮环5和环形基板4组成一个能够容纳绝缘子的环形空间，所述齿轮环5上设有两个对着绝缘子的干冰喷头6，本实施中，齿轮环5和环形基板4均为270度圆弧环。

上层板1与环形基板4相连的销轴上设有固定相连的从动同步带轮10，上层板1上设有主动同步带轮12和驱动主动同步带轮12旋转的Y轴旋转伺服电机13，所述从动同步带轮10和主动同步带轮12通过同步带11相连，Y轴旋转伺服电机13通过一对锥齿轮与主动同步带轮12传动，通过Y轴旋转伺服电机13带动主动同步带轮12旋转，主动同步带轮12带动从动同步带轮10旋转，从而带动安装有干冰喷头6的环形基板4相对中层板2沿着Y轴方向转动。

如图2和图3所示，所述中层板2上表面设有沿X轴方向的X轴行走导轨22，上层板1底部沿设有与X轴行走导轨22相配合的X轴行走滑块17，中层板2一侧固定安装有沿X轴方向的X轴行走齿条21，上层板1上设有与X轴行走齿条21咬合的X轴行走齿轮15和驱动X轴行走齿轮15旋转的X轴行走伺服电机14，X轴行走齿轮15与X轴行走伺服电机14输出端固定相连，通过X轴行走伺服电机14带动X轴行走齿轮15旋转，从而带动上层板1相对中层板2沿着X轴方向移动。

如图1、图2和图3所示，所述底层板3上表面设有沿Y轴方向的Y轴行走导轨25，中层板2底部沿设有与Y轴行走导轨25相配合的Y轴行走滑块23，底层板3尾端设有沿Y轴方向的Y轴行走齿条26，中层板2上设有与Y轴行走齿条26咬合的Y轴行走齿轮18和驱动Y轴行走齿轮18旋转的Y轴行走伺服电机19，Y轴行走齿轮18与Y轴行走伺服电机19输出端固定相连，通过Y轴行走伺服电机19带动Y轴行走齿轮18旋转，从而带动中层板2相对底层板3沿着Y轴方向移动。

沿着齿轮环5两侧的环形基板4上分别设有多个均匀分布的限位导向柱9，所述限位导向柱9均通过转轴与环形基板4相连，齿轮环5在环形轨道槽16中滑动过程中，限位导向柱9在限位同时自身能够旋转。

清扫过程中，由外界的升降平台将干冰清洗机装置推送至高处，干冰清洗机装置通过控制X轴行走伺服电机14和Y轴行走伺服电机19来调整带有干冰喷头6的环形基板4在X轴和Y轴方向，从而调整干冰喷头6的位置，使得干冰喷头6对准待清洗的绝缘子，随后向绝缘子喷射干冰颗粒，清洗过程中，通过Y轴旋转伺服电机13驱动齿轮环5相对环形基本4沿Z轴方向旋转，干冰喷头6在齿轮环5的带动下，绕着绝缘子旋转，使得绝缘子各个位置都能得到有效的清洗。

工作过程中，通过控制本发明带电绝缘子干冰清洗机装置的各个自由度的运动，让带电绝缘子干冰清洗机装置的清洗模块到达合适的位置，通过干冰喷头，将颗粒状干冰高速喷射在绝缘子表面，干冰颗粒撞击污垢表面，在撞击过程中作为低温（大约-78.5℃）介质和被清洗污物表面产生热效应，破坏表面污垢的完整性，干冰颗粒在污垢与表面接触瞬间（几个毫秒），由干冰固体升华成二氧化碳气体，二氧化碳体积瞬时膨胀800倍，使污垢从被清洗表面脱落。干冰粒子的硬度相对于其它材料较低，清洗过程中依赖性强，干冰升华将污垢带走，达到清洗目的。