一種架空電纜除冰機設(shè)備研制

摘 要:本文在分析了國內(nèi)外高壓輸電線路除冰方法研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的簡易高壓輸電線路除冰設(shè)備，該設(shè)備為箱式結(jié)構(gòu)，具有遙控功能，由地面上工作人員輸入遙控指令穩(wěn)步行進，在行進的同時，靠箱體前端除冰頭高速旋轉(zhuǎn)完成清除電纜上覆冰工作;其內(nèi)部設(shè)置有制動裝置，避免了其在電纜爬坡階段由于摩擦力不足而打滑或后退的現(xiàn)象。經(jīng)初步試驗測試，該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、操作方便、實用性強等特點，為電纜除冰提供了一種新的思路，具有一定的應(yīng)用價值和社會效益。

關(guān)鍵詞:電纜除冰設(shè)備雙向除冰頭裝置結(jié)構(gòu)

中圖分類號:TM75文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0011-02

近幾年，由于全世界氣候變化，各種自然災(zāi)害接踵而至。2008年雪災(zāi)給我國道路交通、通訊、輸電線路等生命線工程帶來了極大的破壞。由于我國超高壓大容量的輸電線路的日益增多，冬天電纜覆冰現(xiàn)象頻發(fā)，如果電纜覆冰重量超過其承重范圍，就會帶來倒塌斷線等重大事故。因此我們在分析了國內(nèi)外除冰機發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，提出了一種全新的機械式架空電纜除冰方法，并研制了一種新型除冰機，可以為架空電纜除冰作業(yè)帶來便利。

1 架空電纜除冰機工作機理

1.1 特點分析

為了滿足架空電纜上除冰的各種特殊要求，本裝置具備以下優(yōu)良特性:

①.具有遙控功能，便于操作。

②.獨特的驅(qū)動和制動裝置。

③.雙向除冰頭設(shè)計，效率高。

④.在輸電線上自行移動，并具備較強的爬坡能力。

⑤.自重輕，方便裝卸。

1.2 整體構(gòu)成以及工作原理

為了滿足上述功能，應(yīng)用了以下結(jié)構(gòu)設(shè)計:總裝置(圖1)是由電池和電路板遙控總成、電機、驅(qū)動裝置、動力連接裝置和外殼五等大部分組成。電機與電池和電路板遙控總成(以下簡稱總成)由導(dǎo)線相連，總成有電量顯示器和遙控開關(guān)裝置，外殼箱體上方有提手，在箱體外前方安裝兩個除冰轉(zhuǎn)頭，分別位于所除電纜的上方兩側(cè)，在兩個除冰轉(zhuǎn)頭后方箱體內(nèi)部軸桿上連有齒輪，齒輪和電機的齒輪嚙合，其動力由電機提供。

2 驅(qū)動原理

由箱體驅(qū)動電機(14)(圖1)帶動傳送帶(15)轉(zhuǎn)動，傳送皮帶通過帶動轉(zhuǎn)軸(17)，使鏈接的動力桿(18)往復(fù)轉(zhuǎn)動;從而使驅(qū)動裝置內(nèi)部大滑輪(7)沿著電纜，小滑輪(19)沿著導(dǎo)軌(9)向前穩(wěn)定行進。當除冰機接收到遙控指令除冰時，電動機(6)工作，通過電機齒輪與除冰頭尾端齒輪嚙合，帶動前端兩個除冰頭(3)快速轉(zhuǎn)動，使除冰刀切碎電纜冰塊。

在除冰的過程中，電纜在除冰過后可能會附有一層薄冰層，所以我們專門為與電纜相連接的各個滑輪內(nèi)側(cè)安裝了摩擦系數(shù)較大的軟塑膠，增大了行走滑輪(7)與電纜之間的摩擦力，使之具有較強的爬坡能力(15°～20°)，提高了除冰速率和效率。

3 動力及動力輸出系統(tǒng)

3.1 動力源選擇參數(shù)以及裝置運動參數(shù)

箱體總重約為25kg，因此本裝置采用蓄電池作為動力源，安裝于箱體前部，其額定功率為4.4kW。工作時由其輸出穩(wěn)定電流為兩臺電動機提供能量。

為了提高工作效率，本裝置采用雙動力系統(tǒng)，分別安裝了兩臺電動機，兩臺電機分別于蓄電池連接，除冰機空載時運行速度為0.4～0.6m/s，最大破冰轉(zhuǎn)矩T=6.5N·m。

其中，電動機(14)額定功率為2.5kW，轉(zhuǎn)速1500r/min質(zhì)量為5kg，驅(qū)動除冰機穩(wěn)定前行。電動機(6)額定功率為0.25kW，轉(zhuǎn)速1200r/min，質(zhì)量為2.5kg，為除冰頭提供動力。兩臺電動機通過線路連接，在地面工作人員遙控指令的操縱下工作，減輕了寒冷溫度下電動機的工作壓力。

3.2 傳動制動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)由傳動皮帶、動力連接裝置、動力桿、三棱柱形導(dǎo)軌以及齒輪傳動軸等組成。傳動方案如圖2所示。

傳動系統(tǒng)的動力連接裝置一端固定在箱體上，另一端配置有滑輪，滑輪與轉(zhuǎn)盤相連，轉(zhuǎn)盤末端有傳動頭，傳動頭與動力桿相連。電機與動力連接裝置的滑輪通過皮帶傳動，從而帶動另一側(cè)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，進而帶動動力桿，使驅(qū)動裝置前進。

驅(qū)動裝置內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)的上方有一個大滑輪，中下部有個較小的滑輪，滑輪由軸桿固定在整體裝置上，兩個滑輪之間有電纜，滑輪會隨著電纜的運動而運動，其后側(cè)有一個開口，用于將電纜安裝在兩個滑輪之間，同時驅(qū)動裝置內(nèi)部直接連有制動裝置，用于控制驅(qū)動裝置在電纜上的滑動，從而整體保持穩(wěn)定前進。

由于可以控制驅(qū)動電動機(14)的運動，并且有較大的摩擦力可以使其停止;因此我們設(shè)計一種獨特的制動系統(tǒng)，可以使整個驅(qū)動裝置只能前進不能后退。即當驅(qū)動裝置前進時，制動裝置內(nèi)部的制動滑輪(19)與電纜作用會移到制動槽后端，從而使之正常前進。當驅(qū)動裝置后退時，制動裝置內(nèi)部的滑輪(19)與電纜作用會移到制動槽前端，從而與制動裝置前體的三角形實體發(fā)生擠壓，使除冰機機體停止后退，達到坡度較大時電動機可以正常工作的目的。

4 執(zhí)行系統(tǒng)

4.1 遙控除冰過程

工作人員地面遙控指令，電機(6)啟動，通過齒輪嚙合形式，帶動箱體外兩個除冰刀高速旋動，擊碎電纜上方覆蓋厚冰層。下方懸掛冰的除去則通過除冰機的前進動力由下方箱體外除冰刀(6)切割脫落。根據(jù)電纜尺寸，設(shè)計除冰刀與電纜之間最小安全距離為10～15mm，以保證在除冰時除冰頭錐底與電纜接觸，防止電纜線路的損傷。

4.2 外部結(jié)構(gòu)

本裝置采用側(cè)掛合蓋法(圖4左)。即在整個箱體的一面留有一個打開門，打開后用于安裝電纜與內(nèi)部裝置的連接，電纜由側(cè)面安裝于箱體內(nèi)部，打開門上端用合頁(22)與箱體相連，箱體的左右兩個側(cè)面分別給電纜的放入留有一個槽。工作人員，通過開口槽，將電纜放入除冰機大滑輪凹形槽下面。其功能是通過除冰機自身的重力，使除冰機在驅(qū)動裝置滑輪槽內(nèi)安穩(wěn)平放，衰減因震動而引起的劇烈晃動。

5 總結(jié)

針對我國南北方凍雨、強降雪等自然災(zāi)害，設(shè)計研制了一種架空高壓電纜除冰機，以解決電纜覆冰問題。經(jīng)初步試驗測試，該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、操作方便、實用性強等特點，為電纜除冰提供了一種新的思路，具有一定的應(yīng)用價值和社會效益。

參考文獻

[1]張屹.邵威.高洪亮等.高壓輸電線路除冰機器人的機構(gòu)設(shè)計[J]，三峽大學(xué)報社:自然科學(xué)版2008.30(6):69～72.

[2]蔣毅恒.輸電線路除冰新技術(shù)[J].電力建設(shè).2008.29(4):10～11.

[3]蔣興良.易輝.輸電線路覆冰及保護[M].北京.中國電力出版社2002:154～176.