換流站狹小空間箱體清掃套裝的設(shè)計(jì)

滕昭林，軒 磊

(1.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000;2.河南綠控科技有限公司,河南 許昌 461000)

0 引 言

在換流站中，端子箱種類多，數(shù)量大。如動力電源箱、檢修電源箱、冷卻器控制箱、換流變本體轉(zhuǎn)接箱、控制柜、接口柜、保護(hù)柜、機(jī)構(gòu)箱等。端子箱是一種轉(zhuǎn)接施工線路，對分支線路進(jìn)行標(biāo)注，為布線和查線提供方便的一種接口裝置。在某些情況下，為便于施工及調(diào)試，可將一些較為特殊且安裝設(shè)置較為有規(guī)律的產(chǎn)品如短路隔離器等安裝在接線端子箱內(nèi)。端子箱長期運(yùn)行，由于積灰、受潮、蚊蟲進(jìn)入等，存在設(shè)備誤動、拒動、誤發(fā)信號、采樣錯(cuò)誤等風(fēng)險(xiǎn)，端子箱清掃是設(shè)備維護(hù)的重要項(xiàng)目。但由于端子箱通常內(nèi)部空間狹窄、布線緊密，用普通的刷子、毛巾、小鏟子等工具進(jìn)行清掃，由于空間限制，上述普通清掃工具，不利于開展清掃工作，且存在誤碰端子風(fēng)險(xiǎn)，很難高質(zhì)量高效完成端子箱清掃工作。

為解決上述不利于開展清掃端子箱且存在誤碰端子的問題，本文設(shè)計(jì)了一套能夠清掃這類雜物的工具，分別為微型手持式毛刷工具(可將毛刷換為鏟子)和微型吸塵器工具，這些工具可以用清掃加吸氣的方式，對端子箱內(nèi)部雜物進(jìn)行清理。

1 清掃套裝的工作原理

1.1 微型手持毛刷(鏟子)工具

微型手持毛刷(鏟子)的基本工作原理是：由電動機(jī)驅(qū)動內(nèi)部動力傳動機(jī)構(gòu)帶動毛刷轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)清潔功能。主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括毛刷頭、刷頭桿外殼、微型直流電機(jī)、動力傳動接頭、電源開關(guān)、充電電池、手把外殼等零部件構(gòu)成，其中電力傳動結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 毛刷清掃工具

圖2 電力傳動結(jié)構(gòu)

如圖2所示，微型手持毛刷清掃工具的徑向直線驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括：①為清潔刷頭或鏟子；②為滑動導(dǎo)軌；③為連接搖桿(空心塑料圓桿)；④為曲柄(空心塑料圓桿)；⑤為微型直流驅(qū)動電機(jī)。

連接搖桿和曲柄用空心設(shè)計(jì)的塑料圓桿是為了減少曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動力原件與傳動件的質(zhì)量，從而有效地減少系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速波動，減少系統(tǒng)的負(fù)載和對電機(jī)的功率要求，在電池容量一定的情況下延長清潔工具的使用時(shí)間。

在傳動結(jié)構(gòu)運(yùn)行工作時(shí)：電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動帶動曲柄工作，做順時(shí)針轉(zhuǎn)動。在曲柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動的帶動下，連接搖桿在一定的角度范圍內(nèi)周期性地抖動，搖桿在周期性抖動的過程中會推動滑塊(毛刷和鏟子)在導(dǎo)軌上做往復(fù)直線運(yùn)動。毛刷和鏟子以每分鐘近千次至幾千次的速度運(yùn)動，其清潔能力和效率往往高于普通人工清潔。

微型鏟子相對于毛刷工具而言，只要取下毛刷，更換為微型鏟子的頭，這樣就能清除毛刷不能清掃的污垢，工具體積小，長寬不超過4 cm，高不超過2 cm，經(jīng)現(xiàn)場工作驗(yàn)證，能滿足各種端子箱清潔要求。微型鏟子的結(jié)構(gòu)圖如圖3。

圖3 鏟子清掃工具

1.2 微型吸塵器工具

該吸塵器為塑料結(jié)構(gòu)，由機(jī)殼、風(fēng)機(jī)(前端裝有交流單相串激電機(jī)，與葉輪同軸一體化)、儲塵袋、調(diào)速器、吸塵管、手柄、吸嘴附件和卷線輪等組成，如圖4所示。接通電源，電機(jī)驅(qū)動葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)，在葉輪周圍空間形成真空狀態(tài)，風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口之間產(chǎn)生負(fù)壓并擴(kuò)展到吸塵管，在吸嘴產(chǎn)生很大吸力，塵埃、屑物被吸嘴吸走，通過吸塵管進(jìn)入儲塵袋，經(jīng)絨布或纖維紙過濾后，塵埃屑物儲存在儲塵袋中，而空氣經(jīng)排氣通道排出機(jī)外[1]。

電動機(jī)是吸塵器的心臟，其性能的好壞直接影響吸塵器的可靠性。本吸塵器所使用的電動機(jī)每分鐘旋轉(zhuǎn)2萬轉(zhuǎn)到4萬轉(zhuǎn)，而一般電風(fēng)扇的電動機(jī)其轉(zhuǎn)速為每分鐘約1 800至3 600轉(zhuǎn)，可見本吸塵器效率很高。吸塵器的吸入力取決于所產(chǎn)生的風(fēng)力和真空力的合力[2]，但這兩個(gè)因素卻具有相反的特性。即風(fēng)力大時(shí)真空力變?nèi)酰L(fēng)力小時(shí)真空力變強(qiáng)。這兩者合力的最大值為吸塵器能力的最大值。本手持式吸塵器吸力為16 kPa，前段細(xì)小且可以連接彎管，方便在換流站端子箱內(nèi)狹窄的空間內(nèi)高效率工作。

圖4 微型吸塵器示意圖

2 工具實(shí)際使用流程及優(yōu)點(diǎn)

機(jī)柜和箱體在現(xiàn)場安裝完畢后，因?yàn)榘惭b過程需要進(jìn)行的就位、接線、封堵等工作，難免造成機(jī)柜和箱體底部殘留雜物。機(jī)柜和箱體又由于外部接入大量的電纜，機(jī)柜和箱體下部的空間很小，空間大的雜物很容易清理，空間小的就難以清理，雜物躲藏在機(jī)柜和箱體側(cè)邊的狹小空間內(nèi)，甚至不易觀察。本文研究的清潔工具可以用清掃或吸氣的方式，對機(jī)柜和箱體內(nèi)部雜物進(jìn)行清理。

以換流站戶外端子箱清掃為例進(jìn)行說明：(1)利用微型吸塵器對端子箱內(nèi)部進(jìn)行粗略的吸塵，吸取較大的顆粒或灰塵；(2)利用微型手持式毛刷對端子箱內(nèi)進(jìn)行細(xì)掃，清掃吸塵器不能吸走的灰塵和顆粒；(3)對于用吸塵和微型手持式毛刷不能去除的污垢，可以利用微型鏟子對其清理；(4)再利用微型吸塵器對端子箱內(nèi)的灰塵進(jìn)行吸收，以吸走(2)、(3)步產(chǎn)生的灰塵。

本套裝置優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)本套裝置為手持式，方便攜帶。

(2)操作把手在箱體外部，人員無觸及設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

(3)通過外部操作把手進(jìn)行操作，可實(shí)現(xiàn)清掃、撿出較大雜物、除潮等操作。

(4)對內(nèi)部垃圾清掃過程全程360°可視，避免觸及設(shè)備端子。

(5)絕緣材料制作，即使觸及端子裸露部分，也不會對設(shè)備運(yùn)行造成影響。

3 結(jié) 論

本裝置根據(jù)換流站內(nèi)端子箱狹小空間清掃為研究的基礎(chǔ)，開發(fā)了換流站端子箱體狹小空間清掃裝置，實(shí)現(xiàn)了對端子箱內(nèi)部環(huán)境高效安全清掃，減少了工人清掃誤觸端子的不安全行為，延緩了箱體內(nèi)部設(shè)備因環(huán)境問題造成設(shè)備老化，提高了換流站端子箱內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。