絕緣材料自動涂覆機器人的研究應用方案

摘要：在我國電力傳輸有相當部分依賴于架空裸導線傳輸，但目前建筑群以及綠化茂盛區與架空裸導線間的矛盾日益突顯，常引發事故，架空裸導線絕緣化改造是對電網安全和穩定性能的有效保障，也是電網事業趨于擴大的必然走向！鑒于目前10kV的大檔距導線更換問題和35kV的“一無國標二無產品”的現狀，結合國家黨中央提出“中國制造2015”的戰略目標，研發制作在架空線上自動行走的絕緣噴涂機器人完成對裸導線的絕緣化是很有必要的。

關鍵詞：架空裸導線；絕緣噴涂；自動涂覆；機器人

本文基于已有的線路巡檢機器人、除冰機器人的技術，簡單闡述了制作線路的絕緣涂覆機器是的設計方案，該方案重點用于解決當前城市架空線路10kV和35kV架空線路絕緣化改造中的應用，可有效的解決因城市多樹木及人口密集區以及特種環境下裸導線架設的線路的絕緣化改造，不但極大降低了施工成本，而且還減少了施工作業時間，提高了架空線路絕緣化改造的作業效率，延長了線路的使用壽命，保障線路安全穩定運行。

按照絕緣材料自動涂覆機器人的功能系統來拆解，可以分為四個系統：（1）位移系統。（2）涂覆系統。（3）電源系統。（4）控制系統。

1 位移系統

自動涂覆機器人的導線位移系統是絕緣噴涂機器人系統中的關鍵技術。從運動學角度來看，需要實現滾動、爬行、爬坡、制動、跨越裸導線壓接管，需要有高精度的運動控制機制。因此位移系統采用主從輪、三級傳動及過橋齒輪的設計保障其行走、制動、爬坡防滑能力，同時具備通過裸導線上的壓接管的能力。

絕緣噴涂機器人采用同步輪軸傳動的方式，驅動輪與電機軸通過此輪直接連接，采用兩個電機用齒輪傳動來驅動V型線輪在高壓電線上行走（如上圖），極大的保證了動力的直接傳送，在過程中不會有動能的損耗，同時保證了整個系統的平衡性，V型輪設計與導線的緊密抓握，還保證向前移動時的動力。

2 涂覆系統

涂覆系統通過掛鉤直接和行走部分相連，方便快捷。尾部出膠的半圓形噴頭可根據高壓電線的不同線徑配制，半圓形噴頭通過軟管連接料筒。

自動涂覆機器人可同時攜帶兩只料筒，通過軟管連接至半圓形噴頭（如下圖），在工作過程中通過掛料筒的氣泵按照設定的參數將絕緣材料以設定的速度均勻的通過半圓形噴頭擠出包裹在裸導線上，涂層均勻，表面光滑沒有毛刺。

該系統的核心在于涂覆材料，涂覆完畢后快速固化達到優秀的絕緣性，同時具備防老化防水防腐抗磨的絕效果，且絕緣材料需要時一種新興節能涂料，能夠輻射散熱，本身能自潔絕緣，抗老化，熱穩定行，便于涂覆操作的特點。

3 電源系統

電源系統是機器人的關鍵，以輕便小巧為思路采用了小電池模塊定期更換模式。電源系統的設計可分為兩個部分，一個部分為機器人位移系統供電，以保證機器人行走部分有足夠的能源保證，保證其行走能力；另外一個部分為通訊系統以及料筒懸掛箱氣泵的供電。如果考慮到整個機器人整體重量或者考慮儲料桶容量設計，亦可以將這兩部分電源系統統一成一個系統，建議采用24V或者48V電池供電，更換簡單便捷。

4 控制系統

控制系統采用PLC編程無線通訊通知技術，分為地面控制部分和機器人控制兩個部分。

（1）地面控制部分：由一個PLC控制操作箱，機器上控制部分則集成了系統連接的主板。地面控制操作箱通過無線發射裝置實現對絕緣噴涂機器人的遠程操控并給絕緣機器人傳達指令，所有功能通過簡單的PLC編程實現，能簡單高效的實現機器人與地面控制部分的交互。同時通過PLC能夠實現精準控制，實時可靠的通訊，遠程控制電機參數實施需求的操作。

（2）控制箱可采用觸摸屏設計，使得操作更為便捷化，通過整個界面可以對架空裸導線的檔距、行進的速度等進行選擇，同時能夠實時的了解涂覆機器人攜帶料筒的余料情況實時了解，以便可以及時更換。同時對整個系統參數進行監控了解。

5 結論

綜上所述，本方案以架空裸導線絕緣化改造為背景，提供了一種架空裸導線絕緣涂覆機器人的簡易設計方案，實際驗證測試表面能夠有效解決城市化進程中架空線路絕緣化改造過程中最后一公里的需求，可有效解決受客觀條件現限制人為無法處理的方案補充，通過架空線路絕緣化的處理，有效的減少用戶竊電行為以及提高了電網安全的可行性，保障了供電的安全。

參考文獻：

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[3]劉文博.架空裸導線絕緣化噴涂裝置研究及應用[D].華北電力大學，2014.

作者簡介：蔣申晨（1985），男，上海人，碩士，工程師，研究方向：配電線路運行檢修。