本發(fā)明涉及一種激光清理供電系統(tǒng)絕緣子的方法及設備，用于電力系統(tǒng)絕緣物的表面清洗。

背景技術：

目前，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化進程的加快，電力需求增大使得電網(wǎng)規(guī)模的擴大愈來愈明顯，對電力系統(tǒng)變電站的安全運行提出了更高的要求。環(huán)境因素的影響導致污染物在絕緣子表層積聚，對電力系統(tǒng)的安全運行造成了極大的威脅。當大霧、細雨、降露等天氣出現(xiàn)或冰雪融化時，容易使絕緣子上附著的污穢物受潮引起污穢閃絡，造成線路、變電站跳閘，大面積停電，嚴重時甚至造成人員傷亡。檢修人員需要對絕緣子進行定期除污，傳統(tǒng)的除污方法效率低，勞動量大、需要斷電、帶電水沖洗污染環(huán)境、帶電氣吹清掃和帶電機械干清掃易造成二次污染、涂防污涂料難清除。電力系統(tǒng)絕緣子的清洗急需一種高效環(huán)保不斷電的清理方法和設備。

激光是一種快速能量的傳輸方式，激光具有可聚焦性、高能量密度、柔性傳導特性以及可實現(xiàn)快速、準確傳輸?shù)奶攸c，因此激光優(yōu)于傳統(tǒng)熱源。激光是一門發(fā)展迅速的高新技術，已成為發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關鍵技術之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無機械接觸、無基體損傷、選擇性清理、綠色環(huán)保、清理效率高、可帶電清理的激光清理供電系統(tǒng)絕緣子的方法和設備。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種激光清理供電系統(tǒng)絕緣子的方法，使用激光有序的對絕緣子表面進行照射掃描，使絕緣子表面的積污被剝離和沖擊掉，具體為使用的激光可以為連續(xù)激光或脈沖激光，當使用連續(xù)激光時，激光的功率為0.08～100MW/cm²,激光的波長為193nm～1064nm，當使用脈沖激光器時，激光的脈沖持續(xù)時間為10～1500ns，激光的峰值功率為0.8～100MW/cm^2，激光的波長為193nm～1064nm。激光清洗可以在0～10m范圍內(nèi)對絕緣子進行激光清理。激光的掃描速度與激光的功率相匹配，激光的光斑為長條狀。

本發(fā)明的進一步改進在于：具體步驟如下：

A、定位激光清洗頭與絕緣子的位置：使用激光可以在一定范圍內(nèi)對絕緣子進行激光清理，由于絕緣子為回轉(zhuǎn)體，清理過程中激光頭要繞絕緣子旋轉(zhuǎn)，因此要把絕緣子定位在激光頭的回轉(zhuǎn)圓心中；

B、調(diào)整激光器的參數(shù)：根據(jù)絕緣子的積污情況，選擇合理的激光功率參數(shù)和頻率和脈寬；

C、激光掃描清理：條形光斑以平行于絕緣子軸線的方式照射絕緣子，激光頭繞絕緣子旋轉(zhuǎn)同時按絕緣子軸向運動進行掃描，以此方式循環(huán)直到清理完整個絕緣子。

一種絕緣子激光清理系統(tǒng)，該絕緣子激光清理機由激光器、激光傳輸系統(tǒng)、激光頭、機械運動系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成；激光器為CO₂激光器、YAG激光器、準分子激光器、光纖激光器、碟片激光器；激光傳輸系統(tǒng)采用光纖傳輸，直接使用光纖把激光器產(chǎn)生的激光傳輸?shù)郊す忸^中；激光頭把光束整形使照射在絕緣子上的光斑為長條狀；機械運動系統(tǒng)為激光頭提供了運動掃描功能，該功能使得從激光頭發(fā)出的光束能夠準確的掃描在絕緣子上；監(jiān)測系統(tǒng)可以測量激光傳輸?shù)木嚯x和絕緣子的激光反射率，評估激光清理的效果；控制系統(tǒng)控制激光器的輸出模式既連續(xù)模式或脈沖模式、脈沖頻率、功率、脈寬，機械運動系統(tǒng)的運動參數(shù)，采集監(jiān)測系統(tǒng)反饋的信息。

本發(fā)明的進一步改進在于：控制系統(tǒng)控制著激光器和機械運動系統(tǒng)，并采集監(jiān)測系統(tǒng)反饋來的信號，激光器產(chǎn)生的激光通過光纖傳輸?shù)郊す忸^上，激光經(jīng)過激光頭的光學系統(tǒng)整形后被投射在絕緣子表面上，而激光頭的掃描運動則由機械系統(tǒng)提供，整個系統(tǒng)的工作過程是控制系統(tǒng)控制激光器產(chǎn)生激光，激光通過光纖傳輸?shù)郊す忸^，激光頭把激光整形后投射在絕緣子上，而激光的掃描運動由控制系統(tǒng)控制機械運動系統(tǒng)來形成，監(jiān)測系統(tǒng)測量激光的傳輸距離和監(jiān)測絕緣子激光反射率，并把這些數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋來的信號控制激光器和機械運動系統(tǒng)，這整個過程為閉環(huán)控制。

一種絕緣子激光清理機，包括激光監(jiān)測裝置、激光頭、旋轉(zhuǎn)臺、升降立柱、立柱、可調(diào)節(jié)支撐、基座、滾輪、電氣柜、電纜光纖、機械臂、環(huán)形導軌上導軌、環(huán)形導軌下導軌；激光監(jiān)測裝置中有激光反射率測量傳感器，該傳感器通過串行通信將采集到的信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中；激光頭，激光頭內(nèi)有光學鏡片，光學鏡片可以對激光進行整形，使輸出激光光斑為長條形，激光頭同時可以輸出指示激光，該指示激光為紅色可見激光，該指示激光便于操作者操作該激光清理機；旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺上安裝激光頭，旋轉(zhuǎn)臺安裝在環(huán)形導軌的上導軌上；升降立柱，該升降立柱上端安裝旋轉(zhuǎn)臺，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的高度，便于對絕緣子的清理，升降立柱的升降是通過液壓裝置來實現(xiàn)升降的，升降立柱內(nèi)有活塞，立柱中有液壓缸此結(jié)構形成一個液壓伸縮桿機構；立柱，該立柱中安裝升降立柱，并安裝在基座上；可調(diào)節(jié)支撐，可調(diào)節(jié)支撐安裝在基座上，通過旋轉(zhuǎn)該可調(diào)節(jié)支撐可以調(diào)節(jié)基座的水平；電氣柜，電氣柜中安裝控制器和激光器，激光器中有水冷裝置，電器柜通過電纜和光纖將電源、激光和控制信號傳輸?shù)綑C械運動系統(tǒng)和激光頭中；傳輸線，該傳輸線中包含電纜和光纖；環(huán)形導軌上導軌，該環(huán)形導軌上導軌為220°的環(huán)形導軌，該環(huán)形導軌上導軌為動導軌，并與環(huán)形導軌下導軌相配合，環(huán)形導軌上導軌上安裝激光頭，該環(huán)形導軌上導軌可以在環(huán)形導軌下導軌上旋轉(zhuǎn)運動，以驅(qū)動激光頭繞絕緣子進行旋轉(zhuǎn)掃描，該環(huán)形導軌上導軌上安裝有齒輪，環(huán)形導軌下導軌安裝有伺服電機A，通過齒輪傳動來驅(qū)動環(huán)形導軌上導軌。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：本發(fā)明使用激光對絕緣子表面進行照射，使絕緣子表面的積污被剝離、沖擊、蒸發(fā)掉。本發(fā)明具有無機械接觸、無基體損傷、選擇性清理、綠色環(huán)保、清理效率高、可帶電清理等優(yōu)點。

附圖說明：

圖1是絕緣子激光清理系統(tǒng)的原理圖；

圖2是絕緣子激光清理機的結(jié)構示意圖；

圖3是絕緣子激光清理機的使用狀態(tài)圖；

圖中標號：1-激光監(jiān)測裝置、2-激光頭、3-旋轉(zhuǎn)臺、4-升降立柱、5-立柱、6-可調(diào)節(jié)支撐、7-基座、8-滾輪、9-電氣柜、10-傳輸線、11-支撐臂、12-環(huán)形導軌上導軌、13-環(huán)形導軌下導軌、14-絕緣子、15-伺服電機A、16-伺服電機B。

具體實施方式：

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它實施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應當注意，為了清楚的目的，說明中省略了與本發(fā)明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，控制系統(tǒng)控制著激光器和機械運動系統(tǒng)，并采集監(jiān)測系統(tǒng)反饋來的信號。激光器產(chǎn)生的激光通過光纖傳輸?shù)郊す忸^上，激光經(jīng)過激光頭的光學系統(tǒng)整形后被投射在絕緣子表面上，而激光頭的掃描運動則由機械系統(tǒng)提供。整個系統(tǒng)的工作過程是控制系統(tǒng)控制激光器產(chǎn)生激光，激光通過光纖傳輸?shù)郊す忸^，激光頭把激光整形后投射在絕緣子上，而激光的掃描運動由控制系統(tǒng)控制機械運動系統(tǒng)來形成，監(jiān)測系統(tǒng)測量激光的傳輸距離和監(jiān)測絕緣子激光反射率，并把這些數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋來的信號控制激光器和機械運動系統(tǒng)，這整個過程為閉環(huán)控制。

如圖2所示，絕緣子激光清理機包括：激光監(jiān)測裝置1、激光頭2、旋轉(zhuǎn)臺3、升降立柱4、立柱5、可調(diào)節(jié)支撐6、基座7、滾輪8、電氣柜9、電纜光纖10、機械臂11、環(huán)形導軌上導軌12、環(huán)形導軌下導軌13。激光監(jiān)測裝置1中有激光反射率測量傳感器，該傳感器通過串行通信將采集到的信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中；激光頭2，激光頭2內(nèi)有光學鏡片，光學鏡片可以對激光進行整形，使輸出激光光斑為長條形，激光頭2同時可以輸出指示激光，該指示激光為紅色可見激光，該指示激光便于操作者操作該激光清理機；旋轉(zhuǎn)臺3，該旋轉(zhuǎn)臺3上安裝激光頭2，旋轉(zhuǎn)臺3安裝在環(huán)形導軌的上導軌12上；升降立柱4，該升降立柱4上端安裝旋轉(zhuǎn)臺3，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺3的高度，便于對絕緣子14的清理，升降立柱4的升降是通過液壓裝置來實現(xiàn)升降的，升降立柱4內(nèi)有活塞，立柱5中有液壓缸此結(jié)構形成一個液壓伸縮桿機構；立柱5，該立柱5中安裝升降立柱4，并安裝在基座7上；可調(diào)節(jié)支撐6，可調(diào)節(jié)支撐6安裝在基座7上，通過旋轉(zhuǎn)該可調(diào)節(jié)支撐6可以調(diào)節(jié)基座7的水平；電氣柜9，電氣柜9中安裝控制器和激光器，激光器中有水冷裝置，電器柜9通過電纜和光纖將電源、激光和控制信號傳輸?shù)綑C械運動系統(tǒng)和激光頭中；傳輸線10，該傳輸線10中包含電纜和光纖；環(huán)形導軌上導軌12，該環(huán)形導軌上導軌12為220°的環(huán)形導軌，該環(huán)形導軌上導軌12為動導軌，并與環(huán)形導軌下導軌13相配合，環(huán)形導軌上導軌12上安裝激光頭，該環(huán)形導軌上導軌12可以在環(huán)形導軌下導軌13上旋轉(zhuǎn)運動，以驅(qū)動激光頭2繞絕緣子14進行旋轉(zhuǎn)掃描，該環(huán)形導軌上導軌12上安裝有齒輪，環(huán)形導軌下導軌13安裝有伺服電機A15，通過齒輪傳動來驅(qū)動環(huán)形導軌上導軌12。

絕緣子激光清理機的工作過程具體如圖2和圖3所示，移動絕緣子激光清理機，使環(huán)形導軌的圓心與絕緣子軸心大致重合如圖2所示。啟動液壓機使機械臂11移到絕緣子14的頂端，調(diào)整激光頭2的角度，盡量使激光垂直照射在絕緣子14的表面上。開啟電氣柜9中的激光器，同時伺服電機B16驅(qū)動環(huán)形導軌上導軌12逆時針運動，激光頭2沿著環(huán)形導軌運動，當環(huán)形導軌上導軌12的齒輪與伺服電機A15的驅(qū)動齒輪接觸時，伺服電機A15開始轉(zhuǎn)動，當環(huán)形導軌上導軌12上的齒輪脫離伺服電機B16時，伺服電機B16停止運行。當激光頭2旋轉(zhuǎn)一圈時，液壓缸驅(qū)動機械臂11向下運動一定距離，該距離為激光掃描一圈的寬度。當機械臂11向下移動完畢，激光頭2反方向旋轉(zhuǎn)掃描。以此方式循環(huán)直到清理完整個絕緣子14。

本發(fā)明使用激光對絕緣子表面進行照射，使絕緣子表面的積污被剝離、沖擊、蒸發(fā)掉。本發(fā)明具有無機械接觸、無基體損傷、選擇性清理、綠色環(huán)保、清理效率高、可帶電清理等優(yōu)點。

最后應說明的是：雖然以上已經(jīng)詳細說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內(nèi)的普通技術人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。