CN103094871A - 输电线防冰装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为输电线防冰装置及使用方法，本装置有驱动电机和行走轮，还配有涂料机构和除水机构。涂料瓶下接涂料管、涂料刷、半圆的涂料刷刷体环抱输电线。固定于框体的2台除水电机各接除水刷。装置前后端还配有包括除冰电机和除冰麻花钻的除冰机构。控制系统的接有温湿度传感器、红外反射传感器的微处理器经PWM分别连接各电机。流量控制阀与微处理器连接。本使用方法为，装置安置在输电线上，控制系统根据不同温湿度启动驱动电机,开启流量控制阀为输电线涂覆憎水涂料，或者启动驱动电机和除水电机，在输电线上往返除水，防止输电线结冰；或者在有覆冰时启动驱动电机、防水电机和除冰电机，在输电线上往返除冰和除水。本发明自动运行，实用有效。

Description

输电线防冰装置及使用方法

技术领域

本发明涉及电力输电线的辅助设备技术，具体为一种输电线防冰装置及使用方法。

背景技术

电力系统的不断发展和安全稳定运行给国民经济和社会发展带来了巨大的动力和效益。但是，输电线路的覆冰和积雪现象时刻威胁着电力系统的安全运行。输电线路一旦覆冰超过一定程度，将会引起的断线、线路倒杆（塔）和绝缘子闪络等重大事故，对电力系统的安全运行产生严重危害。

我国不少地区冬季输电线覆冰严重，线路冰灾事故频发。目前冰灾地区的电网除冰的主要方法是人工除冰，该方法除冰效率低下，操作环境恶劣，而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。现已有部分采用了加热融冰法、机械除冰法、被动除冰法和机器人除冰等方法，各除冰方法的核心任务仅仅是如何除去输电线的覆冰，除冰效果参差不齐。如果能从防冰角度着手，设计“防冰为先，防除兼备”装置，将可减少输电线覆冰量、进而避免发生线路冰灾事故。但目前尚未见输电线防冰的装置。

发明内容

本发明的目的是设计一种输电线防冰装置，其配有涂料机构和除水机构，本装置在输电线上行进时，涂料机构在输电线涂覆憎水涂料，防止水珠粘附在输电线上，除水机构可对输电线除水除雪，保持输电线干燥，减小线上结冰的可能；有效地防止输电线上产生覆冰。

本发明的另一目的是设计输电线防冰装置的使用方法，本发明的输电线防冰装置放置于输电线上，自动根据不同温湿度进行防冰作业，以有效防止输电线产生覆冰。

本发明设计的输电线防冰装置包括框体和驱动机构，驱动机构包括安装在框体的驱动电机、传动齿轮和行走轮，行走轮安装于行走轮轴上，行走轮为槽轮，与输电线相配合，行走轮的轮槽卡在输电线上，驱动电机与驱动轴连接，驱动轴上的驱动齿轮和行走轮轴上的传动齿轮啮合，带动行走轮转动，电源模块安装于框体，与驱动电机连接、为之提供能量。本装置沿输电线行进；本装置还配有涂料机构和除水机构。涂料机构包括涂料瓶、涂料管和涂料刷，涂料瓶瓶口向下固定于框体，瓶口下接涂料管，涂料管末端与处于涂料瓶下方的涂料刷连接，涂料瓶内放置憎水涂料，涂料管上安装有流量控制阀。涂料刷的刷体为两个半圆、左右环抱输电线。涂料刷的刷体为可渗液体的泡沫塑料或纤维织物。除水机构包括除水电机和除水刷。2台除水电机各固定于框体底部，位于输电线两侧，2台除水电机的轴上各安装有除水刷，2个除水刷刷体为圆柱外形的毛刷，刷体的中心线与输电线平行，2个除水刷刷体的圆柱外表面与输电线中心相切。除水电机与电源模块连接。

本装置配有控制系统，安装于框体，以控制驱动机构的启停和换向，选择涂料机构和除水机构的运行。控制系统包括微处理器及与之连接的温湿度传感器、红外反射传感器。微处理器的输出连接脉宽调制控制器，驱动电机和除水电机经脉宽调制控制器的多路输出连接电源模块。涂料管上的流量控制阀为电磁控制阀，流量控制阀与微处理器连接。微处理器连接电源模块。微处理器还连接键盘，可经键盘输入指令，设置微处理器的控制程序，微处理器还连接显示器，以便于控制程序的输入和修改。

为了能够人为干涉、控制装置的运行，微处理器连接有无线收发模块，并有与之相配合的无线遥控器，当需要另行改变装置的运行方式，可用无线遥控器发出指令，控制本装置的驱动机构和涂料、除水机构，也防止传感器失灵而导致装置失控，以保障装置的行走和防冰功能的正常运行。

为了在恶劣气候条件防冰不成功时及时清除输电线上的覆冰，本输电线防冰装置还配有除冰机构，除冰机构包括除冰电机、联轴器和除冰麻花钻。在框体的前端和后端各固定2台除冰电机、位于输电线两侧，各台除冰电机的轴上经联轴器安装有除冰麻花钻，每端的2个除冰麻花钻相对输电线对称布置。除冰麻花钻的中心线与输电线成20～40度角，除冰麻花钻钻尖与输电线的距离为5～20mm。除冰麻花钻直径为5～8mm，总长度为10～16mm。除冰麻花钻伸出联轴器的长度可调节、或者除冰电机在框体上的位置可调节，以调整除冰麻花钻钻尖与输电线的距离以适用于不同规格的输电线，也可以使之适应于不同程度的输电线覆冰。

各除冰电机经控制系统的脉宽调制控制器与电源模块连接。

为了除冰效果更好，所述除冰机构还有铲冰刀组件，铲冰刀组件分为左右对称的两部分，各包括铲冰刀和铲冰刀底座，铲冰刀为圆弧环,其圆心角为170°～190°，环的内缘为刀刃。铲冰刀固定于铲冰刀底座，左右铲冰刀底座位于输电线左右固定于框体，左右铲冰刀内环与输电线的最小间距为0～3mm。当本装置在输电线上行走，铲冰刀刮除输电线上的覆冰。

为了提高铲冰效率，铲冰刀内径边缘向前伸出形成刀尖，尖端向外侧倾斜成圆锥面、与环面相接，圆锥面与铲冰刀主体环面的交角为40°～50°，即铲冰刀主体圆弧环的截面为矩形，其前方连接的刀尖的截面为三角形，该三角形是2个锐角为40°～50°的直角三角形，该直角三角形的一个直角边与铲冰刀主体圆弧环的横截面矩形的一边重合，为铲冰刀的内径面的截面。

本发明设计的输电线防冰装置的使用方法如下：

输电线防冰装置安置在输电线上，当温度为8℃～15℃、湿度小于40%，即秋季的干燥季节，本装置控制系统的微处理器经脉宽调制控制器启动驱动电机，本装置在输电线上行走，同时微处理器开启涂料机构的流量控制阀，憎水涂料沿着涂料管流到涂料刷上渗出，随装置的行进、涂抹在输电线。当本装置行至靠近输电线塔处，红外反射传感器发出信号，送至微处理器，微处理器经脉宽调制控制器使驱动电机反向转动，本装置自动换向行走，同时涂料刷第二次在输电线涂覆憎水涂料，装置回到起点的输电线塔处，微处理器根据红外反射传感器的信号，断开驱动电机的电源，同时关闭流量控制阀。

当控制系统的温湿度传感器检测到空气温度在0℃～3℃且空气湿度≥60%，即接近结冰条件时，微处理器根据温湿度传感器的信号发出指令，经脉宽调制控制器启动驱动电机和除水机构的除水电机，本装置在输电线上行走，同时除水电机转动并带动除水刷转动刷除输电线上的覆水；微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机换向,本防冰装置在输电线上往返、不断地进行除水作业。当温湿度改变后或接收到无线遥控指令时停止运行。

当温湿度传感器检测到空气温度在0℃以下且空气湿度≥30%,即达到结冰条件时，微处理器根据温湿度传感器的信号发出指令，同时启动驱动电机和防水电机，并启动在行进方向前端的除冰电机，本装置在输电线上行走，同时除冰电机转动，并带动处于最前方的除冰麻花钻转动，削剥输电线上的覆冰；与此同时防水电机也转动、带动除冰麻花钻后方的除水刷转动去除输电线上的水。微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机换向,换向的同时将原在前方换向之后成为后方的除冰电机电源断开，而启动原在后方换向之后处于前方的除冰电机，本防冰装置在输电线上往返、不断地进行除冰和除水。当温湿度改变后或接收到无线遥控指令时停止运行。

与现有技术相比，本发明输电线防冰装置及使用方法的优点为：1、本装置的涂料机构可为输电线涂刷憎水涂料，防止水珠粘附在输电线上，除水机构可将粘附在输电线上的水珠自动清除，保持输电线干燥，从而在气温下降之前防止结冰；2、本装置也有除冰机构，当超低温高湿度环境下防冰不能奏效时，可去除输电线上的覆冰；3、配有控制系统，根据温湿度传感器的信号自动选择防冰或除冰。

附图说明

图1为本输电线防冰装置实施例整体结构示意图；

图2为本输电线防冰装置实施例俯视图；

图3为本输电线防冰装置实施例侧视图；

图4为图1中涂料机构侧视结构示意图；

图5为图4的正视结构示意图；

图6为图1中除水机构整体结构示意图；

图7为图1中除冰机构整体结构示意图；

图8为图7中铲冰刀组件结构示意图；

图9为图8中铲冰刀正视示意图；

图10为图9中A-A向剖面放大示意图；

图11为本输电线防冰装置实施例控制系统电路示意图。

图中标号为：0、输电线，1、上框体，2、除冰机构，21、除冰麻花钻，22、联轴器，23、铲冰刀组件，231、铲冰刀座，232、铲冰刀，2321、刀尖，24、除冰电机，3、除水机构，31、除水电机，32、除水刷，4、驱动电机，5、下框体，6、控制系统，7、驱动轴，71、驱动齿轮，8、行走轮，81、行走轮轴，82、传动齿轮，9、涂料机构，91、涂料瓶，92、涂料管，93、流量控制阀，94、涂料刷。

具体实施方式

输电线防冰装置实施例

本输电线防冰装置实施例如图1至3所示，包括框体和驱动机构、涂料机构、除水机构和除冰机构。

为了方便安装，所述框体分为上框体1和下框体5，上框体1和下框体5主体均为矩形框架，输电线0夹在上、下框体之间，上、下框体固定连接。

电源模块安装于下框体5，本例的电源模块包括蓄电池和分压电路，为本装置的各电机和微处理器提供不同的电压。

驱动机构包括安装在下框体5的驱动电机4、驱动轴7、驱动齿轮71，驱动电机4与驱动轴7连接，上框体1固定安装2根行走轮轴81、平行于驱动轴7，每根行走轮轴81上可转动地安装一个行走轮8，2个行走轮8前后成一直线、位于输电线0的上方。下框体5可转动地安装2根行走轮轴81、平行于驱动轴7，每根行走轮轴81上固定安装一个行走轮8，2个行走轮8前后成一直线，位于输电线0的下方。本例下框体5上安装的2根行走轮轴81上安装传动齿轮82，驱动轴7上固定安装驱动齿轮71，传动齿轮82和驱动齿轮71相互啮合。行走轮8为槽轮，与输电线0相配合，行走轮8的轮槽卡在输电线0上。驱动电机4启动后，驱动轴7经驱动齿轮71带动传动齿轮82及输电线0下方的行走轮轴81主动转动，下方的行走轮8在输电线0下主动转动带动整个装置沿输电线行进、上方的行走轮8因摩擦力被动在输电线上滚动。

本例的涂料机构9如图1至图5所示，包括涂料瓶91、涂料管92和涂料刷94，涂料瓶91瓶口向下固定于上框体1，瓶口下接涂料管92，涂料管92末端与处于涂料瓶91下方的涂料刷94连接，涂料刷94的刷体为两个半圆、左右环抱输电线0，本例涂料刷94的刷体为可渗液体纤维织物制成。涂料瓶91内放置憎水涂料，涂料管92上安装有流量控制阀93。

本例的除水机构3如图1至图3、以及图6所示，包括除水电机31和除水刷32。2台除水电机31各固定于下框体5底部，位于输电线0两侧，2台除水电机31的轴上各安装有除水刷32，2个除水刷32刷体为圆柱外形的毛刷，刷体的中心线与输电线0平行，2个除水刷32刷体的圆柱外表面与输电线0中心相切。

本例的除冰机构2如图1至图3、以及图7所示，包括除冰电机24、联轴器22和除冰麻花钻21，还有铲冰刀组件23。在下框体5的前端和后端各固定2台除冰电机24、位于输电线0两侧。各台除冰电机24的轴上经联轴器22安装有除冰麻花钻21，每一端的2个除冰麻花钻21相对输电线0对称布置。除冰麻花钻21的中心线与输电线0成30度角，除冰麻花钻21钻尖与输电线0的距离为5～10mm，除冰麻花钻21伸出联轴器22的长度可调节、除冰电机24在下框体5上的位置也可调节，以调整除冰麻花钻21钻尖与输电线0的距离。除冰麻花钻直径为6mm，总长度为15mm。

本例除冰机构还有铲冰刀组件23，其结构如图8和9所示，铲冰刀组件23分为左右对称的两部分，各包括铲冰刀232和铲冰刀底座231，铲冰刀232为圆弧环,其圆心角为170°，环的内缘为刀刃。铲冰刀232固定于铲冰刀底座231，左右铲冰刀底座231位于输电线0左右固定于下框体5，左右铲冰刀232内环与输电线0的最小间距为0.5mm。

如图9和10所示，铲冰刀232内径边缘向前伸出形成刀尖2321，尖端向外侧倾斜成圆锥面、与环面相接，圆锥面与铲冰刀232主体环面的交角为45°，即铲冰刀232主体圆弧环的截面为矩形，其前方连接的刀尖2321的截面为三角形，该三角形是2个锐角为45°的直角三角形，该直角三角形的一个直角边与铲冰刀232主体圆弧环的横截面矩形的一边重合，为铲冰刀232的内径面的截面。

本例配有控制系统6，其电路结构如图11所示，安装于上框体1，包括微处理器及与之连接的温湿度传感器、红外反射传感器。微处理器的输出连接脉宽调制控制器（PWM控制器）。驱动电机和各台除水电机、除冰电机经脉宽调制控制器的多路输出连接电源模块。涂料管92上的流量控制阀93为电磁控制阀，流量控制阀93与微处理器连接。微处理器还连接键盘、显示器和无线收发模块，同时配有无线遥控器。

输电线防冰装置的使用方法实施例：

本输电线防冰装置的使用方法实施例使用上述实施例输电线防冰装置。

所述输电线防冰装置安置在输电线0上，秋季当温度为8℃～15℃、湿度小于40%，本例装置控制系统6的微处理器经脉宽调制控制器启动驱动电机4，本装置在输电线0上行走，同时微处理器开启涂料机构9的流量控制阀93，憎水涂料沿着涂料管92流到涂料刷94上渗出，随装置的行进、涂抹在输电线0上。当本装置行至靠近输电线塔，如50mm处，红外反射传感器发出信号，送至微处理器，微处理器经脉宽调制控制器使驱动电机4反向转动，本装置自动换向行走，同时涂料刷94第二次在输电线0涂覆憎水涂料，本装置回到起点的输电线塔处，微处理器根据红外反射传感器的信号，断开驱动电机4的电源，同时关闭流量控制阀93。

当控制系统6的温湿度传感器检测到空气温度在0℃～3℃且空气湿度≥60%，微处理器经脉宽调制控制器启动驱动电机4和除水机构3的除水电机31，本装置在输电线0上行走，同时除水电机31转动并带动除水刷32转动、刷除输电线0上的覆水；微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机4换向,本防冰装置在输电线0上往返、不断地进行除水作业。当温湿度改变后或接收到无线遥控指令时停止运行。

当温湿度传感器检测到空气温度在0℃以下且空气湿度≥30%，微处理器经脉宽调制控制器同时启动驱动电机4和防水电机31，并启动在行进方向前端的除冰电机24，本装置在输电线0上行走，同时除冰电机24转动，并带动处于最前方的除冰麻花钻21转动，削剥输电线0上的覆冰；与此同时防水电机31也转动、带动除冰麻花钻21后方的除水刷32转动去除输电线0上的水。微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机4换向,换向的同时将原在前方、换向之后成为后方的除冰电机24电源断开，而启动原在后方、换向之后处于前方的除冰电机24，本防冰装置在输电线上往返、不断地进行除冰和除水。当温湿度改变后或接收到无线遥控指令时停止运行。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.输电线防冰装置，包括框体和驱动机构，驱动机构包括安装在框体的驱动电机、传动齿轮和行走轮，行走轮安装于行走轮轴上，行走轮为槽轮，与输电线相配合，行走轮的轮槽卡在输电线上，驱动电机与驱动轴连接，驱动轴经传动齿轮与行走轮轴连接，电源模块安装于框体，与驱动电机连接，其特征在于：

还配有涂料机构（9）和除水机构（3）；

所述涂料机构包括涂料瓶（91）、涂料管（92）和涂料刷（94），涂料瓶（91）瓶口向下固定于框体，瓶口下接涂料管（92），涂料管（92）末端与处于涂料瓶（91）下方的涂料刷（94）连接，涂料刷（94）的刷体为两个半圆、左右环抱输电线（0），涂料刷（94）的刷体为可渗液体的泡沫塑料或纤维织物；涂料瓶（91）内放置憎水涂料，涂料管（92）上安装有流量控制阀（93）；

所述除水机构（3）包括除水电机（31）和除水刷（32），2台除水电机（31）各固定于框体底部，位于输电线（0）两侧，2台除水电机（31）的轴上各安装有除水刷（32），2个除水刷（32）刷体为圆柱外形的毛刷，刷体的中心线与输电线（0）平行，2个除水刷（32）刷体的圆柱外表面与输电线（0）中心相切；除水电机（31）与电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的输电线防冰装置，其特征在于：

配有控制系统（6），安装于框体，包括微处理器及与之连接的温湿度传感器、红外反射传感器；微处理器与电源模块连接；微处理器的输出连接脉宽调制控制器，驱动电机（4）和除水电机（31）经脉宽调制控制器的多路输出连接电源模块；涂料管（92）上的流量控制阀（93）为电磁控制阀，流量控制阀（93）与微处理器连接。

3.根据权利要求2所述的输电线防冰装置，其特征在于：

还配有除冰机构（2），除冰机构（2）包括除冰电机（24）、联轴器（22）和除冰麻花钻（21），在框体的前端和后端各固定2台除冰电机（24）、位于输电线（0）两侧；各台除冰电机（24）的轴上经联轴器（22）安装有除冰麻花钻（21），每一端的2个除冰麻花钻（21）相对输电线（0）对称布置；除冰麻花钻（21）的中心线与输电线（0）成20～40度角，除冰麻花钻（21）钻尖与输电线（0）的距离为5～20mm，除冰麻花钻（21）直径为5～8mm，总长度为10～16mm；所述除冰电机（24）经控制系统（6）的脉宽调制控制器与电源模块连接。

4.根据权利要求2所述的输电线防冰装置，其特征在于：

所述微处理器还连接键盘和显示器。

5.根据权利要求2所述的输电线防冰装置，其特征在于：

所述微处理器还连接无线收发模块，配有无线遥控器。

6.根据权利要求3所述的输电线防冰装置，其特征在于：

所述除冰机构（2）还有铲冰刀组件（23）；铲冰刀组件（23）分为左右对称的两部分，各包括铲冰刀（232）和铲冰刀底座（231），铲冰刀（232）为圆弧环,其圆心角为170°～190°，环的内缘为刀刃；铲冰刀（232）固定于铲冰刀底座（231），左右铲冰刀底座（231）固定于框体、位于输电线（0）左右，左右铲冰（232）内环与输电线（0）的最小间距为0～3mm。

7.根据权利要求6所述的输电线防冰装置，其特征在于：

所述铲冰刀（232）内径边缘向前伸出形成刀尖（2321），尖端向外侧倾斜成圆锥面、与环面相接，圆锥面与铲冰刀（232）主体环面的交角为40°～50°。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的输电线防冰装置，其特征在于：

所述框体分为上框体（1）和下框体（5），上框体（1）和下框体（5）主体均为矩形框架，输电线（0）夹在上框体（1）和下框体（5）之间，上框体（1）和下框体（5）固定连接。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的输电线防冰装置的使用方法，其特征在于：

所述输电线防冰装置安置在输电线（0）上，秋季当温度为8℃～15℃、湿度小于40%，所述控制系统（6）的微处理器经脉宽调制控制器启动驱动电机（4），所述输电线防冰装置在输电线（0）上行走，同时微处理器开启涂料机构（9）的流量控制阀（93），憎水涂料沿着涂料管（92）流到涂料刷（94）上渗出，随所述输电线防冰装置的行进、涂抹在输电线（0）上；当本装置行至靠近输电线塔、红外反射传感器发出信号、送至微处理器，微处理器经脉宽调制控制器使驱动电机（4）反向转动，所述输电线防冰装置自动换向行走，同时涂料刷（94）第二次在输电线（0）涂覆憎水涂料，所述输电线防冰装置回到起点的输电线塔处，微处理器根据红外反射传感器的信号，断开驱动电机（4）的电源，同时关闭流量控制阀（93）；

当控制系统（6）的温湿度传感器检测到空气温度在0℃～3℃且空气湿度≥60%，微处理器经脉宽调制控制器启动驱动电机（4）和除水机构（3）的除水电机（31），所述输电线防冰装置在输电线（0）上行走，同时除水电机（31）转动并带动除水刷（32）转动、刷除输电线（0）上的覆水；微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机（4）换向,所述输电线防冰装置在输电线（0）上往返、不断地进行除水作业。

10.根据权利要求9所述的输电线防冰装置的使用方法，其特征在于：

所述输电线防冰装置还配有除冰机构（2），除冰机构（2）包括除冰电机（24）、联轴器（22）和除冰麻花钻（21），在框体的前端和后端各固定2台除冰电机（24）、位于输电线（0）两侧；各台除冰电机（24）的轴上经联轴器（22）安装有除冰麻花钻（21），每一端的2个除冰麻花钻（21）相对输电线（0）对称布置；除冰麻花钻（21）的中心线与输电线（0）成20～40度角，除冰麻花钻（21）钻尖与输电线（0）的距离为1～5mm，除冰麻花钻（21）直径为5～8mm，总长度为10～16mm；所述除冰电机（24）与控制系统（6）的脉宽调制控制器连接；

当温湿度传感器检测到空气温度在0℃以下且空气湿度≥30%，微处理器经脉宽调制控制器同时启动驱动电机（4）和防水电机（31），并启动在行进方向前端的除冰电机（24），所述输电线防冰装置在输电线（0）上行走，同时除冰电机（24）转动，并带动处于最前方的除冰麻花钻（21）转动，削剥输电线（0）上的覆冰；与此同时防水电机（31）也转动、带动除冰麻花钻（21）后方的除水刷（32）转动去除输电线（0）上的水；微处理器根据红外反射传感器的信号，使驱动电机（4）换向,换向的同时将原在前方、换向之后成为后方的除冰电机（24）电源断开，而启动原在后方、换向之后处于前方的除冰电机（24），所述输电线防冰装置在输电线上往返、不断地进行除冰和除水。

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