CN109347040B - 架空输电线路自动除冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种架空输电线路自动除冰装置，包括两道除冰机构、行进机构、动力机构、控制机构、电源模块、油箱和安装板，安装板包括从上至下经螺栓连接在一起的上安装板、中间安装板和下安装板，行进机构安装在中间安装板的上端，第一道除冰机构安装在中间安装板的前端并贯穿在导线上，第二道除冰机构安装于中间安装板的中间，第二道除冰机构还与动力机构连接，动力机构与控制机构均安装于下安装板的上端；控制机构包括安装在上安装板上的视频监视模块以及安装在下安装板上的控制箱。本发明设计合理，具有较好的除冰效果，能够提高电力系统供电可靠性，减少工人工作量以及降低能耗，其整体结构简单实用，工作状态比较稳定，拆卸和维修均很方便。

Description

架空输电线路自动除冰装置

技术领域

本发明属于输电线路技术领域，尤其是一种架空输电线路自动除冰装置。

背景技术

目前，超高特高压输电线路越来也多。由于我国华中、华东地区以及南方地区电网覆冰现象严重，严重时将会导致承载超高特高压输电线路的杆塔倾斜、倒塌断线以及绝缘子闪络，由此将会引起输电线路的跳闸、供电中断等事故，给工农业生产和人民生活造成严重影响。

由于线路除冰的工作环境较为苛刻和复杂，国内外主要采用外力敲打、大电流融冰等方法进行除冰，但采用外力敲打时人力投入较大，而且危险性极高，采用大电流融冰时能耗和成本较大，上述方法都具有很大的局限性。

专利公开号为“CN107516865A”的“一种输电线路除冰器”发明专利采用行进驱动以及除冰部分均采用齿轮传动方式进行除冰，其结构复杂，齿轮之间摩擦磨损严重，增加额外动力消耗，降低传动效率，维修较复杂。专利公开号为“CN102684126B”的“高压输电线路除冰装置”发明专利采用多除冰杆交替敲击的方式实现除冰功能，其整个装置的重心均位于导线上方，工作状态不稳定容易发生坠毁事故，安全可靠性较低。专利号为“CN105977896”的“架空输电线路除冰冻装置”发明专利采用电发热板，利用电发热板散发的热量进行融冰，其效率较低且能量消耗较多，经济性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、效率高且安全可靠的架空输电线路自动除冰装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种架空输电线路自动除冰装置，包括两道除冰机构、行进机构、动力机构、控制机构、电源模块、油箱和安装板，所述安装板包括从上至下经螺栓连接在一起的上安装板、中间安装板和下安装板，所述行进机构安装在中间安装板的上端，第一道除冰机构安装在中间安装板的前端并贯穿在导线上，第二道除冰机构安装于中间安装板的中间，第二道除冰机构还与动力机构连接，动力机构与控制机构均安装于下安装板的上端；所述控制机构包括安装在上安装板上的视频监视模块以及安装在下安装板上的控制箱；所述电源模块及油箱均安装在控制箱下侧，电源模块与行进机构、动力机构、控制机构相连接其供电，电源模块还与发电机相连接并进行储能。

进一步，所述第一道除冰机构包括上滚动刀轮、下滚动刀轮、上连接臂、下连接臂和液压杆；所述上滚动刀轮安装于上连接臂的前端，所述下滚动刀轮经滚轴贯穿安装于下连接臂的前端，上连接臂和下连接臂通过转轴连接在一起并使上下连接臂可围绕转轴转动；所述上连接臂的另一端设有固定板，液压杆经滚轴贯穿与固定板连接在一起，并使下连接臂和液压杆围绕滚轴旋转；所述下连接臂的另一端经过滚轴和中间安装板连接在一起，使下连接臂绕中间安装板的前边缘转动。

进一步，所述第二道除冰机构包括环状钢刷、滑轨、连接杆和偏心轮；所述环状钢刷的一侧固定安装在第一基座上，环状钢刷的另一侧安装在位于第一基座内的导轨上；所述滑轨的形状为外梯形且纵向安装于中间安装板前端，第一基座的形状为内切梯形并套装在滑轨上，第一基座的一侧突出设有滚轴，该滚轴通过连接杆与偏心轮上的偏心轴连接在一起，连接滚轴与偏心轮的连接杆平行于导线，偏心轮和齿轮相对于导线平行安装于同一转轴之上；所述转轴固定在安装架板上，该转轴相对垂直于导线，安装架板下方设有第二基座，第二基座冲有钻孔并通过螺栓安装在中间安装板上；所述齿轮由减速器外伸齿轮驱动，齿轮与减速器外伸齿轮相啮合。

进一步，所述行进机构包括两套相同规格的前主动轮、后主动轮、伺服电机、传动机构和电机支架、上固定板、下固定板和从动轮，所述上固定板设置在上安装板上，前后主动轮经滚轴安装于上固定板上，前后主动轮均由伺服电机连接传动机构驱动，所述伺服电机安装于上安装板下侧的电机支架上，所述前主动轮、后主动轮所在的直线平行位于导线正上方；所述从动轮经位于导线的正下方水平设置在前驱动轮和后驱动轮的正中间，从动轮被滚轴贯穿后安装于行进机构基座上的下固定板内，所述行进机构基座位于滑轨内并可垂直于导线进行左右滑动。

进一步，所述动力机构包括小型燃油机、液压泵、减速器及发电机；所述燃油机安装于下安装板的上侧且位于整个除冰装置的正中下方，所述发电机并排安装于燃油机后侧的下安装板上；所述燃油机外装皮带轮与发电机外装的皮带轮在同一条直线上并平行于导线；所述液压泵安装于中间安装板的下侧且位于导线的正下方，液压泵外装皮带轮同时安装皮带和皮带。

进一步，所述控制箱内的控制模块包括单片机控制模块、电源管理模块、远程通信模块、液压控制模块、燃油机工作状态控制模块；所述单片机控制模块液压控制模块、燃油机工作状态控制模块相连接实现液压泵和燃油机的控制功能；所述单片机控制模块与视频监视模块相连接用于采集当前的视频图像；所述单片机控制模块与远程通信模块相连接并将装置的实时状态传送给调控中心。

进一步，所述电源模块采用蓄电池，该蓄电池与发电机相连接并进行储能。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的第一道除冰机构采用双滚动刀轮，通过装置前行过程利用刀轮滚动碾压使导线上的冰块大部分脱落，上下刀轮之间的间隙可通过液压杆的伸缩来控制上下连接臂的张开角度，可适应不同规格的导线。

2、本发明在第二道除冰机构由可前后往复运动的环状钢刷组成，环状钢刷的半径可调以适应不同规格的导线，并且钢刷可在导轨上由偏心轮和连接杆带动做前后往复运动，利用毛状钢刷清除导线上的残余薄冰而不损坏导线的表面，同时使清理的过程更彻底、高效。

3、本发明的行进机构的主动轮由两个同步运行的伺服电机驱动，使两个主动轮行进、制动动作能同步进行，防止导轮与导线之间滑动进而磨损导线，导轮由耐磨橡胶制成，增大导轮与导线之间的摩擦，使装置在导线上更牢固。

4、本发明整体呈对称分布，使装置自身的重心落在导线的垂直正下方，防止整个装置在前行过程中因重心不稳发生晃动以致发生坠落事故，行进机构的主从动轮均为凹槽轮，也具备有一定的防脱轨能力，提高装置工作的安全性，增强装置的实用性。

5、本发明对上下连接臂的控制采用液压装置，对连接臂的张开角度控制更精确，动力更强且易于控制，在对第二道除冰机构的驱动采用经减速器减速后的齿轮驱动经偏心轮和连接杆连接，结构简单实用性强。

6、本发明设计合理，可代替部分或全部人工完成各种复杂危险情况下的工作，能够提高电力系统供电可靠性，在确保工人的安全的前提下尽量减少工人工作量以及降低能耗，其整体结构简单实用，工作状态比较稳定，检修工人在使用时安装，拆卸和维修均很方便，可适应不同规格的架空输电线路，而且对不同程度结冰状况都能很好的适应，经系列现场实验表明，本装置的除冰效果较好。

附图说明

图1为本发明的结构装配图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的第一道除冰机构的结构示意图；

图5为本发明的第二道除冰机构的结构示意图；

图6为本发明的行进机构的结构示意图；

图7为本发明的动力机构的结构示意图；

图8为本发明的控制机构的结构示意图；

图中，1-第一道除冰机构、2-第二道除冰机构、3-行进机构、4-动力机构、5-控制机构、61-上安装板、62-中间安装板、63-下安装板、7-导线、8-电源模块、9-油箱、111-上滚动刀轮、112-下滚动刀轮、1211-上连接臂、1212-上连接臂、122-下连接臂、13-液压杆、141-钻孔、142-滚轴、143-滚轴、143-滚轴、15-螺栓、16-固定板、21-钢刷、22-滑轨、23-连接杆、24-偏心轮、251-齿轮、252-齿轮、261-基座、262-基座、271-螺栓、272-螺栓、281-滚轴、282-滚轴、29-安装架板、311-前主动轮、312-后主动轮、32-伺服电机、33-传动机构、34-电机支架、351-滚轴、352-滚轴、361-上固定板、362-下固定板、37-从动轮、38-行进机构基座、39-丝杠、41-小型燃油机、42-液压泵、43-减速器、44-发电机、451-皮带轮、452-皮带轮、453-皮带轮454-皮带轮、461-皮带、462-皮带、463-皮带、51-视频监视模块、52-控制箱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种架空输电线路自动除冰装置，如图1至图3及图8所示，包括第一道除冰机构1、第二道除冰机构2、行进机构3、动力机构4、控制机构5、电源模块8、油箱9和一组安装板。安装板包括从上至下安装在一起的上安装板61、中间安装板62和下安装板63；所述行进机构3安装在中间安装板62的上端，第一道除冰机构1安装在中间安装板62的正前端，导线7贯穿于第一道除冰机构的中间，第二道除冰机构2安装于中间安装板62的中间，第二道除冰机构2另一端与动力机构4连接，动力机构4与控制机构5均安装于下安装板63的上端，所述控制机构5包括安装在上安装板61上的视频监视模块51以及安装在下安装板63上的控制箱52；所述电源模块8及油箱9均安装在控制箱52下侧，电源模块与装置各个用电器相连接为其供电，同时与发电机44相连接将其所发的电能进行储存。本除冰装置以行进机构3为中心悬挂在导线7上，在装置的最前端是第一道除冰机构1，在第一道除冰机构1之后行进机构3之前是第二道除冰机构2，动力机构4和控制机构5位于导线7下方，整个装置通过行进机构3驱动整个除冰装置在导线7上行进，在两道除冰机构的工作下完成除冰任务。

如图4所示，所述的第一道除冰机构1包括上滚动刀轮111、下滚动刀轮112、上连接臂1211、上连接臂1212、下连接臂122和液压杆13，上述部件均为实心结构。所述上滚动刀轮111安装于上连接臂1211的前端，上连接臂1211插入上连接臂1212内，上连接臂1211和上连接臂1212侧面中间并排开钻孔141，使用螺栓15贯穿于上连接臂1211和上连接臂1212的钻孔141并通过螺栓螺母15固定，当遇到不同规格导线时可伸缩上连接臂1211之后，固定螺栓螺母15使其成为一个整体。所述下滚动刀轮112经滚轴贯穿安装于下连接臂122的前端，上连接臂1211和下连接臂122中间部分开有相同半径的孔，转轴142穿过孔使上下连接臂连接在一起，相互交叉，使得上下连接臂可围绕转轴142转动；所述上连接臂1212的另一端设有固定板16，液压杆13的下端孔直径略大于滚轴143，液压杆13经滚轴143贯穿与固定板16连接在一起，使下连接臂1212和液压杆13可围绕滚轴143旋转，当液压杆13伸长时，上连接臂1212与液压杆13之间的夹角减小，使与之相连的上连接臂1211和上连接臂1212之间构成垂直于导线7的上下两个交叉夹角减小，上下滚动刀轮做背向运动，从而使上下滚动刀轮之间的纵向距离增大，适应直径较大的导线，当液压杆13缩短时，上连接臂1212与液压杆13之间的夹角增大，使与之相连的上连接臂1211和上连接臂1212之间构成垂直于导线7的上下两个交叉夹角增大，上下滚动刀轮做相向运动，从而使上下滚动刀轮之间的纵向距离减小，适应直径较小的导线；下连接臂122的另一端经过滚轴144和中间安装板62连接在一起，使下连接臂122可绕中间安装板62的前边缘转动。当除冰装置稳固安放在导线7上时，通过控制液压杆13伸缩可调节上下连接臂的张合角度完成对导线7的清冰任务。

如图5所示，所述第二道除冰机构2包括环状钢刷21、滑轨22、连接杆23和偏心轮24。所述环状钢刷21的一侧固定安装在基座261上，钢刷21的另一侧安装在位于基座261内的导轨上，环状钢刷21可在导轨上在垂直导线的方向进行左右滑动以增大或者减小钢刷21的中空半径来适应不同规格的导线，当调整好环状钢刷21的中空半径后固定螺栓271；所述滑轨22纵向安装于中间安装板62前端，基座261的形状为内切梯形，滑轨22的形状为外梯形，基座261套在滑轨22上，基座261安装在滑轨22之后可沿着滑轨22做前后往复运动，基座261一侧突出设有滚轴281，滚轴281通过连接杆23与偏心轮24上的偏心轴连接在一起，连接滚轴281与偏心轮24的连接杆23平行于导线7，偏心轮24和齿轮251相对于导线7平行安装于同一转轴282之上，偏心轮24和齿轮251可在转轴282上实现同轴同角速度转动，所述转轴282固定在安装架板29上，转轴282相对垂直于导线7，安装架板29下方设有基座262，基座262冲有钻孔，螺栓272穿过钻孔固定于中间安装板62上；所述齿轮251由减速器外伸齿轮252驱动，齿轮251与减速器外伸齿轮252相啮合，齿轮251带动偏心轮24同轴同角速度转动，通过连接杆23传动后，偏心轮24驱动基座261同时带动钢刷21做前后往复运动；当除冰装置安放在导线7上时，钢刷21在滑轨22做前后往复运动，完成对导线的清冰任务。

如图6所示，所述行进机构3包括两套相同规格的前主动轮311、后主动轮312、伺服电机32、传动机构33和电机支架34、上固定板361、下固定板362和从动轮37。所述上固定板361设置在上安装板61上，前主动311轮经滚轴351安装于上固定板361上，前后主动轮均由伺服电机32连接传动机构33驱动，伺服电机32安装于上安装板61的下侧的电机支架34上，所述前主动轮311、后主动轮312所在的直线平行于导线7正上方。所述从动轮37经位于导线7的正下方水平设置在前驱动轮311和后驱动轮312的正中间，从动轮37被滚轴352贯穿后安装于行进机构基座38上的下固定板362内，行进机构基座38位于滑轨内，可垂直于导线7进行左右滑动，在安装装置时可旋转调节丝杠39的伸缩量，使基座左右平移，从而带动从动轮37的移动，两个主动轮所在的直线与从动轮37之间的距离为导线7的直径，安装导线7时配合环状钢刷2安装基座进而使装置悬挂于导线7上；当完成导线悬挂时，调节丝杠39使从动轮37压紧导线7，伺服电机32转动时驱动主动轮31转动从而带动整个装置向前运动或者伺服电机32停止转动时主动轮31也停止转动从而使整个装置完成制动动作，从而实现整个装置在行进机构3驱动下平稳顺利的在电线7上运行。

如图7所示，所述动力机构4包括小型燃油机41、液压泵42、减速器43及发电机44。所述燃油机41安装于下安装板63的上侧且位于整个除冰装置的正中下方，所述发电机44并排安装于燃油机41后侧的下安装板63上，燃油机41外装皮带轮451与发电机44外装的皮带轮452在同一条直线上，该直线平行于导线7，燃油机41外装皮带轮451经皮带461连接于发电机44外装的皮带轮452进行传动，由于燃油机41的额定转速固定，故发电机44的转速可通过改变两个皮带轮451与452的半径进行改变；所述液压泵42安装于中间安装板62的下侧，位于导线7的正下方，液压泵42外装皮带轮453同时安装皮带462和皮带463，皮带462完成动力从燃油机41到液压泵42的传动，皮带463完成动力从液压泵42到减速器43的传动，皮带轮453与皮带轮454在一个平面，该平面与导线7平行，液压泵42自身的转速根据液压泵的42额定转速调整皮带轮453与皮带轮451的半径，并为减速器43提供动能使其转动。

如图8所示，所述视频监视模块51安装于上安装板61的上侧，位于导线7的垂直正上方，可实时传送装置正前方的情况，并根据导线所附冰层厚度调整液压杆13的伸缩程度改变上下连接臂的张开角度，更好地完成第一次除冰任务。所述控制箱52安装在下安装板62上，并位于整个除冰装置的后下方。所述电源模块8由蓄电池构成，并安装于下安装板63的上侧控制箱52下侧，蓄电池一端与装置各个用电器相连接为其供电，同时与发电机44相连接将其所发的电能进行储存；所述油箱9安装于下安装板63的上侧位于控制箱52的下侧，并排于蓄电池8位于控制箱52的下侧。

控制箱内的控制模块包括单片机控制模块、电源管理模块、远程通信模块、液压控制模块、燃油机工作状态控制模块。单片机控制模块分别与电源管理模块、远程通信模块、液压控制模块、燃油机工作状态控制模块及视频监视模块相连接。单片机控制模块控制行进机构行进并通过二道除冰机构进行除冰，除冰装置在前行除冰过程中，当前方遇到杆塔等障碍物时，单片机控制模块控制行进机构中的行进驱动伺服电机停止转动，处于制动状态；电池管理模块用于择合适的充电功率和充电时间，完成对蓄电池的充电和供能之间的切换，这对于保证蓄电池可靠高效的工作对于整个除冰装置至关重要。所述通信模块将装置的实时状态传送给调控中心，便于对装置进行分析调整和控制，液压控制模块、燃油机工作状态控制模块分别用于控制液压泵和燃油机的工作。

本发明未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种架空输电线路自动除冰装置，其特征在于：包括两道除冰机构、行进机构、动力机构、控制机构、电源模块、油箱和安装板，所述安装板包括从上至下经螺栓连接在一起的上安装板、中间安装板和下安装板，所述行进机构安装在中间安装板的上端，第一道除冰机构安装在中间安装板的前端并贯穿在导线上，第二道除冰机构安装于中间安装板的中间，第二道除冰机构还与动力机构连接，动力机构与控制机构均安装于下安装板的上端；所述控制机构包括安装在上安装板上的视频监视模块以及安装在下安装板上的控制箱；所述电源模块及油箱均安装在控制箱下侧，电源模块与行进机构、动力机构、控制机构相连接为其供电，电源模块还与发电机相连接并进行储能；

所述第一道除冰机构包括上滚动刀轮、下滚动刀轮、上连接臂、下连接臂和液压杆；所述上滚动刀轮安装于上连接臂的前端，所述下滚动刀轮经滚轴贯穿安装于下连接臂的前端，上连接臂和下连接臂通过转轴连接在一起并使上下连接臂可围绕转轴转动；所述上连接臂的另一端设有固定板，液压杆经滚轴贯穿与固定板连接在一起，并使下连接臂和液压杆围绕滚轴旋转；所述下连接臂的另一端经过滚轴和中间安装板连接在一起，使下连接臂绕中间安装板的前边缘转动；

所述第二道除冰机构包括环状钢刷、滑轨、连接杆和偏心轮；所述环状钢刷的一侧固定安装在第一基座上，环状钢刷的另一侧安装在位于第一基座内的导轨上；所述滑轨的形状为外梯形且纵向安装于中间安装板前端，第一基座的形状为内切梯形并套装在滑轨上，第一基座的一侧突出设有滚轴，该滚轴通过连接杆与偏心轮上的偏心轴连接在一起，连接滚轴与偏心轮的连接杆平行于导线，偏心轮和齿轮相对于导线平行安装于同一转轴之上；所述转轴固定在安装架板上，该转轴相对垂直于导线，安装架板下方设有第二基座，第二基座冲有钻孔并通过螺栓安装在中间安装板上；所述齿轮由减速器外伸齿轮驱动，齿轮与减速器外伸齿轮相啮合；

所述行进机构包括前主动轮、后主动轮、伺服电机、传动机构和电机支架、上固定板、下固定板和从动轮，所述上固定板设置在上安装板上，前后主动轮经滚轴安装于上固定板上，前后主动轮均由伺服电机连接传动机构驱动，所述伺服电机安装于上安装板下侧的电机支架上，所述前主动轮、后主动轮所在的直线平行位于导线正上方；所述从动轮经位于导线的正下方水平设置在前驱动轮和后驱动轮的正中间，从动轮被滚轴贯穿后安装于行进机构基座上的下固定板内，所述行进机构基座位于滑轨内并可垂直于导线进行左右滑动。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路自动除冰装置，其特征在于：所述动力机构包括小型燃油机、液压泵、减速器及发电机；所述燃油机安装于下安装板的上侧且位于整个除冰装置的正中下方，所述发电机并排安装于燃油机后侧的下安装板上；所述燃油机外装皮带轮与发电机外装的皮带轮在同一条直线上并平行于导线；所述液压泵安装于中间安装板的下侧且位于导线的正下方，液压泵外装皮带轮同时安装皮带和皮带。

3.根据权利要求1所述的架空输电线路自动除冰装置，其特征在于：所述控制箱内的控制模块包括单片机控制模块、电源管理模块、远程通信模块、液压控制模块、燃油机工作状态控制模块；所述单片机控制模块与液压控制模块、燃油机工作状态控制模块相连接实现液压泵和燃油机的控制功能；所述单片机控制模块与视频监视模块相连接用于采集当前的视频图像；所述单片机控制模块与远程通信模块相连接并将装置的实时状态传送给调控中心。

4.根据权利要求1所述的架空输电线路自动除冰装置，其特征在于：所述电源模块采用蓄电池，该蓄电池与发电机相连接并进行储能。