CN109848141A - 绝缘子rtv涂料激光清除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种绝缘子RTV涂料激光清除方法，包括：步骤一：测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度；步骤二：确定激光参数；步骤三：对所述绝缘子RTV涂料进行清除。通过激光对RTV涂料的表面进行处理，无机械接触的方式，使激光直接作用在污染物上，使污染物直接发生气化、烧蚀、光分解，实现具有较高机械化程度，可有效避免基底损伤，可控改变基底表面形态，具有较高工作效率的新型表面清洗技术。可以看出本发明的非接触清洗、远距离清洗，具有环保节能的特点，在维护使用方面，其清洗的效率和效果会有显著的提高，同时本发明的激光清洗能够有效地避免损伤基材、准确调节激光能量密度，在提高RTV涂料清洗效率的同时，还有效的保护了基材。

Description

绝缘子RTV涂料激光清除方法及装置

技术领域

本发明涉及电力设备维护技术领域，具体而言，涉及一种绝缘子RTV涂料激光清除方法及装置。

背景技术

盘形悬式瓷或玻璃绝缘子由于具有很强的亲水性，当其表面污秽严重且处于雾、露、毛毛雨等恶劣环境时，易导致高压输电线路闪络事故的发生。RTV具有优良的憎水性、憎水迁移性和恢复特性，能够大幅度提高线路绝缘子的污闪电压。因此，目前电力系统的防污闪举措中，在盘形悬式瓷或玻璃绝缘子表面涂覆RTV涂料成为一种极为有效的防污闪措施，使得既具有盘形悬式绝缘子良好的机电特性，又具有复合绝缘子良好的憎水性特性，在电网实际建设与运行中得到广泛应用。

RTV涂料(或PRTV涂料)的使用时间通常≤10年，其主要原因在于自身寿命、产品质量、施工质量、运行环境恶劣等原因造成失效，具体表现为憎水性丧失、附着力下降、迁移能力下降等现象，特别是边缘部位最容易出现破损，一旦发生破损或粉化将会导致大面积脱落。其结果不仅不能起到有效的防污作用，反而会导致绝缘设备积污速度增快，总量增加，严重时甚至提高其饱和积污水平，导致严重污闪，由于其RTV碎片以及黏连缝隙很难清理，即是在上面重新复涂了也会因为附着力太差而很快脱落，因此除了彻底清除RTV涂层进行完全清除并复涂以外，没有其它办法来处理老化RTV表面。失效的RTV涂料需要进行复涂，复涂比首次在绝缘子上涂覆更为困难，其中难点之一就是如何清除残存的涂料。在运行较长的涂覆RTV绝缘子的表面存在大量的污垢和RTV碎片混合体，不少污垢就在破损点的接口内，该破损点引起局部电弧后会降低其它部位的RTV涂层附着力，该现象可反复发生，引起RTV涂层老化速度日益加快。因此当运行一段时间就需要停电对RTV涂层进行完整的清理。

目前的清理方法是用刀片进行表面刮除，该方法不但效率低下，易于损伤绝缘子表面，而且很难将绝缘子表面清理干净，如果没清理干净就进行复涂，其附着力会大打折扣，导致表面放电现象重复发生，其二次积污速度更快，相应的涂层老化速度也会加剧。通过对比包括人工清扫、水冲洗、气吹清洗、机械干清扫、水蒸气清洗以及干冰清洗等主动维护方式总结出：人工清扫不能带电工作；机械干清扫清洗效果不理想；水冲洗、水蒸气清洗清洗过程中容易结冰不能应用在低温地区；气吹清洗能应用于低温地区，但会造成二次污染；而干冰清洗有无水清洗(适应低温地区)、无损清洗、在线清洗、无二次污染、清洁力强、清洁污秽范围广等优势，能够满足低温、高温污染绝缘子清洁。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种绝缘子RTV涂料激光清除方法及装置，旨在解决提高绝缘子表面RTV涂料的清除效率，降低清除RTV涂料给绝缘子带来的损害的问题。

一个方面，本发明提出了一种绝缘子RTV涂料激光清除方法，包括以下步骤：

步骤一：测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度，所述外形参数包括RTV涂料深度；

步骤二：确定激光参数，激光的能量密度F满足以下公式，

其中，T(z，τ)为厚度z处时间，脉冲作用脉宽时间τ时材料的温升，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，α为材料的热膨胀系数，ierfc为高斯误差补函数的一次积分，τ为激光脉宽，z为RTV涂层单次脉冲去除深度；

通过确定涂层单次脉冲去除深度z和激光脉宽τ确定所述激光的能量密度F，使得厚度z处的RTV涂料的温度大于等于气化温度且小于等于预定温度；

步骤三：激光器基于所述位置参数和激光参数移动输出光斑，以清除所述绝缘子RTV涂料，当温度达到所述预定温度时，降低所述激光能量密度同时增大重复频率对所述绝缘子RTV涂料进行清除。

进一步地，在所述步骤一中，还需要测量所述绝缘子RTV涂料与基材的结合力。

进一步地，在所述步骤一中，通过脉冲激光对所述绝缘子RTV涂料进行n次冲击，直到到达基材，以获得所述RTV涂料深度与所述激光能量密度的对应关系。

进一步地，在所述步骤二中，所述激光脉宽τ还满足以下公式，

其中，m为涂料的分子质量，α为材料的热膨胀系数，δ为热扩散长度，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，K为热导率。

进一步地，在所述步骤二中，确定所述激光脉宽后，通过有限元算法对激光清除RTV涂料进行仿真，生成基于所述位置参数的激光功率调节曲线。

进一步地，在所述第步骤三中，通过控制振镜速度或通过离焦控制确定激光在预定位置的输出时间。

进一步地，在所述第步骤三中，当温度达到所述预定温度时，降低所述激光的能量密度，对所述RTV涂料进行清除。

进一步地，在对所述RTV涂料进行清除时，开启高压气体以清除所述RTV涂料。

进一步地，所述预定温度为500℃。

另一方面，本发明还提出了一种绝缘子RTV涂料激光清除装置，包括：测量单元、定位单元、激光器和控制单元，其中，所述测量单元用于测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度；所述定位单元用于基于所述位置参数对所述激光器进行定位，以使得所述激光器对准所述绝缘子RTV涂料的待清除位置；所述激光器设置在定位单元上，所述激光器用于清除所述绝缘子RTV涂料；所述控制单元包括一有限元计算模块，有限元计算模块用于仿真生成基于所述位置参数的激光功率调节曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过激光对RTV涂料的表面进行处理，通过无机械接触的方式，使激光直接作用在污染物上，使污染物直接发生气化、烧蚀、光分解，以实现具有较高机械化程度，可有效避免基底损伤，可控改变基底表面形态，具有较高工作效率的新型表面清洗技术。可以看出本发明的非接触清洗、远距离清洗，具有环保节能的特点，在维护使用方面，其清洗的效率和效果会有显著的提高，同时本发明的激光清洗能够有效地避免损伤基材、准确调节激光能量密度，在提高RTV涂料清洗效率的同时，还有效的保护了基材。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的绝缘子RTV涂料激光清除方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的绝缘子RTV涂料激光清除装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本实施例公开了一种绝缘子RTV涂料激光清除方法，包括以下步骤：

步骤一S101：测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度；

步骤二S102：确定激光参数；

步骤三S103：对所述绝缘子RTV涂料进行清除。

具体而言，所述外形参数包括RTV涂料深度。

具体而言，在步骤二S102中，激光的能量密度F满足以下公式，

其中，T(z，τ)为厚度z处时间，脉冲作用脉宽时间τ时材料的温升，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，α为材料的热膨胀系数，ierfc为高斯误差补函数的一次积分，τ为激光脉宽，z为RTV涂层单次脉冲去除深度；

通过确定涂层单次脉冲去除深度z和激光脉宽τ确定所述激光的能量密度F，使得厚度z处的RTV涂料的温度大于等于气化温度且小于等于预定温度。

具体而言，在步骤三S103中，激光器基于所述位置参数和激光参数移动输出光斑，以清除所述绝缘子RTV涂料，当温度达到所述预定温度时，降低所述激光能量密度同时增大重复频率对所述绝缘子RTV涂料进行清除。

具体而言，在步骤一S101中，还需要测量绝缘子RTV涂料与基材的结合力。在步骤二S102中，所述激光脉宽τ还满足以下公式，

其中，m为涂料的分子质量，α为材料的热膨胀系数，δ为热扩散长度，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，K为热导率，通过激光作用时间内产生的热弹性膨胀力来去除涂层。

可以看出，通过激光对RTV涂料的表面进行处理，通过无机械接触的方式，使激光直接作用在污染物上，使污染物直接发生气化、烧蚀、光分解，以实现具有较高机械化程度，可有效避免基底损伤，可控改变基底表面形态，具有较高工作效率的新型表面清洗技术。可以看出本发明的非接触清洗、远距离清洗，具有环保节能的特点，在维护使用方面，其清洗的效率和效果会有显著的提高，同时本发明的激光清洗能够有效地避免损伤基材、准确调节激光能量密度，在提高RTV涂料清洗效率的同时，还有效的保护了基材。

具体而言，在步骤一S101中，采用脉冲激光对RTV涂料进行n次冲击直到到达基材，获得RTV涂料深度与激光能量密度的对应关系。

具体而言，在步骤二S102中，确定脉宽后，采用有限元算法对激光清除RTV涂料进行仿真生成基于位置参数的激光功率调节曲线。

具体而言，在步骤三S103中，通过控制振镜速度或通过离焦控制确定激光在预定位置的输出时间。

具体而言，在步骤二S102中，确定脉宽后，采用有限元算法对激光清除RTV涂料进行仿真生成基于位置参数的激光功率调节曲线。

具体而言，在步骤三S103中，当温度达到预定温度时，降低激光能量密度对RTV涂料进行清除且开启高压气体清除RTV涂料。

具体而言，上述预定温度优选为500℃。

基于上述各实施方式的另一实施方式中，参阅图2所示，本实施方式公开了一种绝缘子RTV涂料激光清除装置，本实施方式用于实施上述绝缘子RTV涂料激光清除方法，本实施方式的装置包括：测量单元1、定位单元2、激光器3和控制单元4，其中，所述测量单元1用于测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度；所述定位单元2用于基于所述位置参数对所述激光器3进行定位，以使得所述激光器3对准所述绝缘子RTV涂料的待清除位置；所述激光器3设置在定位单元2上，所述激光器3用于清除所述绝缘子RTV涂料；所述控制单元4包括一有限元计算模块5，有限元计算模块5用于仿真生成基于所述位置参数的激光功率调节曲线。

在具体实施时，当绝缘子RTV涂料的温度达到预定温度时，降低激光能量密度同时增大重复频率对RTV涂料进行清除。

具体而言，测量单元1包括双目图像识别单元、白光干涉仪、测距单元和温度传感器，测量单元1获得绝缘子表面RTV的三维形貌分布，所述激光器3可以为YAG脉冲激光器、CO₂连续激光器、光纤激光器或半导体激光器。

具体而言，控制单元4为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，控制单元4包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

综上，可以看出，通过激光对RTV涂料的表面进行处理，通过无机械接触的方式，使激光直接作用在污染物上，使污染物直接发生气化、烧蚀、光分解；或作用于污染物下的基底，使基底产生热弹性波；或作用于预涂覆的液膜，使液膜发生爆发性的沸腾；或作用于污染物表层的环境气体，使环境气体等离子体化，对污物产生冲击作用，最终实现具有较高机械化程度，可有效避免基底损伤，可控改变基底表面形态，具有较高工作效率的新型表面清洗技术。可以看出本发明的非接触清洗、远距离清洗，具有环保节能的特点，在维护使用方面，其清洗的效率和效果会有显著的提高，同时本发明的激光清洗能够有效地避免损伤基材、准确调节激光能量密度，在提高RTV涂料清洗效率的同时，还有效的保护了基材。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度，所述外形参数包括RTV涂料深度；

步骤二：确定激光参数，激光的能量密度F满足以下公式，

其中，T(z，τ)为厚度z处时间，脉冲作用脉宽时间τ时材料的温升，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，α为材料的热膨胀系数，ierfc为高斯误差补函数的一次积分，τ为激光脉宽，z为RTV涂层单次脉冲去除深度；

通过确定涂层单次脉冲去除深度z和激光脉宽τ确定所述激光的能量密度F，使得厚度z处的RTV涂料的温度大于等于气化温度且小于等于预定温度；

步骤三：激光器基于所述位置参数和激光参数移动输出光斑，以清除所述绝缘子RTV涂料，当温度达到所述预定温度时，降低所述激光能量密度同时增大重复频率对所述绝缘子RTV涂料进行清除。

2.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述步骤一中，还需要测量所述绝缘子RTV涂料与基材的结合力。

3.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过脉冲激光对所述绝缘子RTV涂料进行n次冲击，直到到达基材，以获得所述RTV涂料深度与所述激光能量密度的对应关系。

4.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述激光脉宽τ还满足以下公式，

其中，m为涂料的分子质量，α为材料的热膨胀系数，δ为热扩散长度，T₀为环境温度，A为RTV涂料对激光的吸收系数，F为激光的能量密度，k为热扩散系数，K为热导率。

5.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述步骤二中，确定所述激光脉宽后，通过有限元算法对激光清除RTV涂料进行仿真，生成基于所述位置参数的激光功率调节曲线。

6.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述第步骤三中，通过控制振镜速度或通过离焦控制确定激光在预定位置的输出时间。

7.根据权利要求1所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在所述第步骤三中，当温度达到所述预定温度时，降低所述激光的能量密度，对所述RTV涂料进行清除。

8.根据权利要求7所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，在对所述RTV涂料进行清除时，开启高压气体以清除所述RTV涂料。

9.根据权利要求1-8任一项所述的绝缘子RTV涂料激光清除方法，其特征在于，所述预定温度为500℃。

10.一种绝缘子RTV涂料激光清除装置，其特征在于，包括：测量单元(1)、定位单元(2)、激光器(3)和控制单元(4)，其中，

所述测量单元(1)用于测量绝缘子RTV涂料的位置参数、外形参数和温度；

所述定位单元(2)用于基于所述位置参数对所述激光器(3)进行定位，以使得所述激光器(3)对准所述绝缘子RTV涂料的待清除位置；

所述激光器(3)设置在定位单元(2)上，所述激光器(3)用于清除所述绝缘子RTV涂料；

所述控制单元(4)包括一有限元计算模块(5)，有限元计算模块(5)用于仿真生成基于所述位置参数的激光功率调节曲线。