CN110000677B

CN110000677B - 野外高压母线接头自动除锈装置与方法

Info

Publication number: CN110000677B
Application number: CN201910198145.XA
Authority: CN
Inventors: 张荣标; 谢锐; 张业成
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: CN110000677A

Abstract

本发明公开电力输送设备维护中的一种野外高压母线接头自动除锈装置与方法，高压母线接头需要打磨的一端从打磨装置中间水平穿过，打磨装置经滑块固定连接螺母副，螺母副与丝杆相配合，步进电机的输出轴固定连接丝杆，丝杆与高压母线接头相平行，高压母线接头不需要打磨除锈的另一端伸在支撑架中，支撑架上连接有能固定住高压母线接头的活动螺栓；阻抗检测模块紧贴在高压母线接头的外表面上且与MCU控制器连接，打磨装置在高压母线接头上来回运动，实现高压母线接头除锈，结合高压母线接头阻抗检测技术，能从检测到的高压母线接头阻抗来判断分析除锈是否充分，及时发现需要除锈的高压母线接头。

Description

野外高压母线接头自动除锈装置与方法

技术领域

本发明属于电力输送设备维护技术领域，涉及对野外运行的高压母线接头进行除锈的装置。

背景技术

高压母线干线以优越性能取代传统的配电电缆，成为电力输送的主要载体。高压母线主要的材料是金属材料，由于高压母线长时间处于野外工作环境下，且野外环境复杂多变，金属材料受到周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀现象，金属锈蚀是最常见的腐蚀形态，特别是高压母线接头处，由于长期裸露在空气中，极易受到锈蚀。高压母线接头锈蚀会降低它的强度、韧性等力学性能，破坏其几何形状，同样会造成高压母线接头阻抗的增大等物理性能。常因高压母线接头阻抗过大而发热，给电力系统稳定运行带来巨大隐患，缩短电力设备的使用寿命，甚至造成火灾等灾难性事故。因此，高压母线接头处的除锈就至关重要。目前，高压母线的除锈方法主要有人工除锈以及机械除锈，人工除锈需要供电检修人员攀爬高压塔和高压母线，安全性不高，也存在效率低，除锈不彻底等问题，人工手动除锈的方法耗费人力物力，会给检修人员带来很多不便。机械式除锈是采用便携电池式设备自动除锈，存在电池易耗尽、动力不足等问题，插座电源式自动除锈设备需要搭建电源，不适用于野外现场，且电源引线较长不利于近电作业。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，提供一种野外高压母线接头自动除锈装置及其自动除锈方法，能够全面替代人工高压母线接头除锈以及机械式除锈，

本发明所述的野外高压母线接头自动除锈装置采用的技术方案是：包括MCU控制器、步进电机、丝杆以及阻抗检测模块，高压母线接头需要打磨的一端从打磨装置中间水平穿过，打磨装置经滑块固定连接螺母副，螺母副与丝杆相配合，步进电机的输出轴固定连接丝杆，丝杆与高压母线接头相平行，步进电机通过控制线连接MCU控制器；高压母线接头不需要打磨除锈的另一端伸在支撑架中，支撑架上连接有能固定住高压母线接头的活动螺栓；阻抗检测模块紧贴在高压母线接头的外表面上，包括导电金属片和阻抗检测单元，阻抗检测单元紧贴在高压母线接头需要打磨除锈的一端的外表面上，且通过第一导线与MCU控制器连接，导电金属片紧贴在高压母线接头不需要打磨除锈的另一端的外表面上，且通过第二导线与MCU控制器连接。

进一步地，打磨装置的外部是由半圆形的上壳体和半圆形的下壳体通过铰链连接形成的一个水平放置的圆筒状的外壳，上壳体和下壳体用卡扣及插销紧密对合；在外壳的内部表面上沿圆周方向均匀设置四个结构相同的磨砂片，当外壳合上时四个磨砂片形成圆筒状且能将高压母线接头需要打磨除锈的一端包住。

所述的野外高压母线接头自动除锈装置的自动除锈采用的技术方案是包括以下步骤：

步骤A：MCU控制器控制步进电机正转M步，使得打磨装置跟随滑块移动长度为L的距离，打磨装置在长度为L的距离上打磨第一遍；

步骤B：MCU控制器控制步进电机反转M步，使得打磨装置跟随滑块反向移动长度为L的距离，打磨装置在长度为L的距离上打磨第二遍；

步骤C：阻抗检测模块采集高压母线接头的阻抗R，MCU控制器接收阻抗R，并阻抗R与预设的阻抗阈值 R_T进行比较，如果R>R_T，则继续控制步进电机打磨除锈，如果R<R_T，则停止打磨除锈。

本发明采用上述技术方案后的有益效果如下：

1、本发明野外高压母线接头自动除锈装置采用步进电机，实现打磨装置在高压母线接头上来回运动，从而实现高压母线接头除锈的工作，避免了检修人员高压隔离以及人工反复打磨，提高了工作效率。

2、本发明野外高压母线接头自动除锈装置结合高压母线接头阻抗检测技术，能够从检测到的高压母线接头阻抗来判断分析高压母线接头除锈是否充分，这样不仅可以将高压母线接头打磨干净，还可避免检修人员长时间打磨除锈，造成工作效率低的问题，有利于减少检修人员的工作量，有利于及时发现需要除锈的高压母线接头，避免电力系统故障。

3、本发明野外高压母线接头自动除锈装置采用免维护蓄电池供电，能够实现长时间供电，从而避免频繁充电、维护问题，有效降低成本。

4、本发明野外高压母线接头自动除锈装置结构简单，操作方便安全且方便携带。

附图说明

图1为本发明所述的野外高压母线接头自动除锈装置的整体结构示意图；

图2为图1中打磨装置2的立体放大图；

图3为图2的内部结构径向截面示意图；

图4为图1中阻抗检测单元的结构示意图；

图5为图1所示自动除锈装置的电路结构框图。

附图中各部件的序号和名称：1、高压母线接头，2、打磨装置，3、卡扣，4、插销，5、铰链，6、滑块，7、底座盒，8、底座，9、螺栓，10、步进电机，11、丝杆，12、MCU控制器，13、免维护蓄电池，14、螺母副，15、轴承，16、支撑架，17、托板，18、活动螺栓，19、第一导线，20、第二导线，21、导电金属片，22、上壳体，23、下壳体，24、套筒，25、第一往复弹簧，26、第一连接器，27、磨砂片，28、外壳，29、第二连接器，30、第二往复弹簧，31、阻抗检测单元。

具体实施方式

参见图1，本发明野外高压母线接头自动除锈装置主要包括：打磨装置2、MCU控制器12、步进电机10、丝杆11、螺母副14、滑块6以及阻抗检测模块。其中，高压母线接头1需要打磨的一端从打磨装置2中间水平穿过。打磨装置2固定连接滑块6，滑块6固定连接螺母副14，螺母副14与丝杆11相配合，步进电机10水平布置，且其输出轴固定连接丝杆11一端，丝杆11与高压母线接头1相平行。这样，步进电机10工作，由带动丝杆11转动，从而带动滑块6来回移动，使打磨装置2沿高压母线接头1来回移动，实现打磨装置2来回打磨高压母线接头1。

步进电机10通过底座8与螺栓9固定安装在底座盒7内部，底座盒7靠近高压母线接头1不需要打磨除锈的另一端。丝杆11从底座盒7外部伸入底座盒7内固定且同轴心地连接步进电机10的输出轴，在丝杆11与底座盒7侧壁之间连接轴承15，使丝杆11可以旋转。

底座盒7中设置有MCU控制器12和免维护蓄电池13。MCU控制器12通过控制线连接步进电机10，控制步进电机10正转与反转。免维护蓄电池13用来给步进电机10和MCU控制器12提供电源。

底座盒7的顶部上方固定安装有支撑架16，支撑架16上开有一个面朝着高压母线接头1的方型通槽，在方型通槽的两侧各固定有一个托板17，高压母线接头1不需要打磨的一端伸进方型通槽中，并且放置在托板17上，托板17与高压母线接头1接触处的形状与高压母线接头1外表面相匹配，使高压母线接头1能够稳定支撑在托板17。

支撑架16的顶部间隔均匀地连接有三个垂直的活动螺栓18，三个活动螺栓18处于同一水平位置上，可通过拧动三个活动螺栓18实现活动螺栓18位置的上升和下降。高压母线接头1不需要打磨除锈的另一端伸在支撑架16中时，三个活动螺栓18位于高压母线接头1的正上方，当拧下三个活动螺栓18时，能固定住高压母线接头1，使高压母线接头1不能移动，以此实现高压母线接头1的固定。

参见图2和图3，打磨装置2的外部是由半圆形的上壳体22和半圆形的下壳体23通过铰链5连接后形成的一个水平放置的圆筒状的外壳28，上壳体22和下壳体23用卡扣3及插销4紧密对合，两个卡扣3和对应的插销4安装在外壳28的侧表面上，处于同一水平位置上，可以实现外壳28的开与合。

在外壳28的内部表面上沿圆周方向均匀设置四个结构相同的磨砂片27，当外壳28合上的时候，四个磨砂片27形成圆筒状，与高压母线接头1同轴心，正好可以将高压母线接头1需要打磨除锈的一端完全包住，实现除锈光滑干净。

在沿外壳28的直径方向上，每个磨砂片27均固定连接一个第一连接器26的内端，第一连接器26径向布置，连接部位是通过使用环氧树脂连接在一起。第一连接器26是T型结构，其外端是T型的水平端，T型的垂直端径向布置。每个第一连接器26的外端均固定连接第一往复弹簧25的内端，第一往复弹簧25的外端通过焊接的方式固定在外壳28的内壁上。第一往复弹簧25作用是当四个磨砂片27将高压母线接头1表面的锈层抹掉一些后第一往复弹簧25实现伸缩，始终保证四个磨砂片27紧紧贴住高压母线接头1。

为了防止第往复弹簧25的晃动，在外壳28的内壁上固定焊接四个套筒24，每个套筒24都套在一个第一往复弹簧25的外部，将第一往复弹簧25固定住，使其不能任意晃动。每个第一连接器26的外端都伸进对应的一个套筒24中固定连接第一往复弹簧25。

参见图4和图1，在高压母线接头1的外表面上设置了阻抗检测模块，阻抗检测模块包括了导电金属片21和阻抗检测单元31，对高压母线接头1的阻抗进行检测，以实时了解高压母线接头1的打磨除锈是否充分。其中，阻抗检测单元31位于外壳28的内部，紧紧贴在高压母线接头1需要打磨除锈的一端的外表面上，阻抗检测单元31通过第二连接器29连接第二往复弹簧30的内端，第二往复弹簧30的外端焊接固定在外壳28上，并用和打磨装置2中相同的套筒24将第二往复弹簧30固定住，使其不能任意晃动。第二连接器29与打磨装置2中的第一连接器26结构相同。阻抗检测单元31通过第一导线19从外壳28内部引出到外部，并且与MCU控制器12连接。导电金属片21位于高压母线接头1不需要打磨除锈的另一端，紧贴在高压母线接头1不需要打磨除锈的另一端的外表面上，由第二导线20将其从支撑架16中引出。导电金属片21和阻抗检测单元31二者共同作为阻抗采集模块的输出端，将采集到的高压母线接头1的阻抗送入MCU控制器12，MCU控制器12接收并处理采集到的高压母线接头1的阻抗。

参见图5，MCU控制器12通过第一导线19和第二导线20连接阻抗检测模块，通过控制线连接步进电机10。免维护蓄电池13用来给步进电机10、MCU控制器12和阻抗检测模块提供工作电源。MCU控制器12接收并处理阻抗检测模块采集到的高压母线接头1的阻抗，控制步进电机10正转和反转，进而实现打磨装置2的来回运动打磨。

参见图1-5，本发明所述的野外高压母线接头自动除锈装置的实现自动除锈的工作步骤是：

步骤1：将高压母线接头1需要打磨除锈的一端伸在在打磨装置2中，用卡扣3锁住并插上插销4，将高压母线接头1不需要打磨除锈的另一端放置在支撑架16上的托板17上，用拧下活动螺栓18固定住高压母线接头1，使其不能移动。

步骤2：MCU控制器12控制步进电机10正转M步，使得打磨装置2跟随滑块6移动长度为L的距离，此时打磨装置2在长度为L的距离上相当于打磨了第一遍。

步骤3：MCU控制器12控制步进电机10反转M步，使得打磨装置2跟随滑块6反向移动长度为L的距离，此时打磨装置2在长度为L的距离上相当于打磨了第二遍。如此实现一次来回打磨除锈。

步骤4：阻抗检测模块采集到的高压母线接头1的阻抗R，MCU控制器12接收并处理阻抗检测模块采集到的高压母线接头1的阻抗R，并将其与预设的阻抗阈值R_T进行比较，如果R>R_T，则继续控制步进电机10打磨除锈，即重复步骤2-3，如果R<R_T，则断开免维护蓄电池13，停止打磨除锈。

Claims

1.一种野外高压母线接头自动除锈装置，包括MCU控制器（12）、步进电机（10）、丝杆（11）以及阻抗检测模块，其特征是：高压母线接头（1）需要打磨的一端从打磨装置（2）中间水平穿过，打磨装置（2）经滑块（6）固定连接螺母副（14），螺母副（14）与丝杆（11）相配合，步进电机（10）的输出轴固定连接丝杆（11），丝杆（11）与高压母线接头（1）相平行，步进电机（10）通过控制线连接MCU控制器（12）；高压母线接头（1）不需要打磨除锈的另一端伸在支撑架（16）中，支撑架（16）上连接有能固定住高压母线接头（1）的活动螺栓（18）；阻抗检测模块紧贴在高压母线接头（1）的外表面上，包括导电金属片（21）和阻抗检测单元（31），阻抗检测单元（31）紧贴在高压母线接头（1）需要打磨除锈的一端的外表面上，且通过第一导线（19）与MCU控制器（12）连接，导电金属片（21）紧贴在高压母线接头（1）不需要打磨除锈的另一端的外表面上，且通过第二导线（20）与MCU控制器（12）连接；打磨装置（2）的外部是由半圆形的上壳体（22）和半圆形的下壳体（23）通过铰链（5）连接形成的一个水平放置的圆筒状的外壳（28），上壳体（22）和下壳体（23）用卡扣（3）及插销（4）紧密对合；在外壳（28）的内部表面上沿圆周方向均匀设置四个结构相同的磨砂片（27），当外壳（28）合上时四个磨砂片（27）形成圆筒状且能将高压母线接头（1）需要打磨除锈的一端包住；支撑架（16）设在底座盒（7）的顶部上方，支撑架（16）上开有一个面朝高压母线接头（1）的方型通槽，方型通槽的两侧各固定有一个托板（17），高压母线接头（1）不需要打磨的一端伸进方型通槽中且放置在托板（17）上，活动螺栓（18）位于高压母线接头（1）的正上方；阻抗检测单元（31）通过第二连接器（29）连接第二往复弹簧（30）的内端，第二往复弹簧（30）的外端固定连接外壳（28）；沿外壳（28）的直径方向上，每个磨砂片（27）均固定连接一个第一连接器（26）的内端，每个第一连接器（26）的外端均固定连接第一往复弹簧（25）的内端，第一往复弹簧（25）的外端固定连接在外壳（28）内壁上。

2.根据权利要求1所述的野外高压母线接头自动除锈装置，其特征是：步进电机（10）固定装在底座盒（7）内部，底座盒（7）靠近高压母线接头（1）不需要打磨除锈的另一端，丝杆（11）从底座盒（7）外部伸入底座盒（7）内且同轴心地连接步进电机（10）的输出轴，在丝杆（11）与底座盒（7）侧壁之间连接有轴承（15）。

3.根据权利要求1所述的野外高压母线接头自动除锈装置，其特征是：外壳（28）的内壁上固定连接四个套筒（24），每个第一连接器（26）的外端都伸进对应的一个套筒（24）中固定连接第一往复弹簧（25），每个套筒（24）套一个第一往复弹簧（25）外部。

4.一种如权利要求1所述的野外高压母线接头自动除锈装置的自动除锈方法，其特征是包括以下步骤：

步骤A：MCU控制器（12）控制步进电机（10）正转M步，使得打磨装置（2）跟随滑块（6）移动长度为L的距离，打磨装置（2）在长度为L的距离上打磨第一遍；

步骤B：MCU控制器（12）控制步进电机（10）反转M步，使得打磨装置（2）跟随滑块（6）反向移动长度为L的距离，打磨装置（2）在长度为L的距离上打磨第二遍；

步骤C：阻抗检测模块采集高压母线接头（1）的阻抗R，MCU控制器（12）接收阻抗R，并阻抗R与预设的阻抗阈值 R_T进行比较，如果R> R_T，则继续控制步进电机（10）打磨除锈，如果R<R_T，则停止打磨除锈。