一種架空電纜除冰機設備研制

摘 要:本文在分析了國內外高壓輸電線路除冰方法研究現狀的基礎上，提出了一種新型的簡易高壓輸電線路除冰設備，該設備為箱式結構，具有遙控功能，由地面上工作人員輸入遙控指令穩步行進，在行進的同時，靠箱體前端除冰頭高速旋轉完成清除電纜上覆冰工作;其內部設置有制動裝置，避免了其在電纜爬坡階段由于摩擦力不足而打滑或后退的現象。經初步試驗測試，該設備具有結構簡單、體積較小、操作方便、實用性強等特點，為電纜除冰提供了一種新的思路，具有一定的應用價值和社會效益。

關鍵詞:電纜除冰設備雙向除冰頭裝置結構

中圖分類號:TM75文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0011-02

近幾年，由于全世界氣候變化，各種自然災害接踵而至。2008年雪災給我國道路交通、通訊、輸電線路等生命線工程帶來了極大的破壞。由于我國超高壓大容量的輸電線路的日益增多，冬天電纜覆冰現象頻發，如果電纜覆冰重量超過其承重范圍，就會帶來倒塌斷線等重大事故。因此我們在分析了國內外除冰機發展狀況的基礎上，提出了一種全新的機械式架空電纜除冰方法，并研制了一種新型除冰機，可以為架空電纜除冰作業帶來便利。

1 架空電纜除冰機工作機理

1.1 特點分析

為了滿足架空電纜上除冰的各種特殊要求，本裝置具備以下優良特性:

①.具有遙控功能，便于操作。

②.獨特的驅動和制動裝置。

③.雙向除冰頭設計，效率高。

④.在輸電線上自行移動，并具備較強的爬坡能力。

⑤.自重輕，方便裝卸。

1.2 整體構成以及工作原理

為了滿足上述功能，應用了以下結構設計:總裝置(圖1)是由電池和電路板遙控總成、電機、驅動裝置、動力連接裝置和外殼五等大部分組成。電機與電池和電路板遙控總成(以下簡稱總成)由導線相連，總成有電量顯示器和遙控開關裝置，外殼箱體上方有提手，在箱體外前方安裝兩個除冰轉頭，分別位于所除電纜的上方兩側，在兩個除冰轉頭后方箱體內部軸桿上連有齒輪，齒輪和電機的齒輪嚙合，其動力由電機提供。

2 驅動原理

由箱體驅動電機(14)(圖1)帶動傳送帶(15)轉動，傳送皮帶通過帶動轉軸(17)，使鏈接的動力桿(18)往復轉動;從而使驅動裝置內部大滑輪(7)沿著電纜，小滑輪(19)沿著導軌(9)向前穩定行進。當除冰機接收到遙控指令除冰時，電動機(6)工作，通過電機齒輪與除冰頭尾端齒輪嚙合，帶動前端兩個除冰頭(3)快速轉動，使除冰刀切碎電纜冰塊。

在除冰的過程中，電纜在除冰過后可能會附有一層薄冰層，所以我們專門為與電纜相連接的各個滑輪內側安裝了摩擦系數較大的軟塑膠，增大了行走滑輪(7)與電纜之間的摩擦力，使之具有較強的爬坡能力(15°～20°)，提高了除冰速率和效率。

3 動力及動力輸出系統

3.1 動力源選擇參數以及裝置運動參數

箱體總重約為25kg，因此本裝置采用蓄電池作為動力源，安裝于箱體前部，其額定功率為4.4kW。工作時由其輸出穩定電流為兩臺電動機提供能量。

為了提高工作效率，本裝置采用雙動力系統，分別安裝了兩臺電動機，兩臺電機分別于蓄電池連接，除冰機空載時運行速度為0.4～0.6m/s，最大破冰轉矩T=6.5N·m。

其中，電動機(14)額定功率為2.5kW，轉速1500r/min質量為5kg，驅動除冰機穩定前行。電動機(6)額定功率為0.25kW，轉速1200r/min，質量為2.5kg，為除冰頭提供動力。兩臺電動機通過線路連接，在地面工作人員遙控指令的操縱下工作，減輕了寒冷溫度下電動機的工作壓力。

3.2 傳動制動系統

傳動系統由傳動皮帶、動力連接裝置、動力桿、三棱柱形導軌以及齒輪傳動軸等組成。傳動方案如圖2所示。

傳動系統的動力連接裝置一端固定在箱體上，另一端配置有滑輪，滑輪與轉盤相連，轉盤末端有傳動頭，傳動頭與動力桿相連。電機與動力連接裝置的滑輪通過皮帶傳動，從而帶動另一側的轉盤轉動，進而帶動動力桿，使驅動裝置前進。

驅動裝置內部整體結構的上方有一個大滑輪，中下部有個較小的滑輪，滑輪由軸桿固定在整體裝置上，兩個滑輪之間有電纜，滑輪會隨著電纜的運動而運動，其后側有一個開口，用于將電纜安裝在兩個滑輪之間，同時驅動裝置內部直接連有制動裝置，用于控制驅動裝置在電纜上的滑動，從而整體保持穩定前進。

由于可以控制驅動電動機(14)的運動，并且有較大的摩擦力可以使其停止;因此我們設計一種獨特的制動系統，可以使整個驅動裝置只能前進不能后退。即當驅動裝置前進時，制動裝置內部的制動滑輪(19)與電纜作用會移到制動槽后端，從而使之正常前進。當驅動裝置后退時，制動裝置內部的滑輪(19)與電纜作用會移到制動槽前端，從而與制動裝置前體的三角形實體發生擠壓，使除冰機機體停止后退，達到坡度較大時電動機可以正常工作的目的。

4 執行系統

4.1 遙控除冰過程

工作人員地面遙控指令，電機(6)啟動，通過齒輪嚙合形式，帶動箱體外兩個除冰刀高速旋動，擊碎電纜上方覆蓋厚冰層。下方懸掛冰的除去則通過除冰機的前進動力由下方箱體外除冰刀(6)切割脫落。根據電纜尺寸，設計除冰刀與電纜之間最小安全距離為10～15mm，以保證在除冰時除冰頭錐底與電纜接觸，防止電纜線路的損傷。

4.2 外部結構

本裝置采用側掛合蓋法(圖4左)。即在整個箱體的一面留有一個打開門，打開后用于安裝電纜與內部裝置的連接，電纜由側面安裝于箱體內部，打開門上端用合頁(22)與箱體相連，箱體的左右兩個側面分別給電纜的放入留有一個槽。工作人員，通過開口槽，將電纜放入除冰機大滑輪凹形槽下面。其功能是通過除冰機自身的重力，使除冰機在驅動裝置滑輪槽內安穩平放，衰減因震動而引起的劇烈晃動。

5 總結

針對我國南北方凍雨、強降雪等自然災害，設計研制了一種架空高壓電纜除冰機，以解決電纜覆冰問題。經初步試驗測試，該設備具有結構簡單、體積較小、操作方便、實用性強等特點，為電纜除冰提供了一種新的思路，具有一定的應用價值和社會效益。

參考文獻

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