500 kV變電站支柱絕緣子智能噴涂RTV裝置的研制

呂剛，唐華東，陳亮，鄧文斌，王春，張瑞亮，余意

（1.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司貴陽局，貴陽 550081）

引言

變電站內(nèi)支柱絕緣子數(shù)量較多，高矮不一，有的高達(dá)十多米，人工噴涂需要搭建腳手架及配戴安全繩，勞動強(qiáng)度大，危險性高，再加上人工操作不規(guī)范導(dǎo)致涂層質(zhì)量難以保障，例如，絕緣子的不同部位憎水性分布是不均勻的，同一串絕緣子中，不同傘裙的憎水性存在差異，對于同一個傘裙上下面或不同方位，其憎水性也存在一定的差異。[1，3]人工噴涂RTV可能存在厚度不均勻、流淌、劃痕和缺損等問題[4，5]，同時噴涂過程中的散料容易飄落到其它設(shè)備上造成散料污染。

人工噴涂存在勞動強(qiáng)度大、噴涂效率低下，涂層質(zhì)量難以保證、涂料損耗大、散料污染等問題[6，7]。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和電壓等級的提升，高壓設(shè)備外絕緣的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行變得越發(fā)重要。人工噴涂已經(jīng)不能滿足日益增長的電力運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的需求。目前，市場上還沒有真正實(shí)用且可推廣應(yīng)用的絕緣子噴涂設(shè)備。

鑒于以上情況，本文開發(fā)一種站用支柱絕緣子專用的RTV智能噴涂裝置，可在不用拆卸的情況下對支柱絕緣子進(jìn)行噴涂、清洗、吹干作業(yè)，不僅可以大大提高噴涂質(zhì)量和噴涂效率，而且具有很高的實(shí)用性，適合后期大范圍推廣。需要說明的是，本文的裝置是專門為500 kV變電站支柱絕緣子設(shè)計的，但它同時也適用于220/110/35 kV等其他電壓等級的支柱絕緣子。

1 整體研制方案

如圖1所示，本噴涂裝置由X軸、Y軸運(yùn)動模塊、擺臂開合組件、旋轉(zhuǎn)組件、角度調(diào)整組件、噴槍、散料罩等部分組成，在不拆卸絕緣子的情況下實(shí)現(xiàn)在一定高度范圍內(nèi)進(jìn)行全方位、無死角的旋轉(zhuǎn)噴涂絕緣子。

支柱絕緣子通常垂直設(shè)置，雙桅柱式升降平臺車搭載噴涂裝置，實(shí)現(xiàn)噴涂裝置在變電站內(nèi)的靈活轉(zhuǎn)移，并通過平臺升降來改變噴涂高度，實(shí)現(xiàn)絕緣子在豎直方向上分段噴涂。

專用運(yùn)載小車搭載涂料泵、清洗水泵、空壓機(jī)等物料系統(tǒng)，運(yùn)載小車車輪采用履帶式，并設(shè)置可調(diào)節(jié)的固定支撐腳，以避免物料系統(tǒng)在噴涂作業(yè)時產(chǎn)生震動對噴涂造成不良影響。

風(fēng)刀和清洗噴嘴可與噴槍切換安裝在噴涂裝置上，以分別實(shí)現(xiàn)對絕緣子的噴涂、清洗和吹干作業(yè)。

表1為本文研制的智能噴涂裝置的參數(shù)表，整機(jī)重量約為3 200 kg，運(yùn)載小車移動速度為0.8 km/min，升降平臺升降速度為4.5 m/min，噴涂壓力可高達(dá)1 500 PSI（約10 MPa），設(shè)備操作簡易，僅需1人即可完成。

圖1 噴涂裝置及其配套升降平臺、運(yùn)載系統(tǒng)示意圖

表1 噴涂裝置參數(shù)表

2 部件設(shè)計與研制

2.1 升降平臺車

對于500 kV變電站，部分支柱絕緣子可高達(dá)10 m，為滿足500 kV變電站內(nèi)所有支柱絕緣子的噴涂需求，本噴涂裝置特別選用平臺高度可達(dá)12 m、承重200 kg、升降平穩(wěn)、可以調(diào)整水平、配有電動助力行走功能的雙桅柱式升降平臺車作為噴涂裝置移動和升降的載體，實(shí)現(xiàn)噴涂裝置在變電站內(nèi)的靈活轉(zhuǎn)移和豎直方向上的高度調(diào)整。為確保噴涂裝置在豎直方向上的準(zhǔn)確定位，在平臺豎直方向安裝有一個長距離、高靈敏度的激光位移傳感器，用于實(shí)時檢測平臺的高度，確保噴涂高度的精確，保障噴涂質(zhì)量。

2.2 噴涂裝置

2.2.1 X軸、Y軸運(yùn)動模塊及擺臂開合組件

如圖2所示，X軸、Y軸運(yùn)動模塊均為由步進(jìn)電機(jī)、絲桿及直線滑軌組成的直線運(yùn)動組件。X軸運(yùn)動模塊固定在升降平臺頂部，Y軸運(yùn)動模塊安裝在X軸運(yùn)動模塊的滑臺上，擺臂開合組件安裝在Y軸運(yùn)動模塊的滑臺上，以實(shí)現(xiàn)擺臂開合組件在水平方向上相對絕緣子的移動和定位。

擺臂開合組件的軸承座上部有四個傳動齒輪相嚙合，兩邊齒輪分別與懸臂相連接，中間齒輪通過傳動軸、傘齒輪，由減速電機(jī)驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)兩個懸臂的同時開合。擺臂開合組件中間位置安裝有一個激光位移傳感器，用于非接觸式探測擺臂開合組件與絕緣子的相對位置，以便X軸、Y軸運(yùn)動模塊調(diào)整控制噴涂裝置處于準(zhǔn)確位置，進(jìn)而對絕緣子進(jìn)行噴涂作業(yè)。

為確保懸臂在噴涂作業(yè)和設(shè)備運(yùn)輸時能固定不動，本裝置旋轉(zhuǎn)用的減速電機(jī)特別選用了大減速比、帶剎車的減速步進(jìn)電機(jī)。同時，裝置安裝在履帶車搭載的雙桅柱升降平臺，搭載平臺加裝蛙式液壓調(diào)平支腿和水平檢測儀，實(shí)現(xiàn)履帶車自動調(diào)平，在大風(fēng)、暴雨、暴雪等惡劣天氣條件下避免作業(yè)，在一般天氣條件下日常運(yùn)行能夠保障設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性。

2.2.2 懸臂式旋轉(zhuǎn)噴涂組件、噴槍及角度調(diào)整組件

為確保懸臂輕盈、結(jié)實(shí)，在保證具備足夠強(qiáng)度前提下，本裝置特別選用密度相對較小、性能優(yōu)良的鋁型材來搭建懸臂，以降低懸臂總體質(zhì)量。

如圖3所示，兩個懸臂呈高低錯位布置，每個懸臂上均搭載一個半圓環(huán)式旋轉(zhuǎn)噴涂組件，每個旋轉(zhuǎn)噴涂組件上的滑臺可在電機(jī)、滾輪驅(qū)動下沿環(huán)形滑軌旋轉(zhuǎn)180度。每個滑臺上各安裝有一個自動噴槍及角度調(diào)整組件。通過設(shè)置兩個懸臂的高度差，可使兩邊噴槍處于同一噴涂高度。由于兩邊滑軌呈高低錯位布置，可以實(shí)現(xiàn)每個噴槍都可沿環(huán)形滑軌旋轉(zhuǎn)180 °而不相互干涉。通過調(diào)節(jié)滑臺的旋轉(zhuǎn)速度可對噴涂量進(jìn)行精確控制，從而得到絕緣子外表面RTV涂層所需要的厚度，根據(jù)行業(yè)要求該厚度一般宜控制在0.4～0.6 mm范圍內(nèi)。噴槍通過舵機(jī)可調(diào)整噴涂角度，從而實(shí)現(xiàn)對絕緣子進(jìn)行全方位、無死角噴涂。將噴槍切換安裝成清洗噴嘴或風(fēng)刀，即可對絕緣子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清洗或吹干作業(yè)。

圖2 X軸、Y軸運(yùn)動模塊示意圖

圖3 懸臂式旋轉(zhuǎn)噴涂組件示意圖

2.2.3 散料罩

如圖4所示，除旋轉(zhuǎn)組件外，兩個懸臂上還分別固定著一個半圓環(huán)狀的散料罩，懸臂合攏后兩個半圓環(huán)散料罩可合并成一個整圓環(huán)，從而可將噴涂過程中產(chǎn)生的絕大部分散料罩住，避免污染外部環(huán)境，同時可以進(jìn)一步回收并節(jié)省原料。散料罩的側(cè)面開有散料抽吸口，與散料抽吸管路連接，在散料抽吸機(jī)的作用下可將噴涂過程中產(chǎn)生的散料抽吸至散料回收罐內(nèi)。

散料罩用由鋁合金方管焊接而成的框架作為主體框架，然后在框架外側(cè)蒙蓋一層帆布，用于阻擋散料四處飄散，帆布上開有散料抽吸口，可固定散料抽吸管路。整個散料罩輕盈、結(jié)實(shí)、耐用，帆布可定期進(jìn)行更換。

圖4 散料罩示意圖

2.3 物料系統(tǒng)及運(yùn)載小車

物料系統(tǒng)包括涂料箱及涂料泵、清洗水箱及清洗水泵、空壓機(jī)及儲氣罐、散料抽吸機(jī)及回收罐、地面設(shè)備電控箱等五部分。作業(yè)時，物料系統(tǒng)的管路可通過人工操作與噴涂裝置部分的管路進(jìn)行快速連接。由于物料系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大震動，本裝置采專用運(yùn)載小車搭載物料系統(tǒng)，運(yùn)載小車采用履帶式底座并配有可調(diào)節(jié)支撐腳，以防止作業(yè)過程中震動對噴涂造成不良影響。另外，為方便物料系統(tǒng)的運(yùn)輸，專用小車上設(shè)置有助力行走裝置。

3 總結(jié)與展望

本文研制的支柱絕緣子智能噴涂RTV裝置集噴涂、清洗、吹干、散料回收四種功能于一體，適用于500 kV等多種電壓等級變電站的支柱絕緣子噴涂，操作簡易便捷，能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工噴涂，具備較強(qiáng)的實(shí)用性和可普及性，能適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性不斷發(fā)展的需求，具有廣闊的市場應(yīng)用前景，預(yù)計未來可以在電網(wǎng)變電站支柱絕緣子的防污閃自動化噴涂技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。