输电线路绝缘子清洗装置的设计与研究

摘要

绝缘子是增加爬电距离的特殊绝缘控件，在输电线路中用来固定带电导体，确保导体与大地之间有足够的距离和绝缘性。但是，绝缘子长期在户外运行，会受到自然环境、工业烟尘以及汽车尾气的污染，容易在绝缘子表面沉积污秽层。在污秽层中往往存在易导电的电解质，在遇到雾、露、雪和毛毛雨等恶劣天气时，会使受潮浸湿，导致绝缘子电气强度下降，严重时会发生污秽闪络放电，简称污闪。在此背景下，设计研究了输电线路绝缘子清洗装置，此装置可以实现对绝缘子污秽层的清洗，降低了污闪事故的发生，并且能够提高绝缘子清洗效率，保证清洗效果以及提高清洗过程的安全性。其主要研究成果如下: (1)对污秽绝缘子直流和交流闪络机理进行研究，同时对两种闪络机理的区别进行对比分析，进一步研究影响污秽绝缘子闪络电压的因素，并且使用等值附盐密度数值来表示污秽累积的程度。 (2)分析了输电线路绝缘子清洗装置作业要求以及绝缘子的技术条件，并且对清洗方法进行研究，从而确定输电线路绝缘子的清洗方案，最终完成装置的总体结构设计。 (3)通过对机器人基本构型和驱动方式的研究，确定采用电机驱动的直角坐标机器人作为清洗装置的载体。采用D-H参数法对机器人进行运动学分析，对正运动学和逆运动学进行求解，并且使用ADAMS软件对装置进行仿真分析，求得清洗装置末端执行器的位移、速度和加速度的曲线。 (4)根据绝缘子的清洗要求，设计清洗支架辅助完成绝缘子圆周的清洗。在清洗支架中，采用气动系统对清洗臂进行驱动，使清洗支架具有张开和关闭的功能。 (5)对水射流冲击动力学和水射流分类及结构进行研究，并且对水射流清洗机理进行研究，确定清洗方案，对清洗系统进行总体设计。 (6)在输电线路绝缘子清洗装置的控制系统中采用PLC作为主控制单元，采用触摸屏作为上位机对X、Y、Z方向关节，手臂旋转关节，俯仰调节关节，气动系统和清洗系统进行控制。

目录

声明

摘要

1前言

1．1课题背景

1．2研究目的和意义

1．3国内外绝缘子清洗现状

1．3．1国内绝缘子清洗现状

1．3．2国外绝缘子清洗现状

1．4本文主要研究内容

2污秽绝缘子闪络机理、过程及影响因素的研究

2．1引言

2．2．1污秽绝缘子直流闪络机理

2．2．2污秽绝缘子交流闪络机理

2．2．3污秽绝缘子直流与交流闪络机理的区别

2．3污秽绝缘子闪络过程的研究

2．4污秽绝缘子闪络电压与污秽之间的关系

2．4．1污秽绝缘子闪络电压与污秽度之间的关系

2．4．2污秽绝缘子闪络电压与污秽成分之间的关系

2．5污秽绝缘子闪络电压与气压之间的关系

2．6污秽绝缘子污秽度等级划分

2．7本章小结

3输电线路绝缘子清洗装置总体结构分析

3．1引言

3．2输电线路绝缘子清洗装置作业要求

3．3盘形悬式绝缘子技术条件

3．4输电线路绝缘子清洗方法的研究

3．5输电线路绝缘子清洗方案

3．6输电线路绝缘子清洗装置机构方案

3．7输电线路绝缘子清洗装置驱动方式

3．8输电线路绝缘子清洗装置设计指标

3．9输电线路绝缘子清洗装置总体设计

3．10本章小结

4输电线路绝缘子清洗装置机构设计

4．1引言

4．2输电线路绝缘子清洗装置关节结构的设计

4．2．1直线关节的设计

4．2．2旋转关节的设计

4．2．3俯仰关节的设计

4．2．4驱动电机及联轴器的选型

4．2．5滚珠丝杠的选型

4．3清洗支架的设计

4．3．1清洗支架的结构设计

4．3．2气动系统组成与设计

4．3．3气缸的选择

4．4本章小结

5输电线路绝缘子清洗装置的运动学及动力学仿真分析

5．1引言

5．2输电线路绝缘子清洗装置运动学分析

5．2．1位置描述

5．2．2姿态描述

5．2．3坐标系的描述及变换

5．2．4 D-H参数法

5．2．5齐次坐标变换

5．3．1正运动学求解

5．3．2逆运动学求解

5．4．1仿真分析模型的建立

5．4．2仿真分析参数设置

5．4．3仿真分析过程

5．5本章小结

6输电线路绝缘子清洗装置清洗系统的研究

6．1引言

6．2．1水射流基本理论

6．2．2水射流动量守恒方程

6．2．3水射流能量守恒方程

6．3．1水射流的分类

6．3．2水射流结构的研究

6．4水射流清洗机理的研究

6．5绝缘子清洗系统分析及组成

6．6．1喷嘴的结构类型

6．6．2喷嘴性能准则

6．6．3喷嘴的主要参数

6．6．4喷嘴的结构设计

6．7．1水泵的选型

6．7．2安全阀及卸荷阀的选型

6．8本章小结

7输电线路绝缘子清洗装置控制系统设计

7．1引言

7．2输电线路绝缘子清洗装置控制系统方案设计

7．3输电线路绝缘子清洗装置硬件系统设计

7．4．1编程软件的介绍

7．4．2系统的电路设计

7．4．3触摸屏程序界面设计

7．5 控制原理及工作过程

8结论

9展望

参考文献

致谢