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(yáng)局，貴陽(yáng) 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(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)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(duì)于同一個(gè)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(wèn)題[4，5]，同時(shí)噴涂過(guò)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(dòng)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(wèn)題[6，7]。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和電壓等級(jí)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(zhǎng)的電力運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的需求。目前，市場(chǎng)上還沒(méi)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(kāi)發(fā)一種站用支柱絕緣子專用的RTV智能?chē)娡垦b置，可在不用拆卸的情況下對(duì)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(shuō)明的是，本文的裝置是專門(mén)為500 kV變電站支柱絕緣子設(shè)計(jì)的，但它同時(shí)也適用于220/110/35 kV等其他電壓等級(jí)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(dòng)模塊、擺臂開(kāi)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(wú)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(tái)車(chē)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(guò)平臺(tái)升降來(lái)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(chē)搭載涂料泵、清洗水泵、空壓機(jī)等物料系統(tǒng)，運(yùn)載小車(chē)車(chē)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(shí)產(chǎn)生震動(dòng)對(duì)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(duì)絕緣子的噴涂、清洗和吹干作業(yè)。

表1為本文研制的智能?chē)娡垦b置的參數(shù)表，整機(jī)重量約為3 200 kg，運(yùn)載小車(chē)移動(dòng)速度為0.8 km/min，升降平臺(tái)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(jiǎn)易，僅需1人即可完成。

圖1 噴涂裝置及其配套升降平臺(tái)、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(jì)與研制

2.1 升降平臺(tái)車(chē)

對(duì)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(tái)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(dòng)助力行走功能的雙桅柱式升降平臺(tái)車(chē)作為噴涂裝置移動(dòng)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(tái)豎直方向安裝有一個(gè)長(zhǎng)距離、高靈敏度的激光位移傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)平臺(tái)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(dòng)模塊及擺臂開(kāi)合組件

如圖2所示，X軸、Y軸運(yùn)動(dòng)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(dòng)組件。X軸運(yùn)動(dòng)模塊固定在升降平臺(tái)頂部，Y軸運(yùn)動(dòng)模塊安裝在X軸運(yùn)動(dòng)模塊的滑臺(tái)上，擺臂開(kāi)合組件安裝在Y軸運(yùn)動(dòng)模塊的滑臺(tái)上，以實(shí)現(xiàn)擺臂開(kāi)合組件在水平方向上相對(duì)絕緣子的移動(dòng)和定位。

擺臂開(kāi)合組件的軸承座上部有四個(gè)傳動(dòng)齒輪相嚙合，兩邊齒輪分別與懸臂相連接，中間齒輪通過(guò)傳動(dòng)軸、傘齒輪，由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)懸臂的同時(shí)開(kāi)合。擺臂開(kāi)合組件中間位置安裝有一個(gè)激光位移傳感器，用于非接觸式探測(cè)擺臂開(kāi)合組件與絕緣子的相對(duì)位置，以便X軸、Y軸運(yùn)動(dòng)模塊調(diào)整控制噴涂裝置處于準(zhǔn)確位置，進(jìn)而對(duì)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(shí)能固定不動(dòng)，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(chē)的減速步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)，裝置安裝在履帶車(chē)搭載的雙桅柱升降平臺(tái)，搭載平臺(tái)加裝蛙式液壓調(diào)平支腿和水平檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)履帶車(chē)自動(dòng)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(duì)較小、性能優(yōu)良的鋁型材來(lái)搭建懸臂，以降低懸臂總體質(zhì)量。

如圖3所示，兩個(gè)懸臂呈高低錯(cuò)位布置，每個(gè)懸臂上均搭載一個(gè)半圓環(huán)式旋轉(zhuǎn)噴涂組件，每個(gè)旋轉(zhuǎn)噴涂組件上的滑臺(tái)可在電機(jī)、滾輪驅(qū)動(dòng)下沿環(huán)形滑軌旋轉(zhuǎn)180度。每個(gè)滑臺(tái)上各安裝有一個(gè)自動(dòng)噴槍及角度調(diào)整組件。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)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(cuò)位布置，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)噴槍都可沿環(huán)形滑軌旋轉(zhuǎn)180 °而不相互干涉。通過(guò)調(diào)節(jié)滑臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度可對(duì)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(guò)舵機(jī)可調(diào)整噴涂角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子進(jìn)行全方位、無(wú)死角噴涂。將噴槍切換安裝成清洗噴嘴或風(fēng)刀，即可對(duì)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(dòng)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(gè)懸臂上還分別固定著一個(gè)半圓環(huán)狀的散料罩，懸臂合攏后兩個(gè)半圓環(huán)散料罩可合并成一個(gè)整圓環(huán)，從而可將噴涂過(guò)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(shí)可以進(jìn)一步回收并節(jié)省原料。散料罩的側(cè)面開(kāi)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(guò)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(kāi)有散料抽吸口，可固定散料抽吸管路。整個(gè)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(chē)

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(chǔ)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(shí)，物料系統(tǒng)的管路可通過(guò)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大震動(dòng)，本裝置采專用運(yùn)載小車(chē)搭載物料系統(tǒng)，運(yùn)載小車(chē)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(guò)程中震動(dòng)對(duì)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(chē)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?chē)娡縍TV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(jí)變電站的支柱絕緣子噴涂，操作簡(jiǎn)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(chǎng)應(yīng)用前景，預(yù)計(jì)未來(lái)可以在電網(wǎng)變電站支柱絕緣子的防污閃自動(dòng)化噴涂技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。