移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統的製作方法
2023-06-02 23:12:06
專利名稱:移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，包括：水衝洗系統和輔衝機器人，所述水衝洗系統包括純水製備系統和高壓噴射系統；所述純水製備系統與高壓噴射系統連接，高壓噴射系統與輔衝機器人通過高壓管路連接；輔衝機器人系統包括：車體行走機構、垂直升降機構、水槍衝洗機構、動力總成和電氣控制系統；本實用新型有益效果：該裝置利用機器人代替人工完成變電站絕緣子衝洗作業，使操作人員位於安全區域內，保障了操作人員的安全，降低的勞動強度，提高衝洗效率和自動化水平，對我國變電站水衝洗作業方式產生積極的變革作用。
【專利說明】移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及變電站帶電水衝洗機器人領域，尤其涉及一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統。
【背景技術】
[0002]變電站絕緣子長時間暴露在外界環境中，表面易沉積汙垢，這些汙垢受惡劣天氣侵害容易發生汙閃事故。絕緣子帶電水衝洗作業可以提高供電的可靠性，減少停電損失，保證變電站及輸電線路的安全。在現階段的變電站絕緣子衝洗作業主要存在以下缺點:
[0003]1、衝洗方式大多是由清洗技術人員手持衝洗設備進入現場進行作業，人工衝洗不僅依賴於天氣情況，還需要清洗人員具備較高技術水平及熟練的操作流程，對絕緣子進行帶電水衝洗時需要高規格的安全防護，以避免短路電流造成的安全事故，引發人員傷亡，這類作業方式存在安全隱患；
[0004]2、人工作業面臨著勞動強度大，效率低，自動化水平低等諸多問題；帶電水衝洗技術要求較高，受環境、積汙情況、設備爬距、設備布置方式等多種因素影響，人工衝洗時容易發生設備閃絡；
[0005]3、考慮到帶電水衝洗作業受到衝洗角度、水壓等多方面的影響，人工作業有時不能把設備外絕緣表面的汙穢物完全衝走。對於變電站設備比較集中的區域，大型衝洗設備無法穿過設備進入受汙染區域進行衝洗，而人工衝洗作業又存在上述諸多弊端，給絕緣子的清洗帶來了更大的困難。
[0006]4、現有的水衝洗設備自動化程度不高、效率低、能耗大、存在著很大的安全隱患。且現有水衝洗設備不具備純水製備功能，需要配套專門的純水製備裝置，設備佔地面大，在場地空間較小的環境下，不能夠實現靈活的控制；或者純水製備能力較差，導致衝洗作業時存在安全隱患。
[0007]另外，在水衝洗過程中，水的純度與壓力是兩個關鍵的指標。特別是純水的電導率，是影響帶電水衝洗的最重要因素，若電導率不達標將對設備及人身安全造成重大傷害。因此利用更安全和效率更高的機器人代替人工對變電站絕緣子進行水衝洗作業是非常有必要的，是符合時代發展要求的。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供了一種可通過無線遠程遙控作業，衝洗效率高，安全性強的移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統。
[0009]為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0010]一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，包括:水衝洗系統、輔衝機器人和電氣控制系統，所述水衝洗系統包括純水製備系統和高壓噴射系統；所述純水製備系統與高壓噴射系統連接，高壓噴射系統與輔衝機器人通過高壓管路連接；
[0011]所述輔衝機器人包括車體移動機構、垂直升降機構和水槍衝洗機構；輔助衝洗機器人的垂直升降機構與車體移動機構連接，垂直升降機構安裝有多級伸縮臂，垂直升降機構通過多級伸縮臂與水槍衝洗機構連接；所述電氣控制系統用於實現對水衝洗系統和輔衝機器人的控制。
[0012]所述車體行走機構為履帶式移動底盤結構；所述車體行走機構的動力總成採用柴油機提供動力，設置在機器人殼體內；所述垂直升降機構設置在車體行走機構的前端，設有兩級伸縮臂，所述兩級伸縮臂的上臂通過絕緣支柱與水槍衝洗機構連接；所述電氣控制系統包括車載子系統和遙控子系統，遙控子系統與車載子系統相配合，實現對機器人車體行走機構、垂直升降機構以及水槍衝洗機構的控制。
[0013]所述車體行走機構包括:履帶式移動底盤、左行走馬達、右行走馬達、驅動輪、從動輪、承重輪、履帶和張緊緩衝裝置；左行走馬達和右行走馬達通過螺栓連接在履帶式移動底盤支架上，驅動輪通過驅動軸與行走馬達連接，從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置分別通過旋轉軸與履帶底盤支架連接，履帶套在驅動輪、從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置的外側，所述履帶式移動底盤後端的兩側分別設有液壓油箱和柴油箱。
[0014]所述垂直升降機構包括:兩級垂直伸縮臂、風琴箱護罩、絕緣支柱和車載控制器，所述垂直伸縮臂的下端固定在車體行走機構的固定板上，垂直伸縮臂的上端通過頂板與若干絕緣支柱連接；所述車載控制器固定在垂直伸縮臂固定板上，所述風琴箱護罩將兩級垂直伸縮臂、絕緣支柱及車載控制器包圍其中。
[0015]所述水槍衝洗機構包括:雲臺、電控箱、可調式水槍枝架、水槍、攝像機和雷射測距儀；
[0016]所述電控箱設置在絕緣支柱的上方，並固定在絕緣支柱上；所述雲臺固定在電控箱上；所述可調式水槍枝架鉸連接在雲臺上方，可調式水槍枝架上分別連接有水槍、攝像機和雷射測距儀。
[0017]所述純水製備系統包括:活性炭、石英砂過濾器，保安過濾器，一級高壓泵，一級反滲透膜組，中間水箱，二級高壓泵，二級反滲透膜組和純水箱；
[0018]所述活性炭、石英砂過濾器的一側與自來水管相連，另一側通過管道與保安過濾器連接，所述保安過濾器通過管道與一級高壓水泵、一級反滲透膜組、中間水箱、二級高壓水泵、二級反滲透膜組和純水箱依次連接，所述性炭、石英砂過濾器，保安過濾器，一級反滲透膜組和二級反滲透膜組共同組成純水製備系統四級過濾工序，在所述純水製備系統四級過濾工序中的每一級過濾工序的管路上分別設有壓力表和流量計。
[0019]所述高壓噴射系統包括:高壓水泵、電磁離合器、動力傳送裝置、備用泵和出水管；所述電磁離合器一端與移動底盤自帶的取力器連接，電磁離合器的另一端通過動力傳送裝置分別與高壓水泵和備用泵連接，所述備用泵設置在與高壓水泵相對的一側，高壓水泵的輸出端連接出水管；在所述高壓水泵的輸出端安裝有壓力檢測裝置，在所述出水管的末端設置水電阻率檢測裝置；
[0020]所述備用泵與高壓泵屬於並聯關係，正常工作狀況下，只開啟高壓泵；當高純水壓力小於規定工作壓力時，自動啟動備用泵。
[0021]所述高壓噴射系統還包括電控系統，所述壓力檢測裝置和水電阻率檢測裝置均與電控系統相連；當純水壓力或者電阻率不符合使用要求時，電控系統控制高壓泵停止工作並報警。
[0022]本實用新型的有益效果:
[0023]1、根據變電站水衝洗作業的需要，設計一種移動自供水式新型變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，主體由純水製備系統和輔衝機器人系統組成，輔衝機器人可通過遙控裝置進行遠程無線遙控，輔衝機器人本體與遙控裝置之間全部通過無線信號進行信號傳遞，使衝洗作業人員遠離高壓電場，保障了作業人員的安全。
[0024]2、純水製備系統採用先進的RO反滲透膜技術，其純水製備速度快、水電率高。可移動地與輔衝機器人連接，能夠隨時為輔衝機器人提供純水水源，提高了制水量，通過採用與發動機相匹配的大功率水泵，提高了系統的流量，可實現對水衝洗機器人的不間斷供水，滿足了變電站水衝洗現場作業要求，保障了作業人員的安全。
[0025]3、該裝置利用機器人代替人工完成變電站絕緣子衝洗作業，使操作人員位於安全區域內，保障了操作人員的安全，降低的勞動強度，提高衝洗效率和自動化水平，對我國變電站水衝洗作業方式產生積極的變革作用。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型輔衝機器人結構示意圖；
[0027]圖2為本實用新型水衝洗系統結構示意圖；
[0028]圖3為本實用新型水衝洗系統主視圖；
[0029]圖4為本實用新型水衝洗系統俯視圖；
[0030]圖5為本實用新型純水製備系統結構示意圖；
[0031]圖6為本實用新型高壓噴射系統結構示意圖。
[0032]其中，1.移動底盤，2.水電阻率檢測表，3.壓力檢測裝置，4.高壓水泵，5.純水箱，6.電磁離合器，7.皮帶輪I，8.皮帶輪II，9.卷管器，10.備用水泵，11.皮帶，12.電控系統壓力表，13.二級反滲透膜組，14.活性炭、石英砂過濾器，15.電控系統電壓表，16.電控系統電流表，17.中間水箱，18.—級反滲透膜組，19.高壓噴射系統流量表，20.電磁開關，21.二級高壓水泵，22.—級高壓水泵，23.保安過濾器，24.電控系統流量表，25.皮帶輪III;
[0033]2-1.攝像機，2-2.水槍，2-3.電控箱，2-4.風琴箱護罩，2-5.垂直升降機構，2-6.車載控制器，2-7.底盤，2-8.車體行走機構，2-9.液壓油箱，2-10.顯示面板，2-11.動力總成，2-12.柴油箱，2-13.絕緣支柱，2-14.進水管，2-15.雲臺，2-16.可調式水槍枝架，2-17.雷射測距儀，2-18.機器人外殼。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0035]移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，包括水衝洗系統和輔衝機器人，水衝洗系統包括純水製備系統和高壓噴射系統；純水製備系統與高壓噴射系統連接，高壓噴射系統與輔衝機器人通過高壓管路連接；從卷管器出來的高壓水，與輔衝機器人高壓進水管通過快換接頭直接對接。
[0036]輔衝機器人結構示意圖如圖1所示，輔衝機器人系統包括車體行走機構2-8、動力總成2-11、垂直升降機構2-5、水槍衝洗機構、電氣控制系統等組成；其中，車體行走機構2-8為履帶式移動底盤結構，動力總成2-11採用柴油機提供動力，安裝於移動底盤上，垂直升降機構2-5連接在車體移動機構前端，垂直升降機構2-5安裝有兩級伸縮臂，兩級伸縮臂的上臂通過絕緣支柱2-13與水槍衝洗機構的工作雲臺2-15相連；電氣控制系統包括車載子系統和遙控子系統，遙控子系統與車載子系統相配合，通過無線方式遠程完成對機器人垂直升降機構及水槍衝洗機構的控制。
[0037]車體行走機構包括:履帶式移動底盤、左行走馬達、右行走馬達、驅動輪、從動輪、承重輪、履帶和張緊緩衝裝置；左行走馬達和右行走馬達通過螺栓連接在履帶式移動底盤支架上，驅動輪通過驅動軸與行走馬達連接，從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置分別通過旋轉軸與履帶底盤支架連接，履帶套在驅動輪、從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置的外側，所述履帶式移動底盤後端的兩側分別設有液壓油箱2-9和柴油箱2-12。
[0038]動力總成2-11採用自帶動力源，柴油機提供動力，可以進入密集設備區內作業，解決了現場的電源配置問題。
[0039]垂直升降機構2-5包括兩級垂直伸縮臂、風琴箱護罩2-4、絕緣支柱2_3及車載控制器2-6組成，垂直伸縮臂鉸連接與車體移動機構固定板上，絕緣支柱2-13安裝於垂直伸縮臂上端，車載控制器2-6固定在垂直伸縮臂固定板上，風琴箱護罩4將兩級垂直伸縮臂、絕緣支柱2-13及車載控制器2-6包圍其中。
[0040]水槍衝洗機構包括雲臺2-15、電控箱2-3、可調式水槍枝架2_16等組成；電控箱2-3安裝於絕緣支柱2-13上，提供雲臺2-15、攝像機2_1所需電源；雲臺2_15實現水槍水平及俯仰兩個方向運動；可調式水槍枝架2-16鉸連接在雲臺上方，可調式水槍枝架上連接有水槍2-2、攝像機2-1、雷射測距儀2-17。可調式水槍枝架2-16上通過螺栓安裝有跟蹤攝像機2-1，用於實時觀察絕緣子水衝洗作業情況，跟蹤攝像機正下方裝有雷射測距儀2-17，用於實時測量水槍與水衝洗作業絕緣子的距離。
[0041]如圖2-6所示，水衝洗系統包括純水製備系統和高壓噴射系統，純水製備裝置主要由包括移動底盤1、活性炭、石英砂過濾器14，保安過濾器23，一級高壓水泵22，一級反滲透膜組18，中間水箱17，二級高壓水泵21，二級反滲透膜組13，純水箱5組成。活性炭、石英砂過濾器14的一側與自來水管相連。另一側通過管道與保安過濾器23相連。保安過濾器23另一側通過管道與一級高壓水泵22相連。一級高壓水泵22的另一側通過管道與一級反滲透膜組18相連。一級反滲透膜組18的另一側通過管道與中間水箱17相連。中間水箱17的另一側通過管道與二級高壓水泵21相連。二級高壓泵21的另一側通過管道與二級反滲透膜組13相連。二級反滲透膜組13的另一側通過管道與純水箱5相連，具體如圖4所示。本裝置所需水源為普通自來水水源，經過所述純水製備裝置過濾後，可達到電力設備帶電水衝洗導則所要求的水電阻率要求。所述的每一道過濾工序上都裝有壓力表和流量計，以確保水的壓力和流量能在合理範圍內。
[0042]反滲透是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般常指水)通過反滲透膜(一種半透膜)而分離出來，方向與滲透方向相反，可使用大於滲透壓的反滲透法進行分離、提純和濃縮溶液。利用反滲透技術可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體，細菌、病毒、細菌內毒素和大部分有機物等雜質。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子範圍，無需化學品即可有效脫除水中雜質，從而得到高純水。本實用新型通過活性炭、石英砂過濾器，保安過濾器，一級高壓泵，一級反滲透膜組，中間水箱，二級高壓泵，二級反滲透膜組逐級過濾，得到符合變電站帶電水衝洗作業要求的高純水。
[0043]高壓噴射系統由高壓水泵4、電磁離合器6、皮帶輪I 7、皮帶輪II 8、皮帶輪III 25、備用水泵10、卷管器9、壓力檢測裝置3、高壓噴射系統流量表19以及水電阻率檢測表2等組成。所述高壓水泵4的動力源自汽車底盤I自帶的電磁離合器6，經由電磁離合器6輸出動力，以滿足高壓噴射系統的不定時工作要求。所述皮帶輪I 7安裝在電磁離合器6的輸出軸、皮帶輪II 8安裝在高壓水泵4的輸入端、皮帶輪III 25安裝在備用泵10的輸入端；所述皮帶輪I 7和皮帶輪II 8、皮帶輪I 7和皮帶輪III 25之間均通過皮帶11傳輸動力。
[0044]備用水泵10安裝於移動底盤I的另一側，其主要用途為防止高壓水泵出現故障或壓力不足時為系統提供足夠動力。壓力檢測裝置3安裝在高壓水泵4的輸出端，用於檢測高壓泵純水輸出壓力。水電阻率檢測表2用於檢測純水經高壓泵加壓後的水電阻率。所述壓力表和水電阻率檢測表均與電控系統相連，當純水壓力和電阻率不符合使用要求時，高壓水泵4會停止工作並報警。高壓噴射系統還裝有手動油門控制器，與柴油機油門相連，可以手動調節油門開關大小，從而實現高壓水泵出口壓力的調節。
[0045]電控系統配有急停按鈕、啟動按鈕、一級高壓泵啟停按鈕、二級高壓泵啟停按鈕和電壓表、電流表等裝置，以便觀察各裝置的運行情況。並安裝有電控系統電壓表15，電控系統電流表16，以及檢測每一級過濾後水的電控系統流量表24和壓力表。
[0046]純水製備裝置有手動和自動兩種控制模式；在手動模式運行時，首先旋開手動按鈕，手動燈點亮，手動模式下分四路控制:增壓泵、一級泵、衝洗閥、二級泵分別旋開按鈕後，設備手動運行，停止時再旋迴按鈕，設備停止工作。在自動模式運行時，旋開自動按鈕，設備通過自動面板控制運行，關閉時旋迴按鈕，設備自動停止工作。
[0047]在自動模式下，設備有原水缺水保護、一二級高壓泵缺水保護、壓力過高保護和純水水罐滿水停機四項自動保護功能。
[0048]在自動模式下，為了將在工作中遺留在反滲透膜內的大分子物質衝洗掉，反滲透膜會根據程序自動清洗。
[0049]水衝洗輔衝機器人在作業時，通過遠程遙控裝置的控制手柄控制機械本體的車體移動機構移動到指定區域，電氣控制系統控制開啟純水製備系統製備純水存儲至純水箱5，高壓噴射系統將純水箱5的純水通過卷管器9的管路輸送至水衝洗輔衝機器人；從卷管器9出來的高壓水，與輔衝機器人高壓進水管通過快換接頭直接對接；
[0050]水衝洗輔衝機器人通過調節雲臺2-15控制水槍2-2在水平及俯仰兩個方向運動，安裝在水衝洗輔衝機器人可調式水槍枝架2-16上的攝像機實時觀察絕緣子水衝洗作業情況，並通過雷射測距儀實時測量水槍與水衝洗作業絕緣子之間的距離，通過跟蹤攝像機採集的圖像，實時控制水槍的位姿以及機器人本體的移動方向，水槍噴射高純度水進行衝洗作業。
[0051]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，包括:水衝洗系統、輔衝機器人和電氣控制系統，所述水衝洗系統包括純水製備系統和高壓噴射系統；所述純水製備系統與高壓噴射系統連接，高壓噴射系統與輔衝機器人通過高壓管路連接； 所述輔衝機器人包括車體移動機構、垂直升降機構和水槍衝洗機構；輔助衝洗機器人的垂直升降機構與車體移動機構連接，垂直升降機構安裝有多級伸縮臂，垂直升降機構通過多級伸縮臂與水槍衝洗機構連接；所述電氣控制系統用於實現對水衝洗系統和輔衝機器人的控制。2.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述車體行走機構為履帶式移動底盤結構；所述車體行走機構的動力總成採用柴油機提供動力，設置在機器人殼體內；所述垂直升降機構設置在車體行走機構的前端，設有兩級伸縮臂，所述兩級伸縮臂的上臂通過絕緣支柱與水槍衝洗機構連接；所述電氣控制系統包括車載子系統和遙控子系統，遙控子系統與車載子系統相配合，實現對機器人車體行走機構、垂直升降機構以及水槍衝洗機構的控制。3.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述車體行走機構包括:履帶式移動底盤、左行走馬達、右行走馬達、驅動輪、從動輪、承重輪、履帶和張緊緩衝裝置；左行走馬達和右行走馬達通過螺栓連接在履帶式移動底盤支架上，驅動輪通過驅動軸與行走馬達連接，從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置分別通過旋轉軸與履帶底盤支架連接，履帶套在驅動輪、從動輪、承重輪與張緊緩衝裝置的外側，所述履帶式移動底盤後端的兩側分別設有液壓油箱和柴油箱。4.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述垂直升降機構包括:兩級垂直伸縮臂、風琴箱護罩、絕緣支柱和車載控制器，所述垂直伸縮臂的下端固定在車體行走機構的固定板上，垂直伸縮臂的上端通過頂板與若干絕緣支柱連接；所述車載控制器固定在垂直伸縮臂固定板上，所述風琴箱護罩將兩級垂直伸縮臂、絕緣支柱及車載控制器包圍其中。5.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述水槍衝洗機構包括:雲臺、電控箱、可調式水槍枝架、水槍、攝像機和雷射測距儀； 所述電控箱設置在絕緣支柱的上方，並固定在絕緣支柱上；所述雲臺固定在電控箱上；所述可調式水槍枝架鉸連接在雲臺上方，可調式水槍枝架上分別連接有水槍、攝像機和雷射測距儀。6.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述純水製備系統包括:活性炭、石英砂過濾器，保安過濾器，一級高壓泵，一級反滲透膜組，中間水箱，二級高壓泵，二級反滲透膜組和純水箱； 所述活性炭、石英砂過濾器的一側與自來水管相連，另一側通過管道與保安過濾器連接，所述保安過濾器通過管道與一級高壓水泵、一級反滲透膜組、中間水箱、二級高壓水泵、二級反滲透膜組和純水箱依次連接，所述性炭、石英砂過濾器，保安過濾器，一級反滲透膜組和二級反滲透膜組共同組成純水製備系統四級過濾工序，在所述純水製備系統四級過濾工序中的每一級過濾工序的管路上分別設有壓力表和流量計。7.如權利要求1所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述高壓噴射系統包括:高壓水泵、電磁離合器、動力傳送裝置、備用泵和出水管；所述電磁離合器一端與移動底盤自帶的取力器連接，電磁離合器的另一端通過動力傳送裝置分別與高壓水泵和備用泵連接，所述備用泵設置在與高壓水泵相對的一側，高壓水泵的輸出端連接出水管；在所述高壓水泵的輸出端安裝有壓力檢測裝置，在所述出水管的末端設置水電阻率檢測裝置。8.如權利要求7所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述備用泵與高壓泵屬於並聯關係，正常工作狀況下，只開啟高壓泵；當高純水壓力小於規定工作壓力時，自動啟動備用泵。9.如權利要求7所述的一種移動自供水式變電站帶電水衝洗輔衝機器人系統，其特徵是，所述高壓噴射系統還包括電控系統，所述壓力檢測裝置和水電阻率檢測裝置均與電控系統相連；當純水壓力或者電阻率不符合使用要求時，電控系統控制高壓泵停止工作並報目ο
【文檔編號】B25J19-00GK204277998SQ201420519506
【發明者】陳強, 李建祥, 魯守銀, 慕世友, 任傑, 傅孟潮, 韓磊, 李健, 王振利, 譚林, 呂曦晨, 王濱海, 趙金龍, 張海龍, 高郎宏 [申請人]國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司