電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統的製作方法

2023-05-09 15:45:36 4

專利名稱：電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統電氣設備外絕緣除汙技術，尤其涉及一種可以在帶電作 業條件下電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統。
背景技術：
電氣設備的汙閃是指電氣設備絕緣表面附著的汙穢物在潮溼條件下，其可溶 物質逐漸溶於水，在絕緣表面形成一層導電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低， 在電場作用下出現的強烈放電現象。儘管現有的防汙措施較多，如採用防汙絕緣 子、調爬、增加絕緣子片數等，但處於汙穢地區的電氣設備在惡劣氣候下，其絕 緣極易被擊穿，從而發生汙閃事故，嚴重時會影響電氣設備的安全運行，給電力 系統帶來不必要的損失。
隨著社會工業化的日益發展，電力系統的安全正常運行越來越重要，由於電 力系統的汙閃故障會給用戶帶來停工、停產，甚至發生嚴重事故，造成重大經濟 損失和社會影響。因此，電氣設備防汙閃新技術和新方法的研究，愈來愈受到人 們的重視。防汙閃的措施很多，傳統的方法是春秋兩季的停電清掃，採用矽油、 矽脂等塗料，增加外絕緣的爬電比距，近年有的使用增爬裙、使用PRTV塗料、
以及帶電水衝洗等。
乾冰清汙技術己在國外模具製造業、輪胎清洗、發電機清洗等方面得到應用； 採用乾冰清除電氣設備絕緣表面的汙垢，通過其熱學效應和力學效應，可以大大 提高清汙的效率，同時有別於水衝洗方式，乾冰清汙時對鄰近電氣設備不會帶來 電氣安全問題。該方法在變電站和輸電線路中的應用還未見報導。

發明內容
本發明的目的就在於克服現有電氣設備絕緣清汙技術存在的缺點和不足，提供了一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統； 本發明的目的是這樣實現的-
本系統包括乾冰顆粒噴頭、絕緣可調支架、乾冰輸送絕緣管道、絕緣支架調 節杆管、乾冰清洗裝置、空氣壓縮機、空氣乾燥機、支架調節動力裝置、接地基 座、乾冰製冰造粒機、液態二氧化碳儲存罐和乾冰保溫箱；
乾冰顆粒噴頭、絕緣可調支架、乾冰輸送絕緣管道、乾冰清洗裝置、空氣壓 縮機和空氣乾燥機前後依次連接；
絕緣可調支架、絕緣支架調節杆管和支架調節動力裝置前後依次連接；
乾冰製冰造粒機、液態二氧化碳儲存罐相連接；
乾冰保溫箱為獨立設備；
接地基座作為清洗系統的安全接地底座。
本系統的工作原理是
乾冰清汙技術是將液態二氧化碳通過乾冰製冰機製成乾冰顆粒或乾冰方塊， 並研磨成細粉後通過噴射清洗裝置與壓縮空氣混合噴射到被清洗物體表面，利用 固體乾冰顆粒高速運動產生的衝擊力，結合乾冰本身溫度低以及升華所產生的熱 力膨脹，使絕緣清洗表面的結垢、油汙、殘留雜質迅速被剝離清除。
選擇直徑3mm左右的乾冰顆粒作為清洗介質，是因為根據衝量公式原理在 F=l/2mu2,作為充當m角色的乾冰介質，乾冰粉沒有乾冰顆粒的質量大，產生 的衝擊效果就沒有乾冰顆粒的效果好。而採用大顆粒的乾冰顆粒，考慮到大顆粒 乾冰的質量大，衝擊強度過大及衝擊的粉碎度不夠，不能達到最理想的清洗效果。 經過試驗確定3 nim的乾冰顆粒的清洗效果是最好的。
乾冰清洗時噴射介質乾冰顆粒通過乾冰清洗裝置在高壓氣流中加速，通過幹 冰顆粒噴頭噴出，衝擊要清洗的表面。乾冰清洗的特點在於乾冰顆粒在衝擊瞬間 氣化，其動量在衝擊瞬間消失。乾冰顆粒與清洗表面間迅速發生熱交換，致使固 體C02迅速升華變為氣體。由於乾冰顆粒溫度極低(-78°C)，氣化時吸收大量熱 量。藉助於乾冰顆粒與清洗表面間的溫度差，形成熱衝擊現象，使汙垢層溫度降 低、脆性增大，乾冰顆粒能夠迅速將汙垢層衝擊破碎。
乾冰顆粒在千分之幾秒內體積膨脹近800倍，這樣就在衝擊點造成"微型爆 炸"，將絕緣表面的汙垢層吹掃剝離。具有不同熱膨脹係數的汙垢和絕緣材料之 間的溫度差會破壞這兩種材料間的結合。由於C02揮發掉了，乾冰清洗過程沒有產生任何二次廢物，留下需要收集清理的只是清除下來的汙垢。
乾冰顆粒噴頭與乾冰製冰造粒機之間通過絕緣可調支架相連，用以隔離被清
洗絕緣表面的高電位，實現在帶電情況下的清洗工作。
乾冰噴射清洗中，清洗介質是堅實的乾冰顆粒。高壓液態C02從管道引入幹
冰製冰造粒機，在成型缸中噴出轉化為雪狀固體C02，雪狀C02靠液壓力通過模
具擠出成型乾冰顆粒。這些顆粒通常直徑為3 mm，長度為2.5 10 mm。這些幹
冰顆粒可直接使用，也可儲存於乾冰保溫箱中備用。 本發明具有以下優點和積極效果
(1) 節約費用，乾冰在清洗過程中直接揮發，沒有清理清洗介質的費用， 避免二次汙染對相鄰電氣設備的影響。
(2) 提高效率，在線清洗，節約了大量的停電時間，不需增加勞動力和其 他生產設備，保證電力系統的安全、正常運行。
(3) 延長電氣設備絕緣的使用壽命，與其它磨損性介質不同，乾冰顆粒不 具磨損性。乾冰清洗不損傷絕緣模具，不破壞公差，不會形成機械損傷。同時在 線清洗避免了絕緣模具拆裝過程中的意外損傷。
(4) 乾燥的清洗過程與高壓水清洗不同，乾冰清洗後，設備金屬部件生鏽 的可能性與水清洗相比也大大降低。
(5) 環境安全性方面，C02是一種無毒的物質，符合各國的環保安全要求。 用乾冰清洗替代化學物質清洗，使人員可以從根本上避免化學物質的侵害。
總之，本發明充分利用了其自身的溫差效應、大的衝擊力和微型爆炸效應， 除汙效率高，適用於對變電站內的絕緣套管、絕緣支柱或架空輸電線路絕緣子的 帶電在線清洗，是安全電力生產、保障電力供應的有力措施，


圖l為本系統結構方框圖； 圖2為支架調節動力裝置工作示意圖； 圖3為支架調節動力裝置控制電路原理圖。 其中
1— 乾冰顆粒噴頭；
2— 絕緣可調支架；3—乾冰輸送絕緣管道，
3-l—皮帶盤，3-2_轉軸； 4一絕緣支架調節杆管；
5— 乾冰清洗裝置；
6— 空氣壓縮機；
7— 空氣乾燥機；
8— 支架調節動力裝置，
8-l—凸輪， D—電機， Kl一開關， W1—第1切換開關， Jl一電磁離合器， J2—換向繼電器，
J2-l一第1雙向接點, 9一接地基座；
10— 乾冰製冰造粒機；
11— 液態二氧化碳儲存罐；
12— 乾冰保溫箱。
u—電源，
AN—按鈕， W2—第2切換開關，
J2-2—第2雙向接點；
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明 一、總體結構
如圖1，本系統包括乾冰顆粒噴頭1、絕緣可調支架2、乾冰輸送絕緣管道3、 絕緣支架調節杆管4、乾冰清洗裝置5、空氣壓縮機6、空氣乾燥機7、支架調節 動力裝置8、接地基座9、乾冰製冰造粒機10、液態二氧化碳儲存罐11和乾冰 保溫箱12;
乾冰顆粒噴頭l、絕緣可調支架2、乾冰輸送絕緣管道3、乾冰清洗裝置5、 空氣壓縮機6和空氣乾燥機7前後依次連接；
乾冰顆粒噴頭l、絕緣可調支架2、絕緣支架調節杆管4和支架調節動力裝 置8前後依次連接；乾冰製冰造粒機10、液態二氧化碳儲存罐11相連接；
乾冰保溫箱12為獨立設備；
接地基座9作為清洗系統的安全接地底座。
其功能是
乾冰顆粒噴頭l、絕緣可調支架2、乾冰輸送絕緣管道3前後依次連接，其 功能是進入乾冰輸送管道3的冰粒通過絕緣可調支架2後，經乾冰顆粒噴頭1噴 出，絕緣可調支架2用以改變乾冰顆粒噴頭1噴出乾冰的角度；
乾冰清洗裝置5、空氣壓縮機6和空氣乾燥機7前後依次連通；其功能是將
乾冰顆粒毛坯在空氣壓縮機6產生的0. 3 0. 4Mpa壓力下通過乾冰清洗裝置5變 成3mm直徑規格的乾冰顆粒送入乾冰絕緣輸送管道3，進入空氣壓縮機6的空氣 是經過空氣乾燥機7被乾燥的空氣，避免帶入水汽；
乾冰製冰造粒機10和液態二氧化碳儲存罐11相互連通；其功能是將儲存在 液態二氧化碳儲存罐11中的液態二氧化碳送入乾冰製冰造粒機10中，造出可用 於清洗的乾冰顆粒毛坯；乾冰保溫箱12為獨立設備，其功能是用於儲存乾冰顆 粒毛坯，以便清洗備用。
二、各功能塊的結構
1、 乾冰輸送絕緣管道3
如圖2，乾冰輸送絕緣管道3是一種柔性管道，是乾冰顆粒的通道；其底部 設置有皮帶盤3-1和轉軸3-2,皮帶盤3-l通過皮帶與電機D相連，通過操縱電 機D調節乾冰輸送絕緣管道3的旋轉角度，進而使可調支架2的左右運動，完 成乾冰顆粒噴頭1變換左右方向的工作。
2、 支架調節動力裝置8
如圖2，支架調節動力裝置8包括相互連接的凸輪8-l、電機D及其控制電 路；凸輪8-1和絕緣支架調節杆管4的底部連接；通過操縱電機D的旋轉來調節 絕緣支架調節杆管4的升降，進而使可調支架2的上下運動，完成乾冰顆粒噴 頭1變換上下角度的工作。
如圖3，控制電路的結構如下
控制電路由電源U、開關K及並聯的第1、 2、 3支電路依次連接；
第1支電路由前後連接的第1切換開關W1和電磁離合器Jl組成；
第2支電路由前後連接的第2切換開關W2和換向繼電器J2組成；第3支電路由前後依次連接的按鈕AN、換向繼電器J2的第1雙向接點J2-1、 電機D和換向繼電器J2的第2雙向接點J2-2組成。 控制電路的工作原理如下
(1) 第1切換開關W1和電磁離合器J1連接控制電源U,其功能是 第1切換開關W1斷開時，電機D驅動凸輪8-1轉動，進而使絕緣調節杆管
4作上下運動，用以改變乾冰顆粒噴頭l的上下角度；
第1切換開關Wl閉合時，電機D驅動皮帶盤3-1和乾冰輸送絕緣管道3作 旋轉運動，用以改變絕緣噴頭l的左右角度。
電磁離合器Jl採用常規產品。
(2) 第2切換開關W2和換向繼電器J2連接控制電源U，其功能是
第2切換開關W2斷開時，第1雙向接點J2-l和第2雙向接點J2-2的狀態 不變，允許控制電源一極經按鈕AN、第1雙向接點J2-1的常閉接點、電機D和 第2雙向接點J2-2的常閉接點到控制電源另一極，使電機D作順時針旋轉；
第2切換開關W2閉合時，第1雙向接點J2-l和第2雙向接點J2-2得電動 作，切換連接到常開接點，允許控制電源一極經按鈕AN、第2雙向接點J2-2的 常開接點、電機D和第1雙向接點J2-l的常開接點到控制電源另一極，使電機 D作逆時針旋轉.
換向繼電器J2採用常規產品。
控制電機D採用輸出功率100W，工作電壓為交流220V的常規產品。 2、本系統中其它功能塊均有上市產品，可根據需要選用。
8
權利要求
1、一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統，其特徵在於乾冰顆粒噴頭(1)、絕緣可調支架(2)、乾冰輸送絕緣管道(3)、乾冰清洗裝置(5)、空氣壓縮機(6)、空氣乾燥機(7)前後依次連接；乾冰顆粒噴頭(1)、絕緣可調支架(2)、絕緣支架調節杆管(4)、支架調節動力裝置(8)前後依次連接；乾冰製冰造粒機(10)、液態二氧化碳儲存罐(11)相連；乾冰保溫箱(12)為獨立設備；接地基座(9)作為清洗系統的安全接地底座。
2、 按權利要求1所述的一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統，其特徵在於 乾冰輸送絕緣管道(3)是一種柔性管道，是乾冰顆粒的通道；其底部設置有相互連接的皮帶盤(3-1)和轉軸(3-2)，皮帶盤(3-1)通過皮帶與電機(D)相連。
3、 按權利要求l所述的一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統，其特徵在於支架調節動力裝置(8)包括相互連接的凸輪(8-1)、電機(D)及其控制電 路；凸輪(8-1)和絕緣支架調節杆管(4)的底部連接。
4、 按權利要求l所述的一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統，其特徵在於控制電路由電源(U)、開關(K)及並聯的第l、 2、 3支電路前後依次連接； 第1支電路由前後連接的第1切換開關(Wl)和電磁離合器(Jl)組成； 第2支電路由前後連接的第2切換開關(W2)和換向繼電器(J2)組成； 第3支電路由前後依次連接的按鈕(AN)、換向繼電器(J2)的第l雙向接 點(J2-1)、電機(D)和換向繼電器(J2)的第2雙向接點(J2-2)組成。
全文摘要
本發明公開了一種電氣設備外絕緣的乾冰清洗系統；涉及電力系統電氣設備外絕緣除汙技術。本發明的結構是乾冰顆粒噴頭(1)、絕緣可調支架(2)、乾冰輸送絕緣管道(3)、乾冰清洗裝置(5)、空氣壓縮機(6)、空氣乾燥機(7)前後依次連接；乾冰顆粒噴頭(1)、絕緣可調支架(2)、絕緣支架調節杆管(4)、支架調節動力裝置(8)前後依次連接；乾冰製冰造粒機(10)、液態二氧化碳儲存罐(11)相連；乾冰保溫箱(12)為獨立設備；接地基座(9)作為清洗系統的安全接地底座。本發明除汙效率高，適用於對變電站內的絕緣套管、絕緣支柱或架空輸電線路絕緣子的帶電在線清洗，是安全電力生產、保障電力供應的有力措施。
文檔編號B08B7/00GK101480651SQ200810236688
公開日2009年7月15日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者周文俊, 喻劍輝 申請人:武漢大學