高压线除冰机器人设计

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1、福州大学本科毕业设计（论文）开题报告题目轻量化高速过障超高压巡线除冰机器人设计院、系机械工程及自动化专业机械设计制造及其自动化学生姓名杨祥学号021000438指导教师聂晓根2013年10月28日8一、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值随着我国经济的高速发展，超高压大容量线路越建越多，线路布局的地理环境也越来越复杂，如大面积的水库，湖泊和崇山峻林等，输电线路在冬季因冰雪危害引发的供电中断是时常发生的，线路维护工作非常艰巨，尤其是在我国云贵高原和川陕一带，由雾凇和雨凇现象

2、，造成架空输电线路覆冰尤为严重，其修复难度大，修复周期长。不但影响铁路交通，而且影响了大众生活以及社会各行各业。因此，线缆除冰问题一直是全世界范围内急需解决的难点问题。2008年的雪灾不但给我国南方的交通造成了极大的破坏，深深地影响了人们的生活，而且对我国的电力系统带来了毁灭性的灾难，使我国的电力设施造成了巨大的损失。在整个冰冻期间，各地多次电网解裂和大面积停电事故，其冰冻范围之大，受灾面积之广是比较罕见的。在工作人员顽强的拼搏下，在社会各界的努力下，抗灾救灾斗争得到重大胜利，电力设施才得以修复，供电系统恢复

3、正常。2011年1月份四川再次发生雨雪冰冻灾害天气，四川电网部分输电线出现覆冰情况，灾害致使500千伏超高压线路因故障停运。电网供应区人们的生活受到极大的影响。防止输电线路因雨雪冰冻而使电力设施破坏是保证国家电网电力系统正常运行，人民生活正常用电的最有力的途径，因此解决线缆冰冻问题，已是迫不及待。本课题拟设计一种装置来解决线缆因雨雪天气而造成的冰冻问题，线缆有各种各样的除冰方法，有手工除冰法，有加热融冰法，还有气动脉冲，机械除冰法等等，手工除冰法慢而危险，加热融冰法耗能比较多，不够经济，气动脉冲法实现起来比较

4、空难，机械除冰法简单且易于实现，效果也应该较为理想，国外一些国家的地理情况与我国相似，甚至有比我国更为恶劣的，为了保证电力系统的可靠性，提高高压电线除冰的效率，维护工人的安全，开发一种可以替代工人进行除冰的新型设备一直是国内外相关研究的热点，因此研究机械除冰装置具有重要的实际应用价值和较好的应用前景。二、文献综述8国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献通过这个课题的研究，能通过一种机械设备，较高效率的替代工作人员预防和除去因雨雪冰冻引起的线缆冰冻灾害，减轻工作人员的负担，保障电力设施的正常运行，降低电力公司

5、的损失，保障人民生活的正常进行。如今一些国家也在研究线缆除冰问题，不少国家在此领域也有不少成就，线缆除冰技术关系到人们生活中的各个方面，除了电力公司设备设施，工作人员的安全外，还关系到交通运输，生活用电等。各种除冰技术及除冰方案也有所不同，目前国内外的除冰技术有30余种，常见的就有热力融冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法。热力融冰法[1]就是利用电阻焦耳效应发热来融化线缆上的覆冰，具体操作方法为当供电线缆上的冰层达到一定厚度时，先停止供电，断开供电导线与两端设备的联接，在线路的一段用临时导线将结冰的供电导

6、线联通，而在另一端接上除冰用的临时电源和滑动变阻器调节电流的大小，使供电导线的温度保持在一定的范围内。。已有的机械除冰法也有各种各样的机构形式：文献[架空高压输电线除冰机器人设计][2]给出了一种由曲柄滑块机构组成，滑块沿轴线方向高速往复滑动，冲击头与滑块固接，带动冲击头敲打覆冰。其冲击头构件零件图如图1所示：图1敲打式除冰冲击头8这种机构除冰方式可以用于不同厚度形状的覆冰，但由于覆冰在低温下具有粘性，冲击头破冰后，可能在电线上粘有一层薄冰层，可能会使得破冰不够彻底，且影响除冰效率。文献[高压输电线上除冰机器

7、人的系统设计][3]提出了一种压轮推进方式除冰机构，该机器人除冰刀具如图2所示：图2压轮推进式机器人刀具示意图该设计机体上的两个固定压轮骑挂在输电线上保持机体的平衡，机体的重心位于输电线下方，另两个动力压轮分别与两个固定压轮配合，当推动动压轮时,动压轮向上抬升,与固定压轮配合从上下夹紧输电线,依靠压轮与输电线的摩擦获得前进的动力，机体前部的除冰机构呈圆柱形,分为上下两个。工作时圆柱形除冰机构旋转,在推进过程中将覆冰切削成粉末而将冰破除。这种除冰机器人的优点是：此机构小巧玲珑，结构紧凑，刀具能够和高压输电线较好

8、的贴合，而且刀身的弧形设计又能避免刀具对电线本身造成的切削伤害，这种刀具配合高速旋转的发动机，能达到较好的除冰效果，但是这种特殊的机构形式决定了它的除冰速度必然低下，相对其他方案，在同样的能耗下，可能效率不够明显。基于机械振动与撞击原理的电磁力技术和电脉冲技术[4]是为飞行器除冰研制的。但是，由于电磁力或电脉冲可以使导线产生强烈而又在控制范围内的振动，所以二者也是架空线路易接受的除冰方法之一。为飞行