(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710077363.9
(22)申请日 2017.02.14
(71)申请人 南通大学
地址 226000 江苏省南通市崇川区啬园路9
号
(72)发明人 吴国庆 韩洪松 朱维南 宋晨光
张旭东 霍伟
(74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限
公司 32243
代理人 钱靓
(51)Int.Cl.
B08B 7/00(2006.01)
(54)发明名称
备
(57)摘要
本发明涉及一种激光清理供电系统绝缘子
的方法，首先，定位激光清洗头与绝缘子的位置：
使用激光可以在一定范围内对绝缘子进行激光
要绕绝缘子旋转，因此要把绝缘子定位在激光头
的回转圆心中；其次，调整激光器的参数：根据绝
缘子的积污情况，选择合理的激光功率参数和频
率和脉宽；最后，激光扫描清理：条形光斑以平行
于绝缘子轴线的方式照射绝缘子，激光头绕绝缘
子旋转同时按绝缘子轴向运动进行扫描。绝缘子
激光清理系统由激光器、激光传输系统、激光头、
机械运动系统、监测系统、控制系统组成。本发明
使用激光有序的对绝缘子表面进行照射扫描，使
绝缘子表面的积污被剥离和冲击掉。权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 106807693 A 2017.06.09
C N 106807693
A
1.一种激光清理供电系统绝缘子的方法，其特征在于：使用激光有序的对绝缘子表面进行照射扫描，使绝缘子表面的积污被剥离和冲击掉。
2.根据权利要求1所述的一种激光清理供电系统绝缘子的方法，其特征在于：具体为：使用的激光为连续激光或脉冲激光，当使用连续激光时，激光的功率为0.08～100MW/cm2，激光的波长为193nm～1064nm，当使用脉冲激光器时，激光的脉冲持续时间为10～1500ns，激光的峰值功率为0.8～100MW/cm2，激光的波长为193nm～1064nm；在0～10m范围内对绝缘子进行激光清理，激光的扫描速度与激光的功率相匹配，激光的光斑为长条状。
3.根据权利要求3所述的一种激光清理供电系统绝缘子的方法，其特征在于：所述激光的光斑为长条状。
4.根据权利要求3所述的一种激光清理供电系统绝缘子的方法，其特征在于：步骤如下：
A、定位激光清洗头与绝缘子的位置：使用激光可以在一定范围内对绝缘子进行激光清理，由于绝缘子为回转体，清理过程中激光头要绕绝缘子旋转，因此要把绝缘子定位在激光头的回转圆心中；
B、调整激光器的参数：根据绝缘子的积污情况，选择合理的激光功率参数和频率和脉宽；
C、激光扫描清理：条形光斑以平行于绝缘子轴线的方式照射绝缘子，激光头绕绝缘子旋转同时按绝缘子轴向运动进行扫描，以此方式循环直到清理完整个绝缘子。
5.一种绝缘子激光清理系统，其特征在于：该绝缘子激光清理机由激光器、激光传输系统、激光头、机械运动系统、监测系统、控制系统组成；
激光器为CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、光纤激光器、碟片激光器；
激光传输系统采用光纤传输，直接使用光纤把激光器产生的激光传输到激光头中；
激光头把光束整形使照射在绝缘子上的光斑为长条状；
机械运动系统为激光头提供了运动扫描功能，该功能使得从激光头发出的光束能够准确的扫描在绝缘子上；
监测系统可以测量激光传输的距离和绝缘子的激光反射率，评估激光清理的效果；
控制系统控制激光器的输出模式既连续模式或脉冲模式、脉冲频率、功率、脉宽，机械运动系统的运动参数，采集监测系统反馈的信息。
6.根据权利要求5所述一种绝缘子激光清理系统，其特征在于：控制系统控制着激光器和机械运动系统，并采集监测系统反馈来的信号，激光器产生的激光通过光纤传输到激光头上，激光经过激光头的光学系统整形后被投射在绝缘子表面上，而激光头的扫描运动则由机械系统提供，整个系统的工作过程是控制系统控制激光器产生激光，激光通过光纤传输到激光头，激光头把激光整形后投射在绝缘子上，而激光的扫描运动由控制系统控制机械运动系统来形成，监测系统测量激光的传输距离和监测绝缘子激光反射率，并把这些数据反馈给控制系统，控制系统根据反馈来的信号控制激光器和机械运动系统，这整个过程为闭环控制。
7.一种绝缘子激光清理机，其特征在于：包括激光监测装置、激光头、旋转台、升降立柱、立柱、可调节支撑、基座、滚轮、电气柜、电缆光纤、机械臂、环形导轨上导轨、环形导轨下导轨；
激光监测装置中有激光反射率测量传感器，该传感器通过串行通信将采集到的信息传输到控制系统中；
激光头，激光头内有光学镜片，光学镜片可以对激光进行整形，使输出激光光斑为长条形，激光头同时可以输出指示激光，该指示激光为红可见激光，该指示激光便于操作者操作该激光清理机；
旋转台，该旋转台上安装激光头，旋转台安装在环形导轨的上导轨上；
升降立柱，该升降立柱上端安装旋转台，可以调节旋转台的高度，便于对绝缘子的清理，升降立柱的升
降是通过液压装置来实现升降的，升降立柱内有活塞，立柱中有液压缸此结构形成一个液压伸缩杆机构；
立柱，该立柱中安装升降立柱，并安装在基座上；
可调节支撑，可调节支撑安装在基座上，通过旋转该可调节支撑调节基座的水平；
电气柜，电气柜中安装控制器和激光器，激光器中有水冷装置，电器柜通过电缆和光纤将电源、激光和控制信号传输到机械运动系统和激光头中；
传输线，该传输线中包含电缆和光纤；
环形导轨上导轨，该环形导轨上导轨为220°的环形导轨，该环形导轨上导轨为动导轨，并与环形导轨下导轨相配合，环形导轨上导轨上安装激光头，该环形导轨上导轨可以在环形导轨下导轨上旋转运动，以驱动激光头绕绝缘子进行旋转扫描，该环形导轨上导轨上安装有齿轮，环形导轨下导轨安装有伺服电机A，通过齿轮传动来驱动环形导轨上导轨。
一种激光清理供电系统绝缘子的方法及设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种激光清理供电系统绝缘子的方法及设备，用于电力系统绝缘物的表面清洗。
背景技术
[0002]目前，随着社会经济的发展和工业化进程的加快，电力需求增大使得电网规模的扩大愈来愈明显，对电力系统变电站的安全运行提出了更高的要求。环境因素的影响导致污染物在绝缘子表层积聚，对电力系统的安全运行造成了极大的威胁。当大雾、细雨、降露等天气出现或冰雪融化时，容易使绝缘子上附着的污秽物受潮引起污秽闪络，造成线路、变电站跳闸，大面积停电，严重时甚至造成人员伤亡。检修人员需要对绝缘子进行定期除污，传统的除污方法效率低，劳动量大、需要断电、带电水冲洗污染环境、带电气吹清扫和带电机械干清扫易造成二次污染、涂防污涂料难清除。电力系统绝缘子的清洗急需一种高效环保不断电的清理方法和设备。
[0003]激光是一种快速能量的传输方式，激光具有可聚焦性、高能量密度、柔性传导特性以及可实现快速、准确传输的特点，因此激光优于传统热源。激光是一门发展迅速的高新技术，已成为发展新兴产业，改造传统制造业的关键技术之一。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种无机械接触、无基体损伤、选择性清理、绿环保、清理效率高、可带电清理的激光清理供电系统绝缘子的方法和设备。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种激光清理供电系统绝缘子的方法，使用激光有序的对绝缘子表面进行照射扫描，使绝缘子表面的积污被剥离和冲击掉，具体为使用的激光可以为连续激光或脉冲激光，当使用连续激光时，激光的功率为0.08～100MW/cm2，激光的波长为193nm～1064nm，当使用脉冲激光器时，激光的脉冲持续时间为10～1500ns，激光的峰值功率为0.8～100MW/cm2，激光的波长为193nm～1064nm。激光清洗可以在0～10m范围内对绝缘子进行激光清理。激光的扫描速度与激光的功率相匹配，激光的光斑为长条状。
[0006]本发明的进一步改进在于：具体步骤如下：
A、定位激光清洗头与绝缘子的位置：使用激光可以在一定范围内对绝缘子进行激光清理，由于绝缘子为回转体，清理过程中激光头要绕绝缘子旋转，因此要把绝缘子定位在激光头的回转圆心中；
B、调整激光器的参数：根据绝缘子的积污情况，选择合理的激光功率参数和频率和脉宽；
C、激光扫描清理：条形光斑以平行于绝缘子轴线的方式照射绝缘子，激光头绕绝缘子旋转同时按绝缘子轴向运动进行扫描，以此方式循环直到清理完整个绝缘子。
[0007]一种绝缘子激光清理系统，该绝缘子激光清理机由激光器、激光传输系统、激光
头、机械运动系统、监测系统、控制系统组成；激光器为CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、光
纤激光器、碟片激光器；激光传输系统采用光纤传输，直接使用光纤把激光器产生的激光传输到激光头中；激光头把光束整形使照射在绝缘子上的光斑为长条状；机械运动系统为激光头提供了运动扫描功能，该功能使得从激光头发出的光束能够准确的扫描在绝缘子上；监测系统可以测量激光传输的距离和绝缘子的激光反射率，评估激光清理的效果；控制系统控制激光器的输出模式既连续模式或脉冲模式、脉冲频率、功率、脉宽，机械运动系统的运动参数，采集监测系统反馈的信息。
[0008]本发明的进一步改进在于：控制系统控制着激光器和机械运动系统，并采集监测系统反馈来的信号，激光器产生的激光通过光纤传输到激光头上，激光经过激光头的光学系统整形后被投射在绝缘子表面上，而激光头的扫描运动则由机械系统提供，整个系统的工作过程是控制系统控制激光器产生激光，激光通过光纤传输到激光头，激光头把激光整形后投射在绝缘子上，而激光的扫描运动由控制系统控制机械运动系统来形成，监测系统测量激光的传输距离和监测绝缘子激光反射率，并把这些数据反馈给控制系统，控制系统根据反馈来的信号控制激光器和机械运动系统，这整个过程为闭环控制。
[0009]一种绝缘子激光清理机，包括激光监测装置、激光头、旋转台、升降立柱、立柱、可调节支撑、基座、滚轮、电气柜、电缆光纤、机械臂、环形导轨上导轨、环形导轨下导轨；激光监测装置中有激光反射率测量传感器，该传感器通过串行通信将采集到的信息传输到控制系统中；激光头，激光头内有光学镜片，光学镜片可以对激光进行整形，使输出激光光斑为长条形，激光头同时可以输出指示激光，该指示激光为红可见激光，该指示激光便于操作者操作该激光清理机；旋转台，该旋转台上安装激光头，
旋转台安装在环形导轨的上导轨上；升降立柱，该升降立柱上端安装旋转台，可以调节旋转台的高度，便于对绝缘子的清理，升降立柱的升降是通过液压装置来实现升降的，升降立柱内有活塞，立柱中有液压缸此结构形成一个液压伸缩杆机构；立柱，该立柱中安装升降立柱，并安装在基座上；可调节支撑，可调节支撑安装在基座上，通过旋转该可调节支撑可以调节基座的水平；电气柜，电气柜中安装控制器和激光器，激光器中有水冷装置，电器柜通过电缆和光纤将电源、激光和控制信号传输到机械运动系统和激光头中；传输线，该传输线中包含电缆和光纤；环形导轨上导轨，该环形导轨上导轨为220°的环形导轨，该环形导轨上导轨为动导轨，并与环形导轨下导轨相配合，环形导轨上导轨上安装激光头，该环形导轨上导轨可以在环形导轨下导轨上旋转运动，以驱动激光头绕绝缘子进行旋转扫描，该环形导轨上导轨上安装有齿轮，环形导轨下导轨安装有伺服电机A，通过齿轮传动来驱动环形导轨上导轨。
[0010]本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明使用激光对绝缘子表面进行照射，使绝缘子表面的积污被剥离、冲击、蒸发掉。本发明具有无机械接触、无基体损伤、选择性清理、绿环保、清理效率高、可带电清理等优点。
[0011]附图说明：
图1是绝缘子激光清理系统的原理图；
图2是绝缘子激光清理机的结构示意图；
图3是绝缘子激光清理机的使用状态图；
图中标号：1-激光监测装置、2-激光头、3-旋转台、4-升降立柱、5-立柱、6-可调节支撑、7-基座、8-滚轮、9-电气柜、10-传输线、11-支撑臂、12-环形导轨上导轨、13-环形导轨下导
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