变电站智能巡检机器人的散热系统研究

郭建凯

（福建省送变电工程有限公司，福建 福州 350000）

变电站智能巡检机器人的散热系统研究

郭建凯

（福建省送变电工程有限公司，福建 福州 350000）

在我国的电力行业中，变电站作为其中的重要部分，对我国居民的用电起着重要的作用。在变电站的巡检中借助高科技可不断提升巡检工作的质量和效率。但由于变电站智能巡检机器人在我国的使用时间较短，进而需要对智能巡检机器人的散热系统进行研究和分析，为今后的运用奠定基础。通过对智能巡检机器人的主要功能、热传导分析以及变电站智能巡检机器人散热系统分析等方面进行探讨，为智能巡检机器人的开发提供了依据。

变电站；智能巡检机器人；散热系统；巡检效率

随着我国经济的发展以及人们生活水平的提高，电能在人们生活中起着重要的作用。在变电站中，对变电站的运行进行巡检工作对于保障变电站的正常供电有着重要的作用。因此，提高对变电站的巡检效率和质量就显得尤为重要。但是由于人工巡检存在人力成本高、效率低以及管理疏松等问题，进而使得变电站的巡检工作受到了影响。所以，在变电站的巡检工作中，借助智能巡检机器人，利用巡检机器人的检测功能、分析和报警工作以及控制和导航功能，进而提高巡检工作的效率，提升变电站管理水平，为变电站的巡检工作提供便利，进而保障变电站的正常供电和运行。

1 智能巡检机器人的主要功能

1.1 检测功能

智能巡检机器人在检测方面具有一定的优势，主要检测变电站设备的质量问题，对出现设备问题的区域进行定位，然后将其反馈给变电站，进而通知技术人员维修，保障变电站的正常运作。此外，也具有识别设备分合状态以及仪表读数等功能，借助识别涉笔的分合状态以及仪表读数等，查看变电站是否能正常运行。

1.2 分析和报警功能

分析和报警功能也是其中的重要功能。在智能巡检机器人巡检时，会对有质量问题的设备进行分析和报警，然后将问题及时反馈给信息一体化平台，技术人员根据机器人反馈的信息进行变电站设备问题的分析和整理处理方案，使得技术人员能够及时进行维修和保养，确保变电站的正常运作。

1.3 控制和导航功能

控制和导航工作在变电站的巡检工作中起着重要的作用。智能巡检机器人可以对车体、云台以及可见光摄像仪进行手动控制，实现对变电站设备的远方巡视和遥控操作。通过控制功能，可以对变电站的开关等转台进行校核。此外，智能巡检机器人可以按照规划的路线进行行驶，如果在行驶的过程中遇到障碍，则可以自行改变路线，并能优化路线，保障巡检工作的正常进行。

2 热传导分析

2.1 变电站智能巡检机器人热量来源

在进行对智能巡检机器人的散热系统进行分析前，要先对热量的来源进行研究。变电站巡检机器人的热量主要来自于机器人的内部运行系统。机器人整机工作的平均功率为120W，其中，5%～15%的功率都会转化成热量在机器人内部散发，加之巡检工作在变电站外部进行，太阳辐射等外部辐射也是变电站智能巡检机器人热量的来源。

2.2 自然中热量的传递方式

自然界中热量的传递方式主要有热传导、对流传热以及辐射传热等。热传导是大量的物质分子热运动互相撞击产生

的过程；对流传热主要依靠流体微团的宏观运动来传递热量；辐射传热主要是由于物体因自身的温度以电磁辐射的形式进行发射能量，进而产生辐射传热。

3 变电站智能巡检机器人散热系统分析

3.1 散热方式研究

依据热量传递方式，采用风冷、热管以及水冷等散热方式。风冷主要是通过风扇以及散热片散热。风冷的散热方式有结构简单、安全便捷、技术成熟以及成本低等优势，但风扇的使用周期有限制，噪声较大是其中的劣势；热管的散热方式主要将热管内部加入特制液态导热介质，通过两端的温差散热；水冷的散热方式主要是借用水来散热的。这3种散热方式各有优势，根据变电站智能巡检机器人的运行情况，可以利用风扇推动空气产生的流动进行散热。通过对机器人外部进行隔离热源的设计，可防止辐射热进入。

3.2 对流研究

不同的热量传热方式的传热系数不同，但是对流传热所传递的热量与实体表面、周围流体之间的温差及交换热量的表面积成正比。在不同的介质和对流方式中，产生的传热系数也不同。

比如，空气在自然对流下传热系数为5～25W/m2，但是油在强制对流下的传热系数为60～1800W/m2，空气的传热系数明显小于油的传热系数。因此，针对这样的状况，在变电站的智能巡检机器人的前方进行入风口风扇的安装，但在其后方进行排风口风扇的安装，使得智能巡检机器人在其内部出现强制对流。此外，在保证入风口的空气均匀进入机器内部时，要尽可能地使巡检机器人具有简单操作、与内部线路布置相协调的特点。

此外，在进行风道设计时，要注意将智能巡检机器人的内部设备安装、底盘设计与风道设计相结合，进而保障机器人的整体设计效果，同时，也要注意风道的设计不能有较大的泄漏点，保障内部对流散热系统的运行，进而保证变电站智能巡检机器人的正常运作。

因此，通过研究热量的对流方式，针对不同的对流方式，结合智能巡检机器人的具体情况，选择合适的设计手段，从而开发出高效率的智能巡检机器人。

3.3 环境热辐射研究

在变电站智能巡检机器人的热量来源中，以太阳热辐射为主的外部环境热辐射是重要组成部分。在中国，太阳热辐射最高的时间段为10：00—15：00，夏季最高温度出现在14：00左右。

因此，在我国夏季时，白天的太阳热辐射对巡检机器人有着较大的影响。由于巡检机器人大多在外部进行巡检工作，因此，在进行巡检机器人的设计时，对外部环境的防辐射设计就显得尤为重要。一方面，可以利用喷涂防辐射漆进行防范外部环境的辐射，基本上可以抵抗百分之七十到九十的直射辐射，但在进行喷涂防辐射漆时要注意均匀喷涂，以加强对外部环境辐射的阻隔效果。此外，可以借助增加隔热层的厚度来阻隔外部环境的辐射，一般而言，是在中层添加5mm的隔热层。

4 结束语

综上所述，本文通过对智能巡检机器人中散热系统的分析，不断提高了散热系统的运行效率。在对散热系统的研究中，借助对流的传热方式进行内部散热，同时，在其外壳加入防辐射的设计保持巡检机器人的内部温度，从而保证巡检机器人的正常运作，以免出现温度过高的情况。

所以，通过对智能巡检机器人的研究，提高智能巡检机器人的设计要求，为我国企业开发智能巡检机器人的开发和制作提供了理论支持，从而加大我国变电站对智能巡检机器人的使用，提高变电站巡检工作的效率和质量。

［1］曹涛，孙大庆，杨墨，等.变电站智能巡检机器人散热系统分析［J］.机械设计与制造，2012（09）.

［2］陈瑶，陈阿莲，李向东，等.变电站智能巡检机器人全局路径规划设计［J］.山东科学，2015，28（01）.

［3］易建模，王军伟，陈德文.关于变电站智能巡检机器人应用的探讨［J］.华东科技（学术版），2016（04）.

〔编辑：张思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.116

2095－6835（2017）17－0116－02