500 kV变电站支柱绝缘子智能喷涂RTV装置的研制

吕刚，唐华东，陈亮，邓文斌，王春，张瑞亮，余意

（1.南方电网超高压输电公司贵阳局，贵阳 550081）

引言

变电站内支柱绝缘子数量较多，高矮不一，有的高达十多米，人工喷涂需要搭建脚手架及配戴安全绳，劳动强度大，危险性高，再加上人工操作不规范导致涂层质量难以保障，例如，绝缘子的不同部位憎水性分布是不均匀的，同一串绝缘子中，不同伞裙的憎水性存在差异，对于同一个伞裙上下面或不同方位，其憎水性也存在一定的差异。[1，3]人工喷涂RTV可能存在厚度不均匀、流淌、划痕和缺损等问题[4，5]，同时喷涂过程中的散料容易飘落到其它设备上造成散料污染。

人工喷涂存在劳动强度大、喷涂效率低下，涂层质量难以保证、涂料损耗大、散料污染等问题[6，7]。随着电力系统规模的扩大和电压等级的提升，高压设备外绝缘的安全、可靠、经济运行变得越发重要。人工喷涂已经不能满足日益增长的电力运行经济性和可靠性的需求。目前，市场上还没有真正实用且可推广应用的绝缘子喷涂设备。

鉴于以上情况，本文开发一种站用支柱绝缘子专用的RTV智能喷涂装置，可在不用拆卸的情况下对支柱绝缘子进行喷涂、清洗、吹干作业，不仅可以大大提高喷涂质量和喷涂效率，而且具有很高的实用性，适合后期大范围推广。需要说明的是，本文的装置是专门为500 kV变电站支柱绝缘子设计的，但它同时也适用于220/110/35 kV等其他电压等级的支柱绝缘子。

1 整体研制方案

如图1所示，本喷涂装置由X轴、Y轴运动模块、摆臂开合组件、旋转组件、角度调整组件、喷枪、散料罩等部分组成，在不拆卸绝缘子的情况下实现在一定高度范围内进行全方位、无死角的旋转喷涂绝缘子。

支柱绝缘子通常垂直设置，双桅柱式升降平台车搭载喷涂装置，实现喷涂装置在变电站内的灵活转移，并通过平台升降来改变喷涂高度，实现绝缘子在竖直方向上分段喷涂。

专用运载小车搭载涂料泵、清洗水泵、空压机等物料系统，运载小车车轮采用履带式，并设置可调节的固定支撑脚，以避免物料系统在喷涂作业时产生震动对喷涂造成不良影响。

风刀和清洗喷嘴可与喷枪切换安装在喷涂装置上，以分别实现对绝缘子的喷涂、清洗和吹干作业。

表1为本文研制的智能喷涂装置的参数表，整机重量约为3 200 kg，运载小车移动速度为0.8 km/min，升降平台升降速度为4.5 m/min，喷涂压力可高达1 500 PSI（约10 MPa），设备操作简易，仅需1人即可完成。

图1 喷涂装置及其配套升降平台、运载系统示意图

表1 喷涂装置参数表

2 部件设计与研制

2.1 升降平台车

对于500 kV变电站，部分支柱绝缘子可高达10 m，为满足500 kV变电站内所有支柱绝缘子的喷涂需求，本喷涂装置特别选用平台高度可达12 m、承重200 kg、升降平稳、可以调整水平、配有电动助力行走功能的双桅柱式升降平台车作为喷涂装置移动和升降的载体，实现喷涂装置在变电站内的灵活转移和竖直方向上的高度调整。为确保喷涂装置在竖直方向上的准确定位，在平台竖直方向安装有一个长距离、高灵敏度的激光位移传感器，用于实时检测平台的高度，确保喷涂高度的精确，保障喷涂质量。

2.2 喷涂装置

2.2.1 X轴、Y轴运动模块及摆臂开合组件

如图2所示，X轴、Y轴运动模块均为由步进电机、丝杆及直线滑轨组成的直线运动组件。X轴运动模块固定在升降平台顶部，Y轴运动模块安装在X轴运动模块的滑台上，摆臂开合组件安装在Y轴运动模块的滑台上，以实现摆臂开合组件在水平方向上相对绝缘子的移动和定位。

摆臂开合组件的轴承座上部有四个传动齿轮相啮合，两边齿轮分别与悬臂相连接，中间齿轮通过传动轴、伞齿轮，由减速电机驱动，可实现两个悬臂的同时开合。摆臂开合组件中间位置安装有一个激光位移传感器，用于非接触式探测摆臂开合组件与绝缘子的相对位置，以便X轴、Y轴运动模块调整控制喷涂装置处于准确位置，进而对绝缘子进行喷涂作业。

为确保悬臂在喷涂作业和设备运输时能固定不动，本装置旋转用的减速电机特别选用了大减速比、带刹车的减速步进电机。同时，装置安装在履带车搭载的双桅柱升降平台，搭载平台加装蛙式液压调平支腿和水平检测仪，实现履带车自动调平，在大风、暴雨、暴雪等恶劣天气条件下避免作业，在一般天气条件下日常运行能够保障设备的稳定性与可靠性。

2.2.2 悬臂式旋转喷涂组件、喷枪及角度调整组件

为确保悬臂轻盈、结实，在保证具备足够强度前提下，本装置特别选用密度相对较小、性能优良的铝型材来搭建悬臂，以降低悬臂总体质量。

如图3所示，两个悬臂呈高低错位布置，每个悬臂上均搭载一个半圆环式旋转喷涂组件，每个旋转喷涂组件上的滑台可在电机、滚轮驱动下沿环形滑轨旋转180度。每个滑台上各安装有一个自动喷枪及角度调整组件。通过设置两个悬臂的高度差，可使两边喷枪处于同一喷涂高度。由于两边滑轨呈高低错位布置，可以实现每个喷枪都可沿环形滑轨旋转180 °而不相互干涉。通过调节滑台的旋转速度可对喷涂量进行精确控制，从而得到绝缘子外表面RTV涂层所需要的厚度，根据行业要求该厚度一般宜控制在0.4～0.6 mm范围内。喷枪通过舵机可调整喷涂角度，从而实现对绝缘子进行全方位、无死角喷涂。将喷枪切换安装成清洗喷嘴或风刀，即可对绝缘子进行旋转清洗或吹干作业。

图2 X轴、Y轴运动模块示意图

图3 悬臂式旋转喷涂组件示意图

2.2.3 散料罩

如图4所示，除旋转组件外，两个悬臂上还分别固定着一个半圆环状的散料罩，悬臂合拢后两个半圆环散料罩可合并成一个整圆环，从而可将喷涂过程中产生的绝大部分散料罩住，避免污染外部环境，同时可以进一步回收并节省原料。散料罩的侧面开有散料抽吸口，与散料抽吸管路连接，在散料抽吸机的作用下可将喷涂过程中产生的散料抽吸至散料回收罐内。

散料罩用由铝合金方管焊接而成的框架作为主体框架，然后在框架外侧蒙盖一层帆布，用于阻挡散料四处飘散，帆布上开有散料抽吸口，可固定散料抽吸管路。整个散料罩轻盈、结实、耐用，帆布可定期进行更换。

图4 散料罩示意图

2.3 物料系统及运载小车

物料系统包括涂料箱及涂料泵、清洗水箱及清洗水泵、空压机及储气罐、散料抽吸机及回收罐、地面设备电控箱等五部分。作业时，物料系统的管路可通过人工操作与喷涂装置部分的管路进行快速连接。由于物料系统在运行过程中会产生较大震动，本装置采专用运载小车搭载物料系统，运载小车采用履带式底座并配有可调节支撑脚，以防止作业过程中震动对喷涂造成不良影响。另外，为方便物料系统的运输，专用小车上设置有助力行走装置。

3 总结与展望

本文研制的支柱绝缘子智能喷涂RTV装置集喷涂、清洗、吹干、散料回收四种功能于一体，适用于500 kV等多种电压等级变电站的支柱绝缘子喷涂，操作简易便捷，能够完全代替传统的手工喷涂，具备较强的实用性和可普及性，能适应电力系统运行经济性和可靠性不断发展的需求，具有广阔的市场应用前景，预计未来可以在电网变电站支柱绝缘子的防污闪自动化喷涂技术领域得到广泛的应用。