变电站用RTV涂料自动喷涂装备研制.docx

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1、变电站用 RTV 涂料自动喷涂装备研制王铭民;许建刚;杨小平;周志成【摘 要】室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料是提高输变电设备外绝缘性能的有效技术手段之一.现场喷涂主要承受人工喷涂方式,操作工人的喷涂阅历、喷涂工艺直接影响到 RTV 后期运行性能.本文针对人工喷涂 RTV 所导致的涂层厚度不均匀、流淌等现象,开发出适用于站内支柱绝缘子的自动喷涂装置.该装置通过设置喷枪运行姿势,实现喷枪整体的圆周、上下、摇摆三维运动.喷涂后现场检测调试觉察,人工喷涂厚度在不同取样位置差异较大,而自动喷涂厚度则相对较均匀,自动喷涂装备能有效提高 RTV 喷涂质量和效率.【期刊名称】江苏电机工程【年(卷),期】2

2、023(036)003【总页数】6 页(P94-99)【关键词】RTV 防污闪涂料;外绝缘;人工喷涂;自动喷涂;【作 者】王铭民;许建刚;杨小平;周志成【作者单位】国网江苏省电力公司,江苏南京 210024;国网江苏省电力公司,江苏南京 210024;国网江苏省电力公司,江苏南京 210024;国网江苏省电力公司电力科学争论院,江苏南京 211103【正文语种】中 文【中图分类】TM854RTV 喷涂后常年暴露在户外，患病日晒、雨淋、高温顺严寒等恶劣气候条件的侵蚀，受紫外线的照耀以及强电磁场环境的影响；RTV 现场喷涂施工工艺直接影响其后期运行性能。如喷涂施工不标准，会导致产品提前老化、报废，

3、从而影响 RTV 运行性能及使用寿命，造成巨额经济损失。本文针对人工喷涂 RTV 所导致的涂层厚度不均匀、流淌等现象，开发出适用于站内支柱绝缘子的现场工厂化自动喷涂装置，可有效提高喷涂质量和喷涂效率，适合大范围推广。RTV 人工喷涂施工中存在较多的问题，主要有如下几点。(1) 绝缘子串存在个别不易喷涂到位的死角，尤其在杆塔上进展绝缘子喷涂时，下外表不易喷涂，导致下外表喷涂质量达不到要求。(2) 喷涂耐张串时难以观看下沿喷涂质量，无法自检。(3) 在 RTV 喷涂前，对绝缘子金具或者站内刀闸等设备包裹不结实，或者无视四周四周其他设备，导致包裹的保鲜膜或胶带易松散飘散而且易遗弃在绝缘子或者别的电气

4、设备上，RTV 飘落到其他未做保护的设备上不易去除。(4) 施工人员未对喷涂后 RTV 产生的挂淌、流坠现象准时处理，有的甚至不留意对喷涂尚未干透的 RTV 进展保护，导致被喷涂设备上产生划痕和缺损现象。(5) 对喷涂对象四周的周边环境没有做好充分的保护措施，引起不必要的污染和纠纷。现场工厂化自动喷涂装备研制可提高防污闪 RTV 涂料的喷涂质量、效率，削减人为因素对喷涂过程的影响，降低事故发生率，并且可以将喷涂雾状物的集中降到最低。2.1 总体设计方案现场工厂化自动喷涂装备整机如图 1 所示，包括自动平衡机构、多节升降机构和喷涂执行机构、涂料和气源供给系统等附件。自动平衡机构包括支撑机构、液压

5、缸和底盘框架，底盘框架的四角处分别用液压缸铰接 4 组支撑机构，通过调整支撑机构使整个装置保持水平稳定。多节升降机构包括 3 个升降单元，多节升降机构整体为气动。喷涂执行机构包括多用途喷枪和喷枪关心运动机构，喷枪关心运动机构为圆环导轨， 多用途喷枪与圆环导轨滑动连接，实现多用途喷枪的圆形 360旋转运动；喷枪辅助运动机构通过横杆连接在多节升降机构上。涂料和气源供给系统等附件包括防污闪涂料储存罐和多通电磁阀，并通过多通途传输管与多用途喷枪相连通。2.2 自动平衡机构自动平衡机构承受高灵敏度角度传感器作为测量反响，用砝码天平作为平衡仪器， 假设平台是倾斜的，那么 T 型支撑的交点角度会发生变化，角

6、度传感器置于 T 型天平的穿插点，直到天平秤杆和支架为 90时，则完成水平调整。自动平衡装置构造如图 2 所示，底盘框架的四角处分别与支撑机构的一端铰接； 液压缸一端与底盘框架上部铰接，另一端与支撑机构中部铰接，通过液压缸的伸缩调整支撑机构的角度使整个装置保持水平稳定。底盘框架的上部固定有液压站、掌握电磁阀、倾角传感器。液压站用于驱动液压缸的伸缩；掌握电磁阀设置在底盘框架上的液压站中，用于依据状况掌握 4 组液压缸的伸缩量；倾角传感器用于实时检测底盘倾斜角度。液压缸是带有行程传感器的周密部件，通过机身倾角传感器检测底盘框架的倾角变化，将采集到的信号传递给掌握系统，掌握系统指挥掌握电磁阀的通断，

7、掌握 4 组液压缸的伸缩量，进而实现底盘框架的自动水平掌握。该装置可以有效保证喷涂过程中整体设备的水平稳定性。通常 220 kV 变电站绝缘子的直径为 300 mm，单节高度为 1700 mm，总高度在78 m，加上混凝土支撑底座，设备的尺寸、平衡都围绕此来设计。为了保证 8 m 高的多节 Z 轴升级支撑架可以在风速 30 m/s(五级以下不包含五级风)的状况下稳定工作，将平台的水平稳固构造设计成星型，以弥补小车尺寸小带来的不稳定问题。而小尺寸的小车有利于运输和运动到支柱绝缘子的四周，整个喷涂过程小车和支柱绝缘子保持 400500 mm 的安全距离。2.3 多节升降机构多节升降机构承受整体铝合

8、金材料设计，便于从强度和质量上找到平衡。依据220 kV 瓷支柱绝缘子的直径、高度等参数，考虑固定平台的调整，多节升降机构可以到达 9 m，能够满足瓷支柱绝缘子串的高度要求，具体构造如图 3 所示。升降机构装配准确的位置移动传感器，顶部装有接触开关，该开关直接链接紧急停顿用。升降机构设置了多个保护掌握程序。升降机构的总质量在 300 kg 左右，升降动力源自于功率为 0.8 kW 的电机带动液压泵，由一根多节可伸缩液压缸来执行，能够承载 125 kg 工作平台平稳升到 8 m 的高度。2.4 喷涂执行机构喷涂执行机构如图 4 所示，圆环形轨道与小车通过行星齿轮相协作，由气动马达驱动沿轨道的外侧

9、啮合圆周转动；喷枪架由喷枪架移动气缸带动沿滑动导轨单元做前后移动；喷枪由喷枪摇摆气缸的伸缩带动做上下摇摆。通过装置内部各组件的有效协作，可以规模、快速、均匀地围绕整支绝缘子进展圆周、上下、前后运动，从而实现变电站内绝缘子的工厂化喷涂，提高喷涂质量。2.4.1 喷枪圆周运动喷枪圆周运动主要由圆环形导轨协作小车等部件执行。圆环形轨道外侧设置为齿轮构造，轨道上设置有小车，小车底部连接行星齿轮，行星齿轮与圆环形轨道的外侧相啮合，行星齿轮由气动马达驱动沿轨道的外侧啮合转动；小车的底部有导向轮， 导向轮与轨道的内侧卡合滑动连接。圆环形导轨如上图 5 所示，该圆弧导轨和齿轮全部承受铝合金材料量身定制。圆环形

10、导轨承受半圆设计，可以快速装配，完成装配后，可以满足正负 360的往复运动，这样沿着电机带动行星齿轮围围着大齿轮运动，在大齿轮的内侧有限位导轨， 保证小车在导轨上保持齿轮的间隙，这样可以保证整个系统稳定、快速地围绕圆弧 路径运动。圆弧导轨的顶部有一圈轻型圆弧导轨，保证线缆、空压管、涂料管等可以跟随电机沿着圆弧齿轮运动；当反向运动时，多节拖链组成的圆弧导轨拖链可自动折叠。 运动导轨齿轮的分度圆为 1000 mm，其他机构的尺寸都依据这一尺寸计算，喷枪的圆弧直径为 800 mm，这样可以兼容一些尺寸比较大的设备。2.4.2 喷枪前后运动为了更准确地喷涂瓷支柱绝缘子的伞片下侧和比较深的伞片间距，只靠

11、喷枪调整角度是不够的，还必需能够快速 Z 轴准确移动，以实现喷枪前后运动。这样既可准确定位，又可以快速 Z 轴往复运动，从而使喷枪将雾化均匀的涂料掩盖到伞片间隙内和伞片底部，解决漏涂的问题。喷枪前后运动主要由小车协作滑动导轨单元等部件执行。小车上设置有滑动导轨单元，滑动导轨单底部与小车上部相连接，滑动导轨单元上部与喷枪架相连，外侧与喷枪架移动气缸连接，通过喷枪架移动气缸的伸缩使喷枪架沿着滑动导轨单元做前后移动。快速移动机构全部承受铝合金全密闭支撑架和包装，构造强重量轻。配有感应器、超声波测距传感器等保护机构保证设备可以安全、高效、准确地完成伸缩直径补偿任务。运动机构承受导轨、滚珠丝杠等高精度运

12、动系统，设计了全封闭遮挡外壳， 可以防止涂料雾状物附着，削减维护频率和降低故障率。喷枪前后移动机构调整范围是 800 mm。2.4.3 喷枪上下摇摆为了能够更好喷涂狭小的伞片间隙和伞片底部，安装了一个可以上下旋转、高速往复运动的摇摆关节。喷枪上下摇摆由摇摆气缸协作摇摆机构实现，构造如图 6 所示。喷枪架上设置有喷枪摇摆机构，其外侧与喷枪摇摆气缸连接，内侧与喷枪连接， 通过喷枪摇摆气缸的伸缩带动喷枪做90上下摇摆。这样可以使喷枪喷涂的扇面掩盖到最简洁漏涂的绝缘子伞片底部。2.5 其他附件2.5.1 防喷雾集中保护罩防喷雾集中保护罩主要用于削减喷涂过程中涂料喷雾集中，以利于环境保护。设计过程中既要

13、防止喷涂喷雾颗粒不集中，还要能高空抵抗 30 m/s 以下的风(五级以下不包含五级风)。承受虾笼构造，用钢丝搭建一个直径 1200 mm 的防护罩，然后在钢丝支撑架的外围装上 149 m 过滤布。过滤布承受尼龙或者其他化纤材料， 质量无视不计，能遮挡涂料雾状物，同时可以透过空气，减小刮风对设备造成的影响，具体构造如图 7 所示。2.5.2 喷涂系统喷涂系统分为调压过滤器、电磁阀、喷枪等。调压过滤器掌握气压为 3 kg/cm2，而涂料桶的压力一旦超过 4 kg/cm2，安全阀就会启动，自动排气减压。电磁阀门由程序掌握开关，以便适应喷涂过程的需要，配电柜配有手动电磁阀开关， 消灭故障时可以手动关闭

14、。喷枪为自动喷枪，由 4 个入口、1 个出口和 1 个调整器组成。入口分别为涂料入 口、雾化压力入口、喷射压力入口和关心气压入口。通过调整后部的顶针螺旋阀， 掌握涂料流量。自动喷涂设备各组成部件调试完成后，可自动完成 220 kV 支柱绝缘子喷涂，满足设计要求。承受切片法测量 RTV 涂层厚度，具体操作流程如下：(1) 试样在绝缘子上、下外表随机选取，但试品的边缘和棱角部位除外。(2) 承受裁剪刀或其他工具取样，并裁剪成标准尺寸 10 mm10 mm。裁取的试样外表应无凸起、凹坑、气泡等缺陷。(3) 每个线路绝缘子(或者每个支柱绝缘子外表)取 5 个试样，测量结果取 5 个试样的平均值。测量前

15、应将试样外表的油污、污秽物等去除干净。在试验变电站内进展自动喷涂与人工喷涂比照试验，结果如图 8 和表 1 所示。由图 8 可以看出，人工喷涂的 RTV 涂层在局部支柱绝缘子边缘有流坠、挂淌现象， 局部涂层外表不平坦。由表 1 可以看出，人工喷涂厚度在不同取样位置差异较大，最大厚度 0.36 mm， 最小厚度 0.25 mm；而自动喷涂厚度则相对较均匀，最大厚度 0.35 mm，最小厚度 0.31 mm。自动喷涂与人工喷涂相比较，其所具有的优势如表 2 所示。目前，RTV 现场喷涂时操作工人的喷涂阅历、喷涂工艺直接影响 RTV 后期运行性能，且现场较多存在涂层厚度不均等质量问题。本文研制的自动

16、喷涂装备可以有效提高 RTV 喷涂质量、效率，且喷涂厚度则相对较均匀，最大厚度 0.35 mm，最小厚度 0.31 mm，满足现场施工要求。王铭民(1974)，男，江苏扬州人，高级工程师，从事高电压技术、电网设备运维技术争论及治理工作；许建刚(1980)，男，江苏无锡人，工程师，从事变电运维治理工作；杨小平(1980)，男，湖北荆州人，高级工程师，从事变压器及防污闪涂料方面工作；周志成(1977)，男，湖南株州人，争论员级高级工程师，从事高电压技术、电网设备运维技术，争论及治理工作。【相关文献】1 DL/T 6272023 绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料S. DL/T 6272023 Roo

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