高速铁路接触网绝缘子清洗维护技术研究_高玉松.pdf
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1、148工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工0 引言近年来,我国的高速铁路建设取得了突飞猛进的进步,高速铁路总里程已突破 4 万 km,机车基本是通过接触网从牵引变电所获得能源动力,因此加强接触网的合理维护是十分重要的。受雨雪、雾霾、沙尘等天气影响,接触网绝缘子表面会聚集许多污垢,这些污垢对于高速铁路运行安全与稳定影响较大。据不完全统计,接触网绝缘子故障占到高速铁路供电系统故障的 60%80%,因而需要对接触网绝缘子进行定期的清洗维护1-2。目前,常用的基础网绝缘子清洗方式包括人工离线清洗、机械干式清洗、带电水冲洗、气吹冲洗,干冰清洗等。其中干冰清洗能适应盐类污秽、
2、水泥、石灰、尘土、金属粉尘、化学污染、冷却塔污染物、冰、雪、油脂类污染等多种污染类型,对于绝缘子的清洗效果最好,具有安全、高效、效率高等特点,在接触网绝缘子清洗维护中应用较为广泛3-5。但是对于一些高污染或者特殊污染源的地区而言,常规干冰清洗方式也难以满足相关要求,特别是我国的高速铁路里程如此之长,需要大量的清洗维护工作。因此必须在保证清洗效果的前提下,尽量提高清洗效率,降低清洗维护的成本。故本文设计了一套轨道式清洗维护台车,并对影响清洗效果的因素进行了试验论证,选取最佳的设备参数和清洗过程参数,以期能为高速铁路运行维护管理提供参考。1 清洗维护设备设计1.1 关键部位设计方案1.1.1 清洗
3、系统干 冰 清 洗 系 统 主 要 由 Aero C100 型 干 冰 清 洗 机、PR350H 型干冰造粒机、QW-40Z 型空压机、干冰储存箱等结构组成。Aero C100 型干冰清洗机的外形尺寸为 790mm380mm1140mm,质量为113.4kg,压缩空气压力为0.51MPa,干冰质量流量为0.55kg/min,料斗干冰容量为45.5kg,额定功率为450W。PR350H 型干冰造粒机的外形尺寸为1500mm1000mm1800mm,质量为1551kg,压缩空气压力为0.81MPa,额定制冰效率为350kg/h,额定功率为11kW。QW-40Z型空压机外形尺寸为1380mm850m
4、m1160mm,质量为620kg,排气量为4.2m3/min,压缩空气压力为1.2MPa,额定功率40kW。1.1.2 走行机构 走行机构一般有履带式、轮式和轨道式,由于本设备用于高速铁路接触网绝缘子的清洗维护,因此选用 N15 型轨道式铁道平车,其长度为 13m,宽度为 2.98m,高度为 1.49m。1.1.3 执行机构执行机构机械臂结构采用液压驱动的关节式机械臂,该型机械臂具有占用空间小、较灵活、能耗低等优点,具有 7 个自由度,可灵活调整干冰喷嘴与接触网绝缘子的空间位置以及干冰喷嘴位姿。大臂液压缸选用 CD160B32/22-450 型,最大负载为6921.3N,额定工作压力为 16M
5、Pa,缸 径 为 32mm,活塞杆杆径为 22mm,最大行程为 450mm,最大速度为0.4m/s。小臂液压缸选用 CD160B25/18-600 型,最大负载为 3824.2N,额定工作压力为 16MPa,缸径为 25mm,活塞杆杆径为 18mm,最大行程为 600mm,最大速度为0.6m/s。腕臂液压缸选用 CD70B25/14-550 型,最大负载为 1715.5N,额定工作压力为 7MPa,缸径为 25mm,活塞杆杆径为 14mm,最大行程为 550mm,最大速度为 0.6m/s。高速铁路接触网绝缘子清洗维护技术研究高玉松摘要:为提高高速铁路接触网绝缘子清洗维护的效率和效果,设计了一种
6、轨道式清洗维护台车,并对影响清洗效果的因素进行了试验论证。结果表明,清洗台车喷枪的最佳入口压力为 0.9MPa,最佳干冰流量为 2kg/min,最佳干冰的粒径为 1mm,最佳干冰颗粒的长度为 3mm。喷枪速度宜控制在 5r/min,清洗角度宜控制在 50以下,清洗距离宜控制在 0.60.7m。在以上最佳参数控制下,可达到较好的清洗效果和效率,且维护成本较低。关键词:接触网绝缘子;清洗维护;台车;设备参数;过程参数(中铁十九局集团电务工程有限公司,北京 100163)CM&M 2023.01149四因素三水平的正交试验。喷枪的入口压力大小P取值分别为 0.5MPa、0.7MPa 和 0.9MPa
7、,干冰流量大小Q取值分别为 0.5kg/min、2kg/min、3kg/min,干冰的粒径大小d为 1mm、2mm、3mm,干冰颗粒的长度l取值分别为3mm、5mm、7mm。具体试验方案见表 1。不同设备属性参数下的干冰颗粒速度试验结果见图 2。从图 2 中可知:颗粒速度与信噪比的变化趋势基本保持一致。最大干冰颗粒速度为 359.9m/s。利用图 2 中所得数据,对各因素水平进行极差分析,最终得出最佳的设备属性参数如下:喷枪的入口压力P=0.9MPa,干冰流量Q=2kg/min,干冰的粒径d=1mm,干冰颗粒的长度l=3mm。在最佳参数下,测得离喷枪出口 0.6m 处的干冰颗粒平均速度为 37
8、1m/s,均大于正交试验结果得到的干冰速度值,表明此优化结果是合理可靠的。2.3 清洗过程参数选取2.3.1 喷枪移动速度的影响不同转盘速度(喷枪与绝缘子相对速度)下,单个绝缘子清洗时间和所需干冰量试验结果见图 3。从图 3 中可知:随着转速的逐渐增大,单个绝缘子清洗时间和干冰用量均呈逐渐减小的变化特征,但清洗结度也会随之减小。根据工程经验表明,但转速为 5r/min 时,绝缘子上的清洗洁度可达 80%建议。将转速保持在 5r/min,此时清洗单个绝缘子的用时为 7.48s,干冰用量为 0.25kg。液压回转传统装置选用 WKH 2.5-1700D 型,马达型号为 AKS05-90,传动比为
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