一种电力绝缘子更换施工系统及施工方法与流程

本发明属于电力施工技术领域，尤其涉及一种电力绝缘子更换施工系统及施工方法。

背景技术：

悬式绝缘子串是一种由两个或多个绝缘子元件组合在一起，用来柔性悬挂导线的组件。变电站内悬式绝缘子串用量巨大，在风吹日晒等环境因素的影响下，会造成绝缘子内部应力不均衡，绝缘子本体采用陶瓷或玻璃材质制成。由于绝缘子本体的材质为陶瓷或玻璃，玻璃绝缘子比较容易破裂或爆炸，导致绝缘子低零值甚至结构损坏，从而使悬式绝缘子串破损缺陷日益增多。目前没有适合于悬式绝缘子串的专用更换工器具，在站内进行悬式绝缘子串更换时，只能用传统方法更换，即使用手板葫芦对导线和线夹进行牵引，使悬式绝缘子串处于非受力的状态，进而对损坏的绝缘子进行拆卸并安装新的绝缘子，该方法操作时需要高空作业和地面作业相配合的方法进行，一般高空需要三个人配合进行，另外地面需要两个人负责接取工具和绝缘子，该作业方法工作时间较长，增加高空作业人员的危险性，而且手扳葫芦的牵引力不易控制，容易产生过载牵引，导致导线或者线夹损坏，影响作业质量。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种电力绝缘子更换施工系统，包括行走机构、更换机构、放松机构、定位机构和定心机构；其特征在于：所述行走机构中部设有所述更换机构，所述行走机构外部设有放松机构；所述行走机构内部设有定位机构；所述定位机构一侧设有定心机构；所述定心机构用于控制所述行走机构工作中心与绝缘子串中心重合，所述行走机构套设在绝缘子串上，所述定位机构可对绝缘子上的钢帽进行夹紧，通过所述行走机构和所述定位机构配合可以带动所述更换机构沿着绝缘子串运动到需要更换的绝缘子所在位置，通过所述放松机构、定位机构、更换机构和行走机构的配合可对需要更换的绝缘子进行放松与更换。

作为优选，所述行走机构包括多个双头电杆、前行走块、中行走块和后行走块；所述中行走块一侧设有前行走块，另一侧设有后行走块；所述双头电杆固定连接在中行走块上，所述双头电杆的一侧伸缩端与前行走块固定连接，双头电杆另一伸缩端与后行走块固定连接。

所述前行走块、中行走块和后行走块均为中空的分体式结构，所述前行走块包括前上行走块和前下行走块，所述前上行走块与前下行走块固定连接。

所述中行走块包括中上行走块和中下行走块，所述中上行走块与中下行走块固定连接。

所述后行走块包括后上行走块和后下行走块，所述后上行走块与后下行走块固定连接。

作为优选，所述更换机构设在所述中行走块内，所述更换机构包括绝缘子旋转组件、定位销拆卸夹爪、拆装组件、驱动组件、视觉摄像头和l形支架；所述绝缘子旋转组件用于控制待更换的绝缘子及其后侧绝缘子旋转以便于拆卸和更换，所述定位销拆卸夹爪用于将与待更换的绝缘子前后连接的定位销拔出到一定位置，所述拆装组件用于将待更换的绝缘子拆卸并将新的绝缘子安装上；所述视觉摄像头用以辅助判断待更换的绝缘子和后侧绝缘子的旋转位置。

所述视觉摄像头设在中上行走块内侧。

所述驱动组件包括更换电机、电机同步轮和同步带，所述l形支架固定连接在中下行走块一端，所述更换电机固定连接在l形支架的水平肢上，所述电机同步轮固定连接在更换电机输出轴上。

所述拆装组件包括连接臂、安装臂、拆卸臂和拆装组件同步轮，所述拆卸臂和安装臂分别固定连接在所述连接臂的两端，所述拆装组件同步轮一端固定连接在连接臂的中部，另一端转动连接在l形支架的竖直肢上；所述电机同步轮通过同步带和拆装组件同步轮相连接；所述拆卸臂和安装臂结构相同，均包括半圆环、定位块、定位弹簧、旋转轴和支撑板；所述半圆环固定连接在连接臂上，半圆环一侧设有支撑板，另一端设有旋转轴，定位块转动连接在旋转轴上，所述定位弹簧设在半圆环外侧，且定位弹簧一端抵在所述半圆环上，另一端抵在上定位块，迫使所述定位块向靠近所述支撑板的方向转动；所述定位块位于半圆环内部部分为三角凸台，所述三角凸台和支撑板配合用以将绝缘子定位防止其掉落；所述安装臂和连接臂的半圆环的开口朝向相反。

作为优选，所述绝缘子旋转组件包括活动电杆、前电机、后电机、前活动臂、后活动臂、前胶轮和后胶轮，所述前活动臂和后活动臂转动连接在所述中部行走块的内侧壁上，所述前电机固定连接在所述前活动臂上，所述前胶轮固定连接在所述前电机的输出轴上；所述后电机固定连接在所述后活动臂上，所述后胶轮固定连接在所述后电机的输出轴上，所述活动电杆两端分别转动连接在前活动臂和后活动臂上，通过控制活动电杆的伸缩可以控制前胶轮和后胶轮贴合或脱离绝缘子外表面。

作为优选，所述定位销拆卸夹爪包括多个夹爪伸缩电杆、夹爪固定板、第一夹爪和第二夹爪；所述多个夹爪伸缩电杆设在中下行走块内侧，夹爪伸缩电杆伸缩端与夹爪固定板下端面固定连接，所述第一夹爪和第二夹爪固定连接在夹爪固定板上端面，所述第一夹爪和第二夹爪用于夹取绝缘子上的定位销。

作为优选，所述放松机构包括前滑轮电机、后滑轮电机、前定滑轮、后定滑轮、前滑轮、后滑轮、第一绳索和第二绳索。

所述前滑轮电机和后滑轮电机设在所述中上行走块上，所述前滑轮电机和后滑轮电机旋转轴上分别固定连接前电机滑轮和后电机滑轮，所述前定滑轮和后定滑轮转动连接在中上行走块一端，且位于前电机滑轮和后电机滑轮之间。

所述第一绳索将前电机滑轮、前定滑轮和前滑轮连接成为第一滑轮组，所述第二绳索将后电机滑轮、后定滑轮和后滑轮连接成为第二滑轮组。

作为优选，所述定位机构包括多个前定位挡板、多个前挡板电杆、多个后定位挡板和多个后挡板电杆。

所述多个前定位挡板分别沿径向滑动连接在前行走块内，所述多个后定位挡板分别沿径向滑动连接在后行走块内，所述多个前挡板电杆分别固定连接在前行走块的外部，且每个所述前挡板电杆的伸缩端与一个前定位挡板固定连接；所述多个后挡板电杆分别固定连接在后行走块的外部，且每个后挡板电杆伸缩端分别与一个后定位挡板固定连接。

所述后定位挡板在伸入后行走块内的一端倾斜的设有定位滑槽，所述定位滑槽内滑动连接有定位块，所述定位块与绝缘子铁帽的外壁相贴合；当定位挡板有向待更换绝缘子方向运动趋势时，因定位滑槽与定位块滑动连接，定位挡板将向内推动定位块与绝缘子铁帽的外壁紧密贴合。

作为优选，所述定心机构包括多个前定心单元和多个后定心板单元；所述前行走块内侧壁沿圆周方向设有多个前定心单元；所述后行走块内侧壁沿圆周方向设有多个后定心单元；

所述前定心单元包括多个前支柱、前定心弹簧和前挡板；所述多个后定心板单元包括多个后支柱、后定心弹簧和后挡板；所述前挡板和后挡板都为弧形形状且内侧可和绝缘子的圆柱面相贴合，所述多个前支柱的一端沿径向滑动连接在前行走块内，前支柱的另一端固定连接在前挡板圆弧外侧；所述多个后支柱的一端沿径向滑动连接在后行走块内，后支柱的另一端固定连接在后挡板圆弧外侧；所述前定心弹簧一端抵在前行走块的内壁上，另一端抵在前挡板上迫使前挡板向靠近绝缘子的方向运动；所述后定心弹簧一端抵在后行走块的内壁上，另一端抵在后挡板上迫使后挡板向靠近绝缘子的方向运动。

作为优选，所述电力绝缘子更换施工系统的施工方法包括以下步骤：

s1、系统安装：操作人员将所述施工系统的行走机构打开，将新的绝缘子装入系统内，将系统安装在待施工绝缘子串上；

s2、系统定位：行走机构、定位机构和定心机构配合将系统移动至所需更换绝缘子处；

s3、准备更换：放松机构启动与定位机构配合使待更换绝缘子两侧绝缘子串向待更换绝缘子方向运动，使待更换绝缘子放松，便于更换；

s4、更换作业：更换机构启动将待更换绝缘子两侧绝缘子旋转合适角度后拆下，换上新的绝缘子；

s5、系统回收：行走机构、定位机构和定心机构配合使系统退回初始位置，操作人员将系统和更换后绝缘子回收。

和现有技术相比，本发明的优点在于：

一、本发明通过行走机构、更换机构、放松机构、定位机构和定心机构配合，可自动完成绝缘子的的更换，效率高，节约了人力成本，避免了人员高空作业的危险；

二、本发明通过放松机构放松待更换绝缘子，和现有手动丝杆放松机构相比，不易损坏线夹或导线，节省了时间，提高了效率。

附图说明

图1为本发明安装状态三维结构示意图；

图2为本发明三维结构示意图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明图3中a-a方向剖视图；

图5为本发明更换机构三维视图；

图6为本发明拆装组件三维结构视图；

图7为本发明拆装组件和绝缘子三维结构视图；

图8为本发明图4中i区域局部视图；

图9为本发明图4中ii区域局部视图；

图10为绝缘子三维结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1-10所示，为本发明的一个优选实施例。

所述电力绝缘子更换施工系统包括行走机构1、更换机构2、放松机构3、定位机构4和定心机构5；所述行走机构1中部设有所述更换机构2，所述行走机构1外部设有放松机构3；所述行走机构1内部设有定位机构4；所述定位机构4一侧设有定心机构5；所述定心机构5用于控制所述行走机构1工作中心与绝缘子串中心重合，所述行走机构1套设在绝缘子串上，所述定位机构4可对绝缘子上的钢帽进行夹紧，通过所述行走机构1和所述定位机构4配合可以带动所述更换机构2沿着绝缘子串运动到需要更换的绝缘子所在位置，通过所述放松机构3、定位机构4、更换机构2和行走机构1的配合可对需要更换的绝缘子进行放松与更换。

所述行走机构1包括多个双头电杆101、前行走块102、中行走块103和后行走块104；所述中行走块103一侧设有前行走块102，另一侧设有后行走块104；所述双头电杆101固定连接在中行走块103上，所述双头电杆101的一侧伸缩端与前行走块102固定连接，双头电杆101另一伸缩端与后行走块104固定连接。

所述前行走块102、中行走块103和后行走块104均为中空的分体式结构，所述前行走块102包括前上行走块1021和前下行走块1022，所述前上行走块1021与前下行走块1022固定连接。

所述中行走块103包括中上行走块1031和中下行走块1032，所述中上行走块1031与中下行走块1032固定连接。

所述后行走块104包括后上行走块1041和后下行走块1042，所述后上行走块1041与后下行走块1042固定连接。

所述更换机构2设在所述中行走块103内，所述更换机构2包括绝缘子旋转组件201、定位销拆卸夹爪208、拆装组件209、驱动组件212、视觉摄像头213和l形支架214；所述绝缘子旋转组件201用于控制待更换的绝缘子及其后侧绝缘子旋转以便于拆卸和更换，所述定位销拆卸夹爪208用于将与待更换的绝缘子前后连接的定位销拔出到一定位置，所述拆装组件209用于将待更换的绝缘子拆卸并将新的绝缘子安装上；所述视觉摄像头213用以辅助判断待更换的绝缘子和后侧绝缘子的旋转位置。

所述视觉摄像头213设在中上行走块1031内侧。

所述驱动组件212包括更换电机2121、电机同步轮2122和同步带2123，所述l形支架214固定连接在中下行走块1032一端，所述更换电机2121固定连接在l形支架214的水平肢上，所述电机同步轮2122固定连接在更换电机2121输出轴上。

所述拆装组件209包括连接臂2091、安装臂2092、拆卸臂2093和拆装组件同步轮2094，所述拆卸臂2093和安装臂2092分别固定连接在所述连接臂2091的两端，所述拆装组件同步轮2094一端固定连接在连接臂2091的中部，另一端转动连接在l形支架214的竖直肢上；所述电机同步轮2122通过同步带2123和拆装组件同步轮2094相连接；所述拆卸臂2093和安装臂2092结构相同，均包括半圆环20921、定位块20922、定位弹簧20923、旋转轴20924和支撑板20925；所述半圆环20921固定连接在连接臂2091上，半圆环20921一侧设有支撑板20925，另一端设有旋转轴20924，定位块20922转动连接在旋转轴20924上，所述定位弹簧20923设在半圆环20921外侧，且定位弹簧20923一端抵在所述半圆环20921上，另一端抵在上定位块20922，迫使所述定位块20922向靠近所述支撑板20925的方向转动；所述定位块20922位于半圆环20921内部部分为三角凸台，所述三角凸台和支撑板20925配合用以将绝缘子定位防止其掉落；所述安装臂2092和连接臂2091的半圆环20921的开口朝向相反。

所述绝缘子旋转组件201包括活动电杆2011、前电机2012、后电机2013、前活动臂2014、后活动臂2015、前胶轮2016和后胶轮2017，所述前活动臂2014和后活动臂2015转动连接在所述中部行走块103的内侧壁上，所述前电机2012固定连接在所述前活动臂2014上，所述前胶轮2016固定连接在所述前电机2012的输出轴上；所述后电机2013固定连接在所述后活动臂2015上，所述后胶轮2017固定连接在所述后电机2013的输出轴上，所述活动电杆2011两端分别转动连接在前活动臂2014和后活动臂2015上，通过控制活动电杆2011的伸缩可以控制前胶轮2016和后胶轮2017贴合或脱离绝缘子外表面。

所述定位销拆卸夹爪208包括多个夹爪伸缩电杆2081、夹爪固定板2082、第一夹爪2083和第二夹爪2084；所述多个夹爪伸缩电杆2081设在中下行走块1032内侧，夹爪伸缩电杆2081伸缩端与夹爪固定板2082下端面固定连接，所述第一夹爪2083和第二夹爪2084固定连接在夹爪固定板2082上端面，所述第一夹爪2083和第二夹爪2084用于夹取绝缘子上的定位销。

所述放松机构3包括前滑轮电机301、后滑轮电机302、前定滑轮303、后定滑轮304、前滑轮305、后滑轮306、第一绳索307和第二绳索308。

所述前滑轮电机301和后滑轮电机302设在所述中上行走块1031上，所述前滑轮电机301和后滑轮电机302旋转轴上分别固定连接前电机滑轮3011和后电机滑轮3021，所述前定滑轮303和后定滑轮304转动连接在中上行走块1031一端，且位于前电机滑轮3011和后电机滑轮3021之间。

所述第一绳索307将前电机滑轮3011、前定滑轮303和前滑轮305连接成为第一滑轮组，所述第二绳索308将后电机滑轮3021、后定滑轮304和后滑轮306连接成为第二滑轮组。

所述定位机构4包括多个前定位挡板401、多个前挡板电杆402、多个后定位挡板403和多个后挡板电杆404。

所述多个前定位挡板401分别沿径向滑动连接在前行走块102内，所述多个后定位挡板403分别沿径向滑动连接在后行走块104内，所述多个前挡板电杆402分别固定连接在前行走块102的外部，且每个所述前挡板电杆402的伸缩端与一个前定位挡板401固定连接；所述多个后挡板电杆404分别固定连接在后行走块104的外部，且每个后挡板电杆404伸缩端分别与一个后定位挡板403固定连接。

所述后定位挡板403在伸入后行走块104内的一端倾斜的设有定位滑槽4031，所述定位滑槽4031内滑动连接有定位块4032，所述定位块4032与绝缘子铁帽的外壁相贴合；当定位挡板403有向待更换绝缘子方向运动趋势时，因定位滑槽4031与定位块4032滑动连接，定位挡板403将向内推动定位块4032与绝缘子铁帽的外壁紧密贴合。

所述定心机构5包括多个前定心单元501和多个后定心板单元502；所述前行走块102内侧壁沿圆周方向设有多个前定心单元501；所述后行走块104内侧壁沿圆周方向设有多个后定心单元502；

所述前定心单元501包括多个前支柱5011、前定心弹簧5012和前挡板5013；所述多个后定心板单元502包括多个后支柱5021、后定心弹簧5022和后挡板5023；所述前挡板5013和后挡板5023都为弧形形状且内侧可和绝缘子的圆柱面相贴合，所述多个前支柱5011的一端沿径向滑动连接在前行走块102内，前支柱5011的另一端固定连接在前挡板5013圆弧外侧；所述多个后支柱5021的一端沿径向滑动连接在后行走块104内，后支柱的5021另一端固定连接在后挡板5023圆弧外侧；所述前定心弹簧5012一端抵在前行走块102的内壁上，另一端抵在前挡板5013上迫使前挡板5013向靠近绝缘子的方向运动；所述后定心弹簧5023一端抵在后行走块104的内壁上，另一端抵在后挡板5023上迫使后挡板5023向靠近绝缘子的方向运动。

所述电力绝缘子更换施工系统的施工方法包括以下步骤：

s1、系统安装：操作人员将所述施工系统的行走机构1打开，将新的绝缘子装入系统内，将系统安装在待施工绝缘子串上；

s2、系统定位：行走机构1、定位机构4和定心机构5配合将系统移动至所需更换绝缘子处；

s3、准备更换：放松机构3启动与定位机构4配合使待更换绝缘子两侧绝缘子串向待更换绝缘子方向运动，使待更换绝缘子放松，便于更换；

s4、更换作业：更换机构2启动将待更换绝缘子两侧绝缘子旋转合适角度后拆下，换上新的绝缘子；

s5、系统回收：行走机构1、定位机构4和定心机构5配合使系统退回初始位置，操作人员将系统和更换后绝缘子回收。

本发明电力绝缘子更换施工系统的工作过程如下：

操作人员将新的绝缘子装入安装臂2092内，使定位块20922和支撑板20925配合将新的绝缘子卡住见图6、图7，随后将本系统安装在待施工绝缘子串上合适位置，使前挡板5013和后挡板5023内侧弧形面与绝缘子圆柱面贴合，前定心弹簧5012和后定心弹簧5022作用力分别作用在前挡板5013和后挡板5023上使本系统工作中心和绝缘子串中心重合。

接着系统进行定位：后挡板电杆404伸出，推动后定位挡板403伸入两个绝缘子之间，使后行走块104的运动被限制；随后双头电杆101伸出，推动前行走块102和中行走块103向前运动；接着前挡板电杆402伸出，推动前定位挡板401伸入两个绝缘子之间，使前行走块102的运动被限制后，后挡板电杆404缩回，随后双头电杆101缩回，带动中行走块103和后行走块104向前运动；重复上述动作直至视觉摄像头213判断系统到达工作位置；此时前挡板电杆402和后挡板电杆404均伸出确保系统工作中心与绝缘子串中心重合。

接着放松机构3工作：前滑轮电机301和后滑轮电机302正转，分别使第一绳索307和第二绳索308卷绕在前电机滑轮3011与后电机滑轮3021上，第一绳索307和第二绳索308收紧使前行走块102和后行走块104均向中行走块103方向运动见图3，此过程双头电杆101随之缩短，使待更换绝缘子不再受两侧绝缘子的拉力。

随后绝缘子旋转组件201工作：活动电杆2011缩短，使前胶轮2016和后胶轮2017分别和待更换绝缘子及后侧绝缘子的圆柱面紧密贴合；随后前电机2012和后电机2013启动分别带动前胶轮2016和后胶轮2017旋转，视觉摄像头213判断待更换绝缘子及后侧绝缘子上定位销分别转动到与第一夹爪2083和第二夹爪2084相对位置后，前电机2012和后电机2013分别停止，活动电杆2011复位。

接着夹爪伸缩电杆2081伸出，带动第一夹爪2083和第二夹爪2084分别合拢夹持住待更换绝缘子及后侧绝缘子铁帽上的定位销，随后夹爪伸缩电杆2081缩回将定位销拉出铁帽一端距离，接着第一夹爪2083和第二夹爪2084张开，夹爪伸缩电杆2081继续缩回，此时待更换绝缘子与相邻绝缘子可发生相对位移。接着绝缘子旋转组件201工作，使待更换绝缘子及后侧绝缘子旋转到可拆卸角度。

随后拆装组件209工作：更换电机2121正转使拆装组件同步轮2094转动，使连接臂2091带动安装臂2092和拆卸臂2093转动；拆卸臂2093上的定位块20922三角凸台部分首先与待更换绝缘子接触，待更换绝缘子推动定位块20922压缩定位弹簧20923向外旋转，直至半圆环20921内侧壁与绝缘子圆柱面贴合时，定位弹簧20923复位使定位块20922三角凸台部分和支撑板20925配合将待更换绝缘子固定在拆卸臂2093上见图7；连接臂2091继续旋转即可将待更换绝缘子取下，然后连接臂2091停止旋转；接着绝缘子旋转组件201工作使后侧绝缘子旋转至合适的安装角度；随后连接臂2091继续旋转使安装臂2092上新的绝缘子通过角球和钢帽与两侧绝缘子扣合；然后夹爪伸缩电杆2081、第一夹爪2083和第二夹爪2084配合将定位销推入钢帽内；随后更换电机2121反转使安装臂2092退到合适位置。

最后系统进行复位：后挡板电杆404缩回，双头电杆101伸出，推动中行走块103和后行走块104向后运动；然后后挡板电杆404伸出，推动后定位挡板403伸入两个绝缘子之间，使后行走块104的运动被限制，前挡板电杆402缩回，随后双头电杆101缩回，带动中行走块103和前行走块102向后运动，接着前挡板电杆402伸出；重复上述动作直至系统退回起点，操作人员将系统回收，一次绝缘子更换工作结束。