一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法
【专利说明】一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及自蔓延反应与电缆除冰技术，具体地说是涉及一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法。
【背景技术】
[0003]在我国大部分地区，每年都可能出现冰雪或冻雨的天气，在这种天气环境下，会导致用于电力传输的高压电缆的表层结冰，当电缆表面的结冰厚度超过设计标准的时候，就会导致电缆承受压力过大、进而导致拉倒高压输电杆等严重的事故，进而中断供电。现有的高压输电线路好多都是铺设在人迹罕至、地理环境恶劣的野外，这样就导致当出现上述事故时，对事故电缆的修复工作困难、持续时间长的问题。
[0004]现有的电缆除冰方法有:
直流融冰，必须先将需要除冰的电缆断电，然后用一定设备使电缆通直流电，使电缆发热融化覆冰，其缺陷是断电会给人们生活和社会生产带来影响和经济损失，通过电流发热的热量有限，而损耗电量很大，不符合节能原则。
[0005]人工机械除冰，也就是人力用手工去敲击冰层，其缺陷是人在低温室外环境中工作效率不高，高空作业十分危险，随时可能发生人身意外事故。
[0006]机器机械除冰，在电缆上用机器设备携带刀头进行机械除冰，其问题在于机器切削冰层需要大功率电机，从而需要较大电量，但携带过多电池机器重量会增加，电缆承重增加，增加危险。在电缆上取电作业又受限于现有的取电技术，动力不足以供给机器高效作业。
[0007]针对这一问题，设计了一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法。自蔓延是利用化学反应自身放热合成材料的一种技术，又被称为燃烧合成(Combust1n Synthesis)。自蔓延技术利用化学反应自身放处大量的热，完全(或部分)不需要外热源。通过自动波快速燃烧的自维持反应得到所需要的成分和结构的产物。通过改变热的释放和传输速度来控制过程的速度、温度、转化率和产物的成分及结构。
【发明内容】
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法，目的是将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高工作效率，节省能源，保护工作人员安全。
[0009]本发明的技术方案:
使用的设备包括在电缆上行走的动力部分，自蔓延反应部分和控制部分；自蔓延反应部分包括两个石墨模具，石墨模具并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓，开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓前端开口，对准电缆；控制部分包括摄像头、遥控信号接收器、控制器； 包括以下步骤:
步骤一:检查设备各项参数是否正常，以判断能否作业。
[0010]步骤二:配制自蔓延粉末装入自蔓延粉末仓，并将设备放至需要除冰的电缆上。
[0011]步骤三:地面控制台遥控设备行进至电缆结冰处，启动自蔓延反应。
[0012]步骤四:缓慢前进，通过摄像头实时观察除冰状态，以调整行进速度。
[0013]步骤五:行进至线缆末端，关闭行进装置，取回设备。
[0014]步骤六:拆除自蔓延反应部分，检查设备并入库保存。
[0015]本发明的工作原理:自蔓延粉末燃烧产生高温高压热风，通过特制模具引导喷向电缆，使冰层融化实现除冰。之后自蔓延反应金属溶液流入模具，高温熔融金属与耐高温石墨模具进行热传递，提高模具温度，同时设备前进，模具行至带冰电缆处，高温模具对带冰线缆进行热辐射，使冰层融化，实现除冰。
[0016]有益效果:
本发明对比已有技术具有以下创新点:
1.除冰过程利用自蔓延化学反应放热，不需要机械能切割冰层，也不需要额外外热源。
[0017]2.除冰用的自蔓延粉末主要有工业废渣等组成，实现了工业废弃物的再利用，成本较低。
[0018]3.可通过控制自蔓延反应粉末成分和用量调整除冰速率。
[0019]4.通过升温除冰减少了机械除冰对线缆的破坏。
[0020]5.通过自蔓延反应产生的高温热风和后续高温模具的热辐射除冰，效率高，效果好。
[0021]6.设备操作简单、使用方便，安全可靠。
[0022]7.自蔓延设备重量轻，满足线缆载重要求。
[0023]8.反应过程无污染物生成，绿色环保。
[0024]9.利用自动设备搭载自蔓延设备，可快速到达危险或人工难以到达的区域。
[0025]本发明对比已有技术具有以下显著优点:
将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高了整体除冰效率，一经点燃不需要持续供能，耗能更少。并且设备简单，不需要工作人员抵达工作现场，操作安全。
【附图说明】
[0026]图1是基于自蔓延反应的电缆除冰方法工作流程示意图；
图2是利用基于自蔓延反应的电缆除冰方法进行作业的简略示意图；
图3是基于自蔓延反应的电缆除冰方法的工作原理图；
图4是基于自蔓延反应的电缆除冰装置的结构图。
[0027]附图标记说明
1.地面控制台；2除冰设备；3.电缆；2-1.自曼延反应部分；2-2.设备动力部分.2-1-1.石墨模具；2-1-2.自曼延粉末仓；2-2-1.摄像头.,2-2-2.遥控彳目号接收器；2-2-3.控制器。
【具体实施方式】
[0028]发明的基本思想是将自蔓延燃烧反应和除冰技术相结合以安全高效节能的进行线缆除冰。
[0029]为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0030]图4中使用的设备包括在电缆上行走的动力部分，自蔓延反应部分和控制部分；自蔓延反应部分包括两个石墨模具，石墨模具并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓，开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓前端开口，对准电缆；控制部分包括摄像头、遥控信号接收器、控制器；图2-3中，设备检查后各项参数符合工作要求，配比5kg铁基自蔓延粉末，具体配比按质量分数分别为工业铝粉10[18%，重晶石30-40%,废铁渣40%~50%，粉体粒径为20nm-500 μ m，装入除冰设备2。将设备放置于需要除冰的电缆3上，地面控制台I发出信号，控制除冰设备2移动至需要除冰的位置，此时自蔓延反应部分开启，点燃自蔓延粉末。其中，铝粉和重晶石、废铁渣中的氧化铁通过自蔓延反应生成大量的热量，产生高温高压热风，喷向电缆，与冷空气接触后，到达电缆热风温度为1500C ~180°C，风速10m/s~20m/s，使冰层融化实现除冰。之后自蔓延反应金属溶液流入模具，高温熔融金属与耐高温石墨模具进行热传递，提高模具温度至400°C，同时设备动力部分2-2推动前进，模具行至带冰电缆处，高温模具对带冰线缆进行热辐射，使冰层融化，实现除冰。除冰过程中，摄像头始终监测线缆状态，如果除冰状态不好，则地面控制台I发出信号，除冰设备2停止或减速行驶，保证冰层彻底去除。除冰结束后，除冰设备2行至电缆3尽头，取回设备。拆卸自蔓延反应设备，对除冰设备2进行保养，并入库保存。
[0031]对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法，其特征在于:使用的设备包括在电缆上行走的动力部分，自蔓延反应部分和控制部分；自蔓延反应部分包括两个石墨模具，石墨模具并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓，开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓前端开口，对准电缆；控制部分包括摄像头、遥控信号接收器、控制器； 包括以下步骤: 步骤一:检查设备各项参数是否正常，以判断能否作业； 步骤二:配制自蔓延粉末装入自蔓延粉末仓，并将设备放至需要除冰的电缆上； 步骤三:地面控制台遥控设备行进至电缆结冰处，启动自蔓延反应； 步骤四:缓慢前进，通过摄像头实时观察除冰状态，以调整行进速度； 步骤五:行进至线缆末端，关闭行进装置，取回设备； 步骤六:拆除自蔓延反应部分，检查设备并入库保存。2.根据权利要求1所述的除冰方法，其特征在于，首先用自蔓延反应产生的高温热风除冰，然后利用石墨模具热辐射除冰。
【专利摘要】本发明涉及自蔓延反应与电缆除冰技术，具体地说是涉及一种基于自蔓延反应的电缆除冰方法。除冰过程利用自蔓延化学反应放热，不需要机械能切割冰层，也不需要额外外热源。可通过控制自蔓延反应粉末成分和用量调整除冰速率。通过升温除冰减少了机械除冰对线缆的破坏。通过自蔓延反应产生的高温热风和后续高温模具的热辐射除冰，效率高，效果好。设备操作简单、使用方便，安全可靠。自蔓延设备重量轻，满足线缆载重要求。反应过程绿色环保，无污染物排放。利用自动设备搭载自蔓延设备，可快速到达危险或人工难以到达的区域。将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高了整体除冰效率，一经点燃不需要持续供能，耗能更少。并且设备简单，不需要工作人员抵达工作现场，操作安全。
【IPC分类】H02G1/02
【公开号】CN105207120
【申请号】CN201510605586
【发明人】张国栋, 王麒瑜, 杨辉, 张雅芝, 张建强, 杨兵
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月22日