郭建凱

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

變電站智能巡檢機器人的散熱系統(tǒng)研究

郭建凱

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

在我國的電力行業(yè)中，變電站作為其中的重要部分，對我國居民的用電起著重要的作用。在變電站的巡檢中借助高科技可不斷提升巡檢工作的質(zhì)量和效率。但由于變電站智能巡檢機器人在我國的使用時間較短，進而需要對智能巡檢機器人的散熱系統(tǒng)進行研究和分析，為今后的運用奠定基礎(chǔ)。通過對智能巡檢機器人的主要功能、熱傳導分析以及變電站智能巡檢機器人散熱系統(tǒng)分析等方面進行探討，為智能巡檢機器人的開發(fā)提供了依據(jù)。

變電站；智能巡檢機器人；散熱系統(tǒng)；巡檢效率

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平的提高，電能在人們生活中起著重要的作用。在變電站中，對變電站的運行進行巡檢工作對于保障變電站的正常供電有著重要的作用。因此，提高對變電站的巡檢效率和質(zhì)量就顯得尤為重要。但是由于人工巡檢存在人力成本高、效率低以及管理疏松等問題，進而使得變電站的巡檢工作受到了影響。所以，在變電站的巡檢工作中，借助智能巡檢機器人，利用巡檢機器人的檢測功能、分析和報警工作以及控制和導航功能，進而提高巡檢工作的效率，提升變電站管理水平，為變電站的巡檢工作提供便利，進而保障變電站的正常供電和運行。

1 智能巡檢機器人的主要功能

1.1 檢測功能

智能巡檢機器人在檢測方面具有一定的優(yōu)勢，主要檢測變電站設(shè)備的質(zhì)量問題，對出現(xiàn)設(shè)備問題的區(qū)域進行定位，然后將其反饋給變電站，進而通知技術(shù)人員維修，保障變電站的正常運作。此外，也具有識別設(shè)備分合狀態(tài)以及儀表讀數(shù)等功能，借助識別涉筆的分合狀態(tài)以及儀表讀數(shù)等，查看變電站是否能正常運行。

1.2 分析和報警功能

分析和報警功能也是其中的重要功能。在智能巡檢機器人巡檢時，會對有質(zhì)量問題的設(shè)備進行分析和報警，然后將問題及時反饋給信息一體化平臺，技術(shù)人員根據(jù)機器人反饋的信息進行變電站設(shè)備問題的分析和整理處理方案，使得技術(shù)人員能夠及時進行維修和保養(yǎng)，確保變電站的正常運作。

1.3 控制和導航功能

控制和導航工作在變電站的巡檢工作中起著重要的作用。智能巡檢機器人可以對車體、云臺以及可見光攝像儀進行手動控制，實現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠方巡視和遙控操作。通過控制功能，可以對變電站的開關(guān)等轉(zhuǎn)臺進行校核。此外，智能巡檢機器人可以按照規(guī)劃的路線進行行駛，如果在行駛的過程中遇到障礙，則可以自行改變路線，并能優(yōu)化路線，保障巡檢工作的正常進行。

2 熱傳導分析

2.1 變電站智能巡檢機器人熱量來源

在進行對智能巡檢機器人的散熱系統(tǒng)進行分析前，要先對熱量的來源進行研究。變電站巡檢機器人的熱量主要來自于機器人的內(nèi)部運行系統(tǒng)。機器人整機工作的平均功率為120W，其中，5%～15%的功率都會轉(zhuǎn)化成熱量在機器人內(nèi)部散發(fā)，加之巡檢工作在變電站外部進行，太陽輻射等外部輻射也是變電站智能巡檢機器人熱量的來源。

2.2 自然中熱量的傳遞方式

自然界中熱量的傳遞方式主要有熱傳導、對流傳熱以及輻射傳熱等。熱傳導是大量的物質(zhì)分子熱運動互相撞擊產(chǎn)生

的過程；對流傳熱主要依靠流體微團的宏觀運動來傳遞熱量；輻射傳熱主要是由于物體因自身的溫度以電磁輻射的形式進行發(fā)射能量，進而產(chǎn)生輻射傳熱。

3 變電站智能巡檢機器人散熱系統(tǒng)分析

3.1 散熱方式研究

依據(jù)熱量傳遞方式，采用風冷、熱管以及水冷等散熱方式。風冷主要是通過風扇以及散熱片散熱。風冷的散熱方式有結(jié)構(gòu)簡單、安全便捷、技術(shù)成熟以及成本低等優(yōu)勢，但風扇的使用周期有限制，噪聲較大是其中的劣勢；熱管的散熱方式主要將熱管內(nèi)部加入特制液態(tài)導熱介質(zhì)，通過兩端的溫差散熱；水冷的散熱方式主要是借用水來散熱的。這3種散熱方式各有優(yōu)勢，根據(jù)變電站智能巡檢機器人的運行情況，可以利用風扇推動空氣產(chǎn)生的流動進行散熱。通過對機器人外部進行隔離熱源的設(shè)計，可防止輻射熱進入。

3.2 對流研究

不同的熱量傳熱方式的傳熱系數(shù)不同，但是對流傳熱所傳遞的熱量與實體表面、周圍流體之間的溫差及交換熱量的表面積成正比。在不同的介質(zhì)和對流方式中，產(chǎn)生的傳熱系數(shù)也不同。

比如，空氣在自然對流下傳熱系數(shù)為5～25W/m2，但是油在強制對流下的傳熱系數(shù)為60～1800W/m2，空氣的傳熱系數(shù)明顯小于油的傳熱系數(shù)。因此，針對這樣的狀況，在變電站的智能巡檢機器人的前方進行入風口風扇的安裝，但在其后方進行排風口風扇的安裝，使得智能巡檢機器人在其內(nèi)部出現(xiàn)強制對流。此外，在保證入風口的空氣均勻進入機器內(nèi)部時，要盡可能地使巡檢機器人具有簡單操作、與內(nèi)部線路布置相協(xié)調(diào)的特點。

此外，在進行風道設(shè)計時，要注意將智能巡檢機器人的內(nèi)部設(shè)備安裝、底盤設(shè)計與風道設(shè)計相結(jié)合，進而保障機器人的整體設(shè)計效果，同時，也要注意風道的設(shè)計不能有較大的泄漏點，保障內(nèi)部對流散熱系統(tǒng)的運行，進而保證變電站智能巡檢機器人的正常運作。

因此，通過研究熱量的對流方式，針對不同的對流方式，結(jié)合智能巡檢機器人的具體情況，選擇合適的設(shè)計手段，從而開發(fā)出高效率的智能巡檢機器人。

3.3 環(huán)境熱輻射研究

在變電站智能巡檢機器人的熱量來源中，以太陽熱輻射為主的外部環(huán)境熱輻射是重要組成部分。在中國，太陽熱輻射最高的時間段為10：00—15：00，夏季最高溫度出現(xiàn)在14：00左右。

因此，在我國夏季時，白天的太陽熱輻射對巡檢機器人有著較大的影響。由于巡檢機器人大多在外部進行巡檢工作，因此，在進行巡檢機器人的設(shè)計時，對外部環(huán)境的防輻射設(shè)計就顯得尤為重要。一方面，可以利用噴涂防輻射漆進行防范外部環(huán)境的輻射，基本上可以抵抗百分之七十到九十的直射輻射，但在進行噴涂防輻射漆時要注意均勻噴涂，以加強對外部環(huán)境輻射的阻隔效果。此外，可以借助增加隔熱層的厚度來阻隔外部環(huán)境的輻射，一般而言，是在中層添加5mm的隔熱層。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文通過對智能巡檢機器人中散熱系統(tǒng)的分析，不斷提高了散熱系統(tǒng)的運行效率。在對散熱系統(tǒng)的研究中，借助對流的傳熱方式進行內(nèi)部散熱，同時，在其外殼加入防輻射的設(shè)計保持巡檢機器人的內(nèi)部溫度，從而保證巡檢機器人的正常運作，以免出現(xiàn)溫度過高的情況。

所以，通過對智能巡檢機器人的研究，提高智能巡檢機器人的設(shè)計要求，為我國企業(yè)開發(fā)智能巡檢機器人的開發(fā)和制作提供了理論支持，從而加大我國變電站對智能巡檢機器人的使用，提高變電站巡檢工作的效率和質(zhì)量。

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〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.116

2095－6835（2017）17－0116－02