[实用新型]电缆上结冰的激光除冰装置有效

专利信息
申请号: 202021218900.0 申请日: 2020-06-22
公开(公告)号: CN214100225U 公开(公告)日: 2021-08-31
发明(设计)人: 肖林;刘京郊;杜大勇;侯晓帆;何耀杰 申请(专利权)人: 北京华夏光谷光电科技有限公司
主分类号: H01S3/23 分类号: H01S3/23;H01S3/10;H01S3/11;H02G7/16;H02G1/02
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摘要:
搜索关键词: 电缆 结冰 激光 除冰 装置
【说明书】:

各种电缆上结冰的激光除冰方法及野外工作装置。同时采用大功率连续1微米光纤激光器和多个2‑3微米脉冲激光器,1微米连续激光提供融冰的激光功率但不至于引起电缆保护蒙皮破坏,2‑3微米激光脉冲在1微米连续激光融冰产生的水层及冰表面层中产生强烈爆破和声脉冲,爆裂破冰。2‑3微米脉冲激光同步异步控制确保除冰效率并避免对电缆保护蒙皮的损伤。

技术领域

电缆上结冰的激光除冰的野外除冰装置。同时采用大功率1微米连续光纤激光器和多个 2-3微米脉冲激光器,除冰时控制多个2-3微米激光脉冲的同步/异步及其他激光参数,避免对电缆保护蒙皮的损伤。

技术背景

寒冷雨雪天气可能造成电缆,包括高压电缆,各种城市电缆,及通讯电缆及光缆上严重的结冰/挂雪挂冰,导致灾难性的供电/通讯中断,给国民经济及其他正常社会活动造成及其严重破坏。

传统的除冰方式是由施工人员上高压线或通信基站通过铁器等敲打来实现除冰。需要施工人员在高空作业,施工人员的安全风险高,对电缆造成机械损伤的风险高。同时难以对电缆的悬空部分进行除冰。效率低下。

电缆的除冰需在野外对于架空的电缆及/或电缆塔架进行,电缆上结冰的形态,厚度各异,尤其以圆滑坚硬透明程度高的冰难以清除。在许多情况下,工作人员或设备难以抵近电缆作业。有的电缆具有保护蒙皮,在除冰时要求不能损伤电缆的保护蒙皮。

激光除冰最大优点是可以“超距离”工作,即在地面上对悬空的电缆进行“隔空”除冰。采用CO2激光器进行破冰的优点在于水对其吸收系数较高故可被水/冰有效吸收,但同时,它对于电缆除冰这一特定应用,10.6微米激光也更易对电缆的塑料蒙皮产生破坏。此外,大功率CO2激光器根本不能满足野外应用对激光器效率、激光器体积重量限制及野外生存能力的要求。1微米脉冲固体激光器的野外工作性能较强。但是水及冰对1微米波长吸收系数小,大功率的1微米激光非常可能在完成除冰之前,或在临近除冰完成之时,对电缆/光缆的保护蒙皮造成不能接受的严重破坏。

发明专利申请“激光除冰系统及方法”(申请号2018103548340)公示了输电电缆结冰的激光除冰的方法。但其公示的技术实际上主要是关于除冰系统的控制方法如跟踪瞄准定位等。对激光除冰本身,其公示内容仅为对冰层厚度进行监测(但并无如何测定冰厚的实质内容),然后以此控制激光功率,避免对电缆保护蒙皮的破坏。该专利申请对如何用激光除冰本身并无任何讨论。

本申请人团队曾在2018年12月提交了“多样式大功率激光破冰系统”的发明专利申请(申请号2018116060617),公示了采用多种大功率激光器,包括光纤激光器及1微米和0.53微米等固体激光器实现各种破冰目的,激光器相互之间分立工作采用不同的激光参数实现不同的破冰目的。研发团队在后续不断的研发过程中,针对电缆结冰的除冰的应用,进一步提出本申请新技术装置。

发明内容

电缆上结冰的清除,主要困难在于野外环境,电缆高空悬挂,结冰的形态/冰的密度厚度千差万别,除冰时要求不能对电缆蒙皮造成破坏。

采用激光进行电缆除冰,采用的激光器必须能适合野外环境工作,激光源的效率高,一定输出功率下体积重量可以接受,野外生存性强;尤其是对于千差万别的结冰形态/密度/厚度的结冰都能有效清除而不对电缆蒙皮造成破坏。因此采用的激光除冰方法就受到严格的限制,并非简单的激光功率足够就能解决问题,而必须开发特定的技术及装置,保证除冰对激光参数具有宽的工作窗口,在该窗口内,可以确保对冰的有效清除,同时不破坏电缆蒙皮。

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