基于激光诱导化学反应的除冰除油技术研究

发布时间：2020-03-18 22:46

【摘要】：输电线结冰和水面去除油污是电力工程和环保领域长久以来的热点研究课题。输电线结冰是电力系统主要的安全隐患,严重时甚至导致输电线铁塔的倒塌,造成电力供应中断和经济上的严重损失。水面油污所造成的环境污染问题,对土壤、水域、空气和人类构成了非常严重的危害。本文基于激光诱导化学反应原理,分别设计了基于激光诱导气泡爆破反应的输电线路除冰技术和基于紫外激光诱导催化降解反应的水面除油方法,主要内容包括:(1)设计了基于激光诱导气泡爆破反应的输电线路除冰工艺方法,对激光功率、扫描速度、发泡层厚度与除冰效果的控制规律进行了实验研究,结果表明,在扫描速度范围10~20mm/s、激光功率范围1000~2000W时,除冰厚度范围在3~7mm,对输电线表面损伤可忽略不计,这也验证了激光诱导气泡爆破反应去除输电线结冰的可行性,该方法对输电线网实际除冰场景有着重要的应用。(2)设计了基于紫外激光诱导催化降解反应的水面除油工艺方法,对不同的脉冲频率、激光功率、扫描速度影响下的除油效果进行了实验研究,实验结果表明:当脉冲频率范围在60KHz-100KHz之间时,激光功率范围在6.71W-12.93W之间时,扫描速度在200-1200mm/s范围内,通过紫外激光诱导催化降解反应可以有效去除水面油污,效率最高可达80%以上。当扫描速度等其它因素相同时,激光单脉冲能量越大,促发紫外激光诱导催化降解反应去除水面油污的效果越好;激光扫描速度在800-1200mm/s范围内,扫描速度越小,通过紫外激光诱导催化降解反应去除水面油污的速率越快。扫描速度在200-800mm/s范围内,虽然扫描速度越小,单脉冲能量越大,但扫描速度太小的话,扫描水面油污区域所要的时间会更长,从而导致除油的时间反而变长。该方法在生活污水处理、海洋漏油处理等方面有着重要的潜在应用价值。
【图文】：

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（c）喷火器除冰（d）冲锋枪除冰图 1-1. ad hoc 方法除冰[13]Fig.1-1. examples of ad hoc deicing method 和 Landers 等人提出采用“adhoc”法除冰，它需要输电线路，具有多种类型的施展方式。它的典型例子有：（1）当输于可以直接接触到冰，，所以可采取手工除冰的方法。例如掷木棍以打掉覆冰，或拿足够长的木棒敲打除冰。如图 1-1线路保持供电时，通过采用和线路电压同等级的令克棒进材制作的绝缘圈安在输电线上，顺着输电线用力拉绳子以去示；（4）在地面人员无法够到输电线上的覆冰时，也可借助行除冰，如图 1-1(c)、(d)所示[13]。ichita State University 使用电磁脉冲引发冲击力解决导线覆电容器组对线圈放电，然后经线圈产生强磁场触发线圈附近成一个高幅值可持续的冲击力，令冰层从导线上破碎脱落[14，专业的除冰机器人也被用于输电线的自动化除冰。首先需

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程序指令让其实现自主除冰[15]。加拿大 Serge Montambault 等人[16]研制除输电线路覆冰的HQ LineROVer遥控小车，它的第3代原型机重量为2角度为 52°的坡，最大信号传输距离为 1 公里，能够完成架空线上的除冰等带电作业，但是 HQ LineROVer 小车有一缺点就是无跨越障碍的功以在两线塔之间的电力线上完成工作。在 20 世纪 90 年代，中国科学院网公司等单位均已开发出各种在线除冰机器人，并完成了对应试验，有还可以在输电线路未结冰的时候转变为巡线机器人，实现一机两用[17]-1（3）热力融化除冰热力融化除冰法[19]指的是通过冰吸收热量由固态转变为液态，例如采热源或者让导线自身发热的方法，防止冰雪在输电线上堆积，或者是让的冰雪融化的一个过程。如图 1-2 所示为室外输电线路利用焦耳热效应自身发热进行融冰的现场情况[20]。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM752

【参考文献】