Устройство для дистанционного магнитного сканирования провода или грозотроса ВЛ

Заявляемая полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), осуществляющим проведение работ по диагностике, техническому обслуживанию или ремонту провода (грозотроса) высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ) и предназначено для дистанционного магнитного сканирования провода или грозотроса.
Известно устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната, включающее в себя исполнительный блок, содержащий несущий электронный блок корпус, счетчик метража и магнитную головку, включающую в себя стальной магнитопровод с расположенными на его концах магнитами, обращенными к каналу для прохождения каната, и расположенные в магнитопроводе магниточувствительные датчики, подключенные к электронному блоку. Корпус с помощью винтов неподвижно установлен в контактный тоннель беспилотного летательного аппарата в центральной его части. Беспилотный летательный аппарат снабжен роликами для передвижения по канату, в нижней части корпуса расположены шарниры и регулировочные винты для установки и регулировки магнитной головки, обеспечивающие постоянство положения головки относительно сканируемого каната, а также подпружиненные шарниры для установки и регулировки счетчика метража. В передней и задней части магнитной головки установлены направляющие подпружиненные ролики для позиционирования магнитной головки на канате. Управляющий блок содержит управляющую плату и интерфейсную плату, предназначенную для связи управляющей платы с беспилотным летательным аппаратом и обеспечения управления устройством бортовым компьютером беспилотного летательного аппарата и электропитания устройства от системы электропитания беспилотного летательного аппарата (патент РФ №197328, опубликовано 21.04.2020). Данное устройство принято за прототип заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа являются недостаточная точность результатов магнитного сканирования металлического каната.
Устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната, включающее в себя беспилотный летательный аппарат, снабженный роликами для передвижения по канату и контактным тоннелем, в котором установлена магнитная головка, также снабженная роликами для передвижения по сканируемому канату и включающая в себя стальной магнитопровод с расположенными на его концах магнитами, обращенными к каналу для прохождения каната, внутри магнитной головки расположены магниточувствительные датчики Холла, подключенные к расположенному в контактном тоннеле блоку управления, согласно полезной модели внутри магнитной головки расположены концентраторы магнитного поля, обеспечивающие прохождение силовых линий магнитного поля по траектории, пронизывающей датчики Холла, на беспилотном летательном аппарате установлен подключенный к датчикам Холла блок управления, предназначенный для сбора и обработки данных с датчиков и неподвижно закрепленный на магнитной головке, которая в свою очередь установлена в контактном тоннеле на подвижном подпружиненном подвесе, блок управления выполнен с возможностью передачи результатов произведенных вычислений на бортовой компьютер беспилотного летательного аппарата, к которому подсоединен GPS-приемник для определения координат беспилотного летательного аппарата и его положения на канате, при этом для корректировки температурной зависимости выходного напряжения датчиков Холла от напряженности магнитного поля внутри магнитной головки установлен датчик температуры.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - устройство для дистанционного магнитного сканирования провода или грозотроса (три вида);
Фиг.2 - магнитная головка на подпружиненном подвесе (три вида).
Устройство для дистанционного магнитного сканирования провода или грозотроса (магнитный дефектоскоп) представляет собой устройство для магнитного сканирования стального троса (грозотроса ВЛ), либо стального сердечника сталеалюминиевого провода. Устройство реализует магнитный вид неразрушающего контроля. Провод или грозотрос намагничивается до состояния, близкого к магнитному насыщению. Изменение площади поперечного сечения или появление локального дефекта провода или грозотроса вызывает перераспределение магнитного потока вокруг каната. Это перераспределение регистрируется магниточувствительными датчиками Холла.
Устройство содержит беспилотный летательный аппарат 1, снабженный роликами для передвижения по сканируемому проводу или грозотросу 3, и установленную в контактном тоннеле 4 магнитную головку 5, также снабженную роликами 6 для передвижения по сканируемому проводу или грозотросу 3.
Магнитная головка 5 установлена в контактном тоннеле 4 на подвижном подпружиненном подвесе 7 для огибания препятствий, находящихся на тросе или проводе.
Магнитная головка 5 включает в себя стальной магнитопровод 8 с расположенными на его концах магнитами (на чертеже не показаны), обращенными к каналу для прохождения провода или грозотроса 3, образуемый контактным тоннелем 4. Внутри магнитной головки 5 расположены магниточувствительные датчики Холла (на чертеже не показаны), подключенные к расположенному в контактном тоннеле 4 блоку управления 9 и предназначенные для измерения напряженности магнитного поля. Внутри магнитной головки 5 между магниточувствительными датчиками Холла расположены также концентраторы (на чертеже не показаны) магнитного поля, обеспечивающие прохождение силовых линий магнитного поля провода или грозотроса по необходимой траектории, пронизывающей датчики Холла.
Внутри магнитной головки в непосредственной близости с датчиками Холла 5 установлен датчик температуры (на чертеже не показан) для корректировки температурной зависимости выходного напряжения датчиков Холла от напряженности магнитного поля, что позволяет получить более точные данные измерений.
Блок управления 9 неподвижно закреплен на магнитной головке 5 и состоит из корпуса и электронной платы, выполняющей функции сбора и обработки данных с датчиков Холла. Блок управления 9 содержит интерфейс для передачи результатов измерений на бортовой компьютер (на чертеже не показан) БПЛА, к которому подсоединен GPS-приемник 10 для определения координат БПЛА и его положения на проводе или грозотросе 3. GPS-приемник 10 и наличие возможности передачи данных об измерениях на бортовой компьютер БПЛА позволяют с высокой точностью определить местоположение обнаруженного дефекта.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Движение по проводу или грозотросу 3 ВЛ БПЛА 1 с магнитной головкой осуществляют при помощи роликов 2 и 6 соответственно. В процессе передвижения БПЛА 1 по тросу или проводу магнитной головкой 5 производится намагничивание сканируемого троса или провода 3 и измерение величины напряженности магнитного поля. Концентраторы магнитного поля обеспечивают прохождение силовых линий магнитного поля по траектории, пронизывающей датчики Холла. Блок управления 9 производит оцифровку и последующую обработку измеренных датчиками Холла данных, затем передает их по цифровому интерфейсу на бортовой компьютер БПЛА 1 через кабель, подключенный через отверстие в корпусе блока управления.
Температурная зависимость выходного напряжения датчиков Холла от напряженности магнитного поля провода или грозотроса 3 корректируется при помощи данных, полученных с датчика температуры, установленного внутри магнитной головки 5, что позволяет получить блоку управления 9 более точные данные с датчиков Холла.
Питание магнитной головки 5 осуществляется через порт USB от бортового компьютера БПЛА. Полученные от блока управления 9 и обработанные бортовым компьютером БПЛА 1 данные о сечении сканируемого провода или троса 3 сопоставляются с текущими (абсолютными) координатами БПЛА 1 и положением БПЛА на тросе или проводе (относительные координаты БПЛА на тросе или проводе от начала движения от опоры), полученными от GPS-приемника 10, установленного на БПЛА 1. Данное сопоставление позволяет определить, в каком именно месте троса или провода от начала пролета ВЛ находится дефект.
Подвижный подпружиненный подвес 7 магнитной головки 5 обеспечивает ее движение в вертикальной плоскости для компенсации неровностей на поверхности сканируемого провода или троса. Неподвижное закрепление блока управления 9 и магнитной головки 5 между собой обеспечивает повышение точности за счет уменьшения длины проводов, на которые могут наводиться помехи.
Таким образом, заявляемое устройство для дистанционного магнитного сканирования провода или грозотроса позволяет повысить точность результатов магнитного сканирования провода или грозотроса ВЛ.