[发明专利]一种利用激光照射发热对关键零部件加热融冰的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用激光照射发热对关键零部件加热融冰的装置及方法，所述装置包括有激光器与与支架，所述支架竖直端一侧设置有指示器与光束整形器，所述光束整形器与激光器之间通过高能光纤连接，所述支架前端面设有测温仪，所述支架后端面设有相机。本发明中，主要解决在变电站内，低温天气下隔离开关等需要经常机械运动的设备，出现覆冰时无法动作引起设备缺陷，且在当前条件下仅能够停电处理，带来一系列人力物力消耗及电网风险增加的问题。通过功率、折射率可控的激光对覆冰关键部位进行照射加热，将传动关键节点的覆冰融化消除，达到消除隐患，使隔离开关等设备正常动作的目的。

技术领域

本发明涉及激光照射加热金属部件表面技术领域，尤其涉及一种利用激光照射发热对关键零部件加热融冰的装置及方法。

背景技术

目前激光加热技术已经较为成熟，尤其是针对汽车零件的高能量激光淬火处理技术，目前已经较为成熟且在世界范围内广泛运用。但是目前在全国范围内，针对电力设备的远距离加热技术，暂无稳定的、经济的、广泛使用的手段。造成这一现状的原因，一是需求较为特殊，非大众型，普遍性的需求。目前的直流融冰、电缆加热融冰、输电线路喷火融冰等手段均较为成熟。

目前，现有的激光加热技术仍存在不足之处，现有的激光加热技术若发生站内高压隔离开关覆冰，由于变电站内设备布置紧凑，周围均为高压带电体，若传动部分覆冰导致设备无法分合，上述手段由于变电站内结构问题均无法使用，故亟待一种方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决的上述问题，而提出的一种利用激光照射发热对关键零部件加热融冰的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种利用激光照射发热对关键零部件加热融冰的装置，所述装置包括有激光器与与支架，所述支架竖直端一侧设置有指示器与光束整形器，所述光束整形器与激光器之间通过高能光纤连接，所述支架前端面设有测温仪，所述支架后端面设有相机。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述方法包括以下步骤：

步骤一、关键部位照射加热的计算，激光加热是激光光能转变为材料热能的过程；

步骤二、激光传播的过程影响因素的控制；

步骤三、温度场模型计算仿真，首先列出激光器参数；其次根据热传导方程得到激光器输出功率与时间的关系、加热温度与时间的关系以及材料热平衡条件，加热过程中根据材料温度调整激光器驱动电路改变激光器输出功率，使材料达到指定温度热平衡；

步骤四、实现模型，激光加热系统包括激光加热单元和温度测量与控制单元两部分。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述影响激光加热材料过程的主要参数包括激光功率、聚焦光斑尺寸、透镜焦距、激光束位置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述激光器参数包括有波长、光斑有效截面、驱动电流、功率、加热材料的几何尺寸、物理参数和边界条件。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述激光加热单元包括高功率光纤激光器、高能输出光纤、光束整形器、光束指示器及材料专用夹具。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述温度测量与控制单元包括红外热像仪、监控相机、单点测温仪、温度控制器、高温样品支架及辐射换能板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：