高压输电线覆冰连续激光清除系统设计与实验研究

高压输电线覆冰是影响电网正常运行的一个重要因素,激光除冰以其优异的性能在高压输电线除冰中具有广阔应用前景.为安全、快捷的清除高压输电线上的覆冰,本文在分析研究激光除冰原理的基础上,设计了基于连续激光的高压输电线覆冰清除系统,搭建实验装置,实验研究了不同距离和不同功率下的融冰效果.结果表明,激光除冰效果在很大程度上取决于...     

架空线路异物激光清除技术研究

为了解决传统工具和方法难以经济、高效、安全地清除架空输电线路异物的问题,提出了陆基定向能红外激光远程切割清除架空线路异物的方法,并进行了理论分析、有限元仿真和实验验证。基于上述研究,研制了架空线路异物激光清除设备,并进行了模拟实验和现场工程应用。结果表明,清除异物所需最小功率密度为20W/cm2,该功率密度的激光对导线不会造成损伤。该设备可远程、快速、带电、安全地清除架空线路异物。     

激光清除输电线路异物时异物烧蚀特性分析

利用高能激光清除输电线路缠绕异物的方法取得了 较好的使用效果。以5种典型输电线路异物 材料为研究对象,建立有限元仿真模型,分析激光烧蚀异物的温度分布及其微观变化规律, 并进行了激光 烧蚀实验。结果表明,激光照射异物时,异物中心到边缘温度逐渐降低,高温的中心部分先 熔化,低温部 分热量积累使温升至熔点熔化,形成“V”形凹坑。在激光加热异物的过程是周向和纵深方 向同时发展的, 且纵深方向发展快于周向的发展速度。激光功率达到200 W时,可以 清除绝大部分有色异物,亮白色异物 也可被清除,激光清除异物的效率在1mm/s至2mm/s之间,激光清除异物的效率较高,此研 究成果为激光 应用于清除输电线路缠绕异物工作提供了重要依据。     

连续激光作用下瓷质绝缘子温度和热应力分析

利用高能激光清除输电线路缠绕异物的方法取得了较好的使用效果,但激光在清除异物时也会照射到绝缘子上,时间过长可能会损伤绝缘子.为了研究在使用激光辐照瓷质绝缘子时的温度、应力损伤特性,本文对激光静止和移动辐照不同材料瓷绝缘子不同部位的情况进行了建模、计算,重点分析了瓷绝缘子在使用普通瓷、氧化铝瓷、氧化锆瓷、堇青石瓷四种材料...     

高压输电线异物激光清除三维仿真研究

激光以其优异的性能在输电线路异物清除领域具有广阔的应用前景。为了安全、高效地清除输电线异物,须对激光与异物组织的作用机理进行研究。本文分析讨论了激光与尼龙材料的热作用机理,建立了激光束切割尼龙材料的三维数值仿真模型,仿真研究了不同激光移动速度和光斑尺寸下尼龙材料三维动态烧蚀形貌,分析研究了激光移动速度和光斑尺寸对材料烧蚀深度的影响趋势。结果表明,激光功率和光斑尺寸一定时,材料烧蚀的最高温度和烧蚀深度与激光移动速度成反比;激光功率和移动速度一定时,材料烧蚀的最高温度和烧蚀深度与光斑尺寸成反比。当激光功率为100W、光斑半径1cm时,烧蚀过程中不发生明火的激光最小移动速度为05cm/s。当激光移动速度为2cm/s、功率为100W 时,不发生明火的光斑最小直径为03cm。     

用CO2激光清洗控制电缆多芯插头霉菌

本文研究了如何运用CO_2激光清洗控制电缆多芯插头霉菌,分析了清洗机理,设计了实验装置,对影响激光清洗效果和实际应用的关键因素进行了重点讨论。分析和实验结果表明,在激光参数选择合适的情况下可实现对霉菌的完全清洗而不会对插头基体造成损伤,激光清洗技术能够安全有效地清除控制电缆多芯插头上生长的霉菌。激光清洗霉菌的机理有:一、激光产生的高温导致霉菌的瞬间汽化和燃烧;二、基体表面在激光辐照射下温度发生急剧变化而产生热膨胀变形导致的加速度及插头座芯孔狭小空间内空气急剧膨胀导致的内外气体之间的巨大压差,将霉菌从插头上除去。     

激光光热控制触点开关式微驱动机构及实验研究

提出了一种新型的激光光热控制触点开关式微驱动机构;对于驱动性能受到形状参数的影响进行了理论分析;采用KrF准分子激光器制备了两种不同长度的微驱动机构;自行搭建的激光光热控制实验系统,采用655nm红色激光作为驱动源,利用该实验系统进行了比较驱动实验,实验结果表明:触点偏转量随着驱动器臂长的增大而增大,同时对于相同长度的微驱动机构,触点偏转量随着驱动激光功率的增大而增大.该新型微驱动机构结构简单,制备快捷,可以采用激光对其实现远距离、非接触控制,集成度高.     

可控硅用激光触发器

威斯汀豪斯电气研究和发展中心，利用激光和光纤技术制成了一种光触发的可控硅，它能使电力的远距离传输成本降低。这种可控硅取代了电触发的可控硅，后者的缺点是在高压输电线中易于遭受电磁“干扰”而产生假触发。     

振镜扫描激光清除电网异物数值仿真研究

针对振镜激光清除高压输电线异物二维扫描技术扫描不均匀的问题，结合振镜的扫描原理，通过简单的扫描理论推导和Matlab仿真分析，利用COMSOL有限元对激光扫描轨迹进行仿真模拟。设计X-Y检流计振镜扫描进行区域全覆盖扫描，得出X-Y检流计振镜扫描存在矩形失真特性，故通过三角函数变换的思路进行补偿修正，修正后的扫描轨迹效果较好，由上到下逐行扫描，且扫描较为完整，不存在漏扫。为实现振镜式激光光斑区域全覆盖扫描，进行扫描路径设计理论推导和仿真。结果表明：随着扫描线距的增加，漏扫率逐渐增大，重叠率逐渐减小；当扫描线距与光斑半径相等时，光斑恰好没有重叠区域，重叠率为0，漏扫率为27.37%。通过COMSOL有限元对光斑轨迹扫描进行仿真，进一步说明了所提扫描方法的可行性和正确性，在振镜激光扫描系统中有着重要的参考价值。     

强激光驱动器能源系统瞬态特征实时测控系统研究

随着惯性约束核聚变研究的发展．强激光驱动器能源系统的研究备受关注。为了向激光驱动能源系统传输效率的研究提供可靠的实验数据．研究了强激光驱动器能源系统中氙灯瞬态放电特征数据进行实时检测的方法和测控系统结构。采用量化传输模式进行特征量的检测与传输，既实现了高压隔离，又避免了在远距离传输过程中受到干扰，确保测量精度。配合系统的模块化设计，采用多线程工作模式，对计算机系统的控制功能进行工作线程划分，提高了系统的实时性和协调性。实验表明，系统有效地实现了弱电系统对强电系统的远程控制．测量精度满足测量要求，已成功应用于能源系统的实验研究。     

轴快流CO2激光脱漆的研究

采用轴快流CO2激光对金属表面的油漆进行清洗实验,研究了激光功率密度、扫描速度及扫描道间搭接量对脱漆效果的影响。结果表明：脱漆时,激光功率密度存在着起始清洗阈值、完全清洗阈值和基体损伤阈值;增加激光功率,可获得更高的扫描速度和更好的清洗效果;扫描道间搭接量大于40％时,可实现漆板的大面积清洗。选取合适的工艺参数,能完全清除漆板表面的油漆而不损伤基体,并可获得高的清洗效率和好的清洗效果。     

基于COMSOL的激光清洗2219铝合金漆层工艺研究

利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立2219铝合金板表面环氧聚酰胺底漆有限元模型,并在其表面加载经典高斯脉冲热源模拟激光清洗过程。探究了清洗参数的变化对漆层温度场、不同漆层厚度清洗效果及烧蚀深度的影响,通过对仿真结果分析发现,当重复频率为25kHz,功率20W时,在不损伤铝合金基体的前提下,搭接率50和60均能够完全清除环氧聚酰胺底漆。使用型号CETC26thPEL脉冲光纤激光器对实物进行清洗,并利用超景深显微镜观察材料表面微观形貌,发现当能量密度为2294J/cm2时,清洗过程中会损伤铝合金基体,搭接率为70会使得材料表面的粗糙度增大影响涂装性能,研究结果为激光清洗高强度铝合金漆层提供一定的理论与实验基础。     

纳秒脉冲激光清洗石化设备对清洗表面的影响

采用纳秒脉冲激光对石化设备普遍使用的20钢表面锈蚀层以及油污进行了激光清洗试验,通过正交实验法得到优化后的激光清洗工艺参数,在激光功率18 W,激光脉冲重复频率75kHz,扫描速度3 000mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面的锈蚀层;在激光功率20 W,激光脉冲重复频率75 kHz,扫描速度2 250 mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面附着的油污。分析了激光清洗前后材料表面形貌的变化,研究了激光清洗前后表面的显微硬度以及耐腐蚀性,结果表明：激光清洗可以在不改变材料的耐腐蚀性能的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想的激光清洗效果。     

脉冲和连续模式下玻璃纤维复合材料激光脱漆技术研究(特邀)

采用波长为1 064 nm的纳秒激光器脉冲模式和连续模式分别对玻璃纤维增强树脂基复合材料表面涂覆的浅灰色防雨蚀涂层和抗静电涂层进行激光清洗实验,研究不同模式下激光参数对清洗效果的影响规律。通过SEM观察清洗后材料表面及清洗产物的微观形貌,运用EDS、FTIR分别检测清洗前后材料表面元素含量与化学官能团,采用COMSOL Multiphysics对清洗过程中的温度场进行分析。结果表明：去除单层抗静电涂层时,脉冲激光能完全去除该涂层且防雨蚀涂层损伤较小;去除双层涂层时,脉冲激光作用下试板表面有残余涂层,且易损伤下层清漆、树脂和纤维,而连续激光则可完全去除表面双层涂层,获得清洁的清漆表面。脉冲模式的去除机制主要为热弹性振动效应,连续模式下涂层的去除机制主要为热烧蚀效应。研究结果可为航空复合材料表面激光脱漆技术的激光模式选择提供参考。     

脉冲YAG激光清洗轮胎模具的实验研究

为了获得激光清洗轮胎模具的工艺参量,采用自主研制的平均功率达250W的脉冲式YAG激光清洗设备开展了轮胎模具激光清洗实验研究。取得了不同激光参量对轮胎模具清洗效果的实验数据,并研究了激光峰值功率、能量密度等参量与轮胎模具清洗速度、清洗效果的关系。结果表明,清洗轮胎模具脉冲YAG激光比CO₂激光更高效;轮胎模具清洗的激光能量密度阈值约为250mJ/mm2,提高激光峰值功率和平均功率能提高清洗速度和清洁效果。此结果为激光清洗设备的研究提供了参考。     

轴快流CO2激光脱漆的实验研究

为了获得工艺参数对激光清洗金属表面油漆层效果的影响,采用波长为10.6μm的轴快流CO2激光去除铝板表面的油漆层,研究了激光功率密度、扫描速度及扫描道间搭接量与油漆去除效果之间的关系.结果表明,脱漆时,激光功率密度存在着起始清洗阈值、完全清洗阈值和基体损伤阈值;增加激光功率,可获得更高的扫描速度和更好的清洗效果;扫描道间搭接量大于40％时,可实现漆板的大面积清洗.