基于垂直軸風機的聲光復(fù)合驅(qū)鳥系統(tǒng)

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1、基于垂直軸風機的聲光復(fù)合驅(qū)鳥系統(tǒng)第1章緒論1.1課題研究的背景及意義國民經(jīng)濟的飛速增長與對能源需求的不斷加大，促成了我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展，輸電線路逐年增多。得益于我黨始終堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在經(jīng)濟發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境也得到不斷的改善。理想的生存環(huán)境使鳥類的數(shù)量逐年增多，活動范圍也日趨擴大。輸電桿塔與架空輸電線路因其特殊的構(gòu)造與廣泛的分布成為了鳥類的理想棲息之處。鳥類在走廊內(nèi)的活動會嚴重影響輸電線路的安全運行，特別是對超高壓輸電線路。據(jù)近年來的統(tǒng)計資料，在我國由鳥類活動引起的輸電線路故障占線路總

2、故障數(shù)的第3位，僅次于雷害和外力破壞[1]。浙江供電公司2000年由鳥害引起的事故占該年總事故的60%左右[2]。至2002年底，山東供電公司由鳥害引起的閃絡(luò)事故占到線路閃絡(luò)總數(shù)的50%[3]。鳥害已嚴重影響到了電力工業(yè)的正常運營和人民的正常生活，給國民經(jīng)濟造成了重大的損失。因此，亟需找到一種有效的方法，既能有效的將鳥類驅(qū)離輸電走廊又不會威脅到鳥類的生命。目前所采用的驅(qū)鳥方法多存在不足之處，本文在對各種驅(qū)鳥方法優(yōu)劣分析的基礎(chǔ)上提出了一種基于垂直軸風力發(fā)電機的聲光復(fù)合驅(qū)鳥系統(tǒng)。垂直軸風機結(jié)構(gòu)簡單且

3、可靠性高，可為整個系統(tǒng)提供電能，解決了常用驅(qū)鳥器在戶外供電及維護困難的問題。驅(qū)鳥部分將超聲波驅(qū)鳥和多種光驅(qū)鳥方法相復(fù)合，能夠?qū)崿F(xiàn)白天和夜間的不間斷連續(xù)驅(qū)鳥，同時采用特殊的變頻超聲波發(fā)生方式，大大提升了驅(qū)鳥效果，將鳥類的適應(yīng)性降至最低限度。該系統(tǒng)開創(chuàng)性的將垂直軸風機與驅(qū)鳥部分融為統(tǒng)一整體，整個裝置隨垂直軸風機旋轉(zhuǎn)，可使原來固定的驅(qū)鳥機構(gòu)旋轉(zhuǎn)起來，使驅(qū)鳥范圍擴大為整個立體空間，節(jié)約了相關(guān)元件的數(shù)量，降低成本。系統(tǒng)采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)控制策略，風力充足時系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)并將所發(fā)電能儲存于蓄電池，風力不足時則通過將電池

4、中的電能進行逆變供風機作為電動機運行維持系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，從而達到了連續(xù)不間斷驅(qū)鳥的目的。1.2驅(qū)鳥技術(shù)及垂直軸風機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鳥類活動給電力系統(tǒng)輸配電線路的維護工作造成了嚴峻的考驗。輸電桿塔絕緣子串的連接處是最容易受到鳥類影響的部分[4]。特別是1000kV特高壓輸電線路中，防止污閃的主要設(shè)備復(fù)合絕緣子經(jīng)常被鳥類所啄食[5]。鳥類活動對輸電線路的影響主要分為三個方面：鳥類在輸電桿塔上筑巢，筑巢過程中的跌落物觸碰到導(dǎo)線會引起短路事故；鳥類在輸電線路及桿塔處棲息，其排泄物落于絕緣子和導(dǎo)線上時會引起閃絡(luò)事

5、故；大型的鳥類碰觸帶電導(dǎo)線可能引起輸電線路短路跳閘[6]。由鳥類排泄糞便引起的閃絡(luò)事故占到所有由鳥類引起事故的87%[7]。鳥類排泄物引起的閃絡(luò)事故是引起輸電線路跳閘的主要原因[8]。鳥類活動引起的線路故障種類很多，需要對不同原因故障采取不同的驅(qū)鳥措施。既然輸電線路及桿塔為鳥類提供了舒適便利的棲息環(huán)境，因此只需改變這種適宜鳥類棲息的環(huán)境，就可以要達到驅(qū)鳥目的。解決鳥害問題主要可以從兩個思路出發(fā)，一是對容易受到鳥類活動影響的重要電力設(shè)備采取保護措施，鳥類依然可以在其他安全區(qū)域活動，從而達到設(shè)備和鳥

6、類互不產(chǎn)生影響的目的。另一種方法是對鳥類進行驅(qū)趕，使鳥類不再接近輸電桿塔及線路，該方法能夠徹底解決鳥類對輸電走廊的影響，也更加的有效。采取何種方法視具體情況而定，以下將對各種常見的驅(qū)鳥方法進行詳細說明。常見的輸電線路驅(qū)鳥方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要是指利用物理手段如采用聲音、光線和安裝特殊結(jié)構(gòu)設(shè)施等方法對鳥類進行驚嚇和驅(qū)趕；化學(xué)方法則主要依靠各種化工合成的驅(qū)鳥劑產(chǎn)生特殊氣味對鳥類進行驅(qū)趕。..第2章聲光復(fù)合驅(qū)鳥方法及原理2.1超聲波驅(qū)鳥相關(guān)理論人耳朵無法聽到超聲波，但研究發(fā)現(xiàn)

7、鳥類能夠聽見超聲波。當超聲波超過一定強度時，鳥類便會表現(xiàn)出煩躁不安[31]。超聲波可以干擾、刺激和破壞鳥類的神經(jīng)系統(tǒng)、生理系統(tǒng)，使其感覺不適后飛離作用區(qū)域，可利用超聲波的這種特性進行驅(qū)鳥。并不是所有頻率的超聲波都能實現(xiàn)驅(qū)鳥效果，表2-1為不同頻率的超聲波與鳥類鼓膜振動幅度的關(guān)系[32]。表2-2為在實際情況中鳥類對不同頻率下超聲波的反應(yīng)，從表中可以看出，鳥類對固定頻率的超聲波有反應(yīng)，但適應(yīng)性較強，經(jīng)長時間作用鳥類會產(chǎn)生適應(yīng)能力，使超聲波失去驅(qū)鳥效果[33]。采用20kHz至35kHz掃頻的方式能

8、夠大大削弱鳥類的適應(yīng)性，因此采用變頻超聲波可以最大限度降低鳥類適應(yīng)能力，驅(qū)鳥效果更佳有效。從表2-1、2-2中不難看出，并不是所有頻率的超聲波都可用來驅(qū)鳥，只有特定頻率范圍才會對鳥類產(chǎn)生作用，且在該頻率范圍內(nèi)采用變頻發(fā)聲明顯優(yōu)于固定頻率，可明顯降低鳥類的適應(yīng)能力，增強驅(qū)鳥效果。本文采用的變頻超聲波頻率范圍定為20kHz至60kHz，通過控制電路產(chǎn)生多種頻率多種發(fā)生規(guī)律的超聲波，以針對不同鳥類具有不同的超聲波段敏感范圍和不同的發(fā)生規(guī)律敏感性。由于人聽不到超聲波，因此超聲波方法在具有較強驅(qū)鳥能力的同