複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置製造方法
2023-05-04 14:31:11 1
複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，包括老化實驗室，老化實驗室頂面分別設有水噴頭和酸鹼鹽噴霧器，老化實驗室側壁上分別設有臭氧發生器、紫外燈、高低溫溼熱器和拉力機，拉力機的動作端連有牽引杆，牽引杆上設有測力計，老化實驗室內對應安裝待測複合材料電桿的位置布置有重物、導線、縱向應變光柵、環向應變光柵以及分別與測力計、縱向應變光柵和環向應變光柵電連接的信號檢測處理器。本發明通過水噴頭、酸鹼鹽噴霧器、臭氧發生器、紫外燈、高低溫溼熱器、拉力機、重物和導線相互配合綜合模擬各種自然環境，這樣能更全面準確地測試出複合材料電桿的性能。適用於杆塔的測試。
【專利說明】複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電桿老化實驗裝置，特別是涉及一種複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著新材料的快速發展，複合材料電桿應運而生，其可解決傳統電桿質量大、運輸安裝及維護困難、閃絡事故率高等問題，廣受關注。為保證複合材料電桿的安全長時間運行，須對戶外使用的複合材料電桿進行的耐侯老化性能測試。
[0003]目前，針對複合材料電桿的老化實驗，一般僅模擬一種或兩種外界條件進行老化行為實驗，這種老化實驗雖然能在一定程度上測試複合材料電桿的性能，但戶外使用的複合材料電桿在實際運行時，其面臨的是多種外界條件共同作用下的老化過程，其老化速度較I一2種條件更為惡劣。具體地，在自然環境下，複合材料電桿運行過程中會長期面臨各種外界因素的侵蝕，較為嚴重的因素有大氣環境下高溼氣、高低溫交替、紫外光線輻射、臭氧和酸雨等，隨時間的增加，複合材料電桿桿身老化將持續進行；與此同時，導線的風偏、舞動，也會使複合材料電桿桿身長期處在搖擺狀態中，從而引起複合材料電桿桿身應力鬆弛疲勞老化；此外，高壓導線周圍的強電磁場還會誘使材料中極性基團產生極化趨勢，影響材料使用穩定性，加速材料老化。
[0004]因此，現有的老化實驗並不能全面地測試出複合材料電桿的性能，這樣，為複合材料電桿的後續使用帶來了安全隱患。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種可全面地測試出複合材料電桿性能的複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置。
[0006]為了實現以上目的，本發明提供的一種複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，包括老化實驗室，所述老化實驗室的頂面分別設有用於模擬雨水環境的水噴頭和用於配合水噴頭模擬酸雨環境的酸鹼鹽噴霧器，所述老化實驗室側壁上分別設有用於模擬臭氧環境的臭氧發生器、用於模擬紫外光線輻射環境的紫外燈和用於模擬高低溫交替環境的高低溫溼熱器，所述老化實驗室側壁上還設有拉力機，所述拉力機的動作端連接有用於連接待測複合材料電桿的牽引杆，所述牽引杆上設有測力計，所述老化實驗室內對應安裝所述待測複合材料電桿的位置布置有模擬橫擔掛線重量的重物、可連通外界高壓的導線、用於測量所述待測複合材料電桿縱向應變的縱向應變光柵、用於測量所述待測複合材料電桿環向應變的環向應變光柵以及分別與所述測力計、縱向應變光柵和環向應變光柵電連接的信號檢測處理器。通過水噴頭、酸鹼鹽噴霧器、臭氧發生器、紫外燈、高低溫溼熱器、拉力機、重物和導線相互配合綜合模擬各種自然環境，這樣能更全面準確地測試出複合材料電桿的性能，結構簡單且操作方便。
[0007]在上述方案中，所述水噴頭和酸鹼鹽噴霧器相互交錯均勻布置在所述老化實驗室的頂面上，這樣能更真實地模擬自然環境。
[0008]在上述方案中，所述臭氧發生器、紫外燈和高低溫溼熱器相互交錯均勻布置在所述老化實驗室的側壁上，這樣能更真實地模擬自然環境。
[0009]在上述方案中，實驗時，所述導線一端通過絕緣子掛接在所述待測複合材料電桿的橫擔上，所述導線另一端接一相高壓，用於模擬高壓強電磁場環境。
[0010]在上述方案中，所述牽引杆與所述待測複合材料電桿相連的一端設有固定金具。[0011 ] 在上述方案中，本老化試驗裝置還包括PLC控制器，所述水噴頭的控制電路、酸鹼鹽噴霧器的控制電路、臭氧發生器的控制電路、紫外燈的控制電路、高低溫溼熱器的控制電路和拉力機的控制電路分別與所述PLC控制器相連。通過加設的所述PLC控制器能實現本老化實驗裝置的自動化，簡化實驗操作。
[0012]本發明與現有技術對比，充分顯示其優越性在於:
[0013]1、通過水噴頭、酸鹼鹽噴霧器、臭氧發生器、紫外燈、高低溫溼熱器、拉力機、重物和導線相互配合綜合模擬各種自然環境，這樣能更全面準確地測試出複合材料電桿的性能，結構簡單且操作方便；
[0014]2、通過將所述水噴頭和酸鹼鹽噴霧器相互交錯均勻布置，並將所述臭氧發生器、紫外燈和高低溫溼熱器也相互交錯均勻布置，這樣能更真實地模擬自然環境；
[0015]3、通過加設的所述PLC控制器能實現本老化實驗裝置的自動化，簡化實驗操作。
[0016]本發明具有測試更全面更準確，結構簡單且操作方便等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實施例的結構示意圖；
[0018]圖2為縱向應變光柵和環向應變光柵的安裝示意圖。
[0019]圖中，老化實驗室I，水噴頭2，酸鹼鹽噴霧器3，PLC控制器4，臭氧發生器5，紫外燈6，高低溫溼熱器7，拉力機8，牽引杆9，測力計10，重物11，導線12，縱向應變光柵13，環向應變光柵14,信號檢測處理器15,待測複合材料電桿16,固定金具17。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發明的限制。
[0021]如圖1所示，本實施例公開了一種複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，包括老化實驗室1，所述老化實驗室I的頂面分別設有用於模擬雨水環境的水噴頭2和用於配合水噴頭2模擬酸雨環境的酸鹼鹽噴霧器3，所述老化實驗室I側壁上分別設有用於模擬臭氧環境的臭氧發生器5、用於模擬紫外光線輻射環境的紫外燈6和用於模擬高低溫交替環境的高低溫溼熱器7，所述老化實驗室I側壁上還設有拉力機8，所述拉力機8的動作端連接有用於連接待測複合材料電桿16的牽引杆9，所述牽引杆9上設有測力計10，所述老化實驗室I內對應安裝所述待測複合材料電桿16的位置布置有模擬橫擔掛線重量的重物
11、可連通外界高壓的導線12、用於測量所述待測複合材料電桿16縱向應變的縱向應變光柵13、用於測量所述待測複合材料電桿16環向應變的環向應變光柵14以及分別與所述測力計10、縱向應變光柵13和環向應變光柵14電連接的信號檢測處理器15。通過水噴頭2、酸鹼鹽噴霧器3、臭氧發生器5、紫外燈6、高低溫溼熱器7、拉力機8、重物11和導線12相互配合綜合模擬各種自然環境，這樣能更全面準確地測試出複合材料電桿的性能，結構簡單且操作方便。
[0022]上述水噴頭2和酸鹼鹽噴霧器3相互交錯均勻布置在所述老化實驗室I的頂面上，這樣能更真實地模擬自然環境。所述臭氧發生器5、紫外燈6和高低溫溼熱器7相互交錯均勻布置在所述老化實驗室I的側壁上，這樣能更真實地模擬自然環境。
[0023]實驗時，所述導線12—端通過絕緣子掛接在所述待測複合材料電桿16的橫擔上，所述導線12另一端接一相高壓，用於模擬高壓強電磁場環境。所述牽引杆9通過固定金具17與所述待測複合材料電桿16相連。
[0024]本老化試驗裝置還包括PLC控制器4，所述水噴頭2的控制電路、酸鹼鹽噴霧器3的控制電路、臭氧發生器5的控制電路、紫外燈6的控制電路、高低溫溼熱器7的控制電路和拉力機8的控制電路分別與所述PLC控制器4相連。通過加設的所述PLC控制器4能實現本老化實驗裝置的自動化，簡化實驗操作。
[0025]本老化試驗裝置的工作過程如下:
[0026]在實驗開始前，先將待測複合材料電桿16安裝在老化實驗室I內，並將縱向應變光柵13和環向應變光柵14分別封裝在待測複合材料電桿16的表面上。具體地，參見如圖2:在待測複合材料電桿16的背面靠近橫擔一側植入縱向應變光柵13，用以實時監測待測複合材料電桿16的縱身應變情況，所有應變光柵通過光纖傳導下來，並通過信號線引入到信號檢測處理器15上；同時，在塔身的下端附近，沿著環向方向植入環向應變光柵14，用以實時監測待測複合材料電桿16的環向應變情況，所有應變光柵通過光纖傳導出來，並通過信號線引入到信號檢測處理器15上。
[0027]裝配好環向應變光柵14和信號檢測處理器15後，開始設置PLC控制器4，具體地，預期老化時間5000h，人工加速老化環境可模擬輸電桿塔的真實運行環境，拉力機8加載1.0Hz低頻擺動應力，模擬塔身風擺情況；水噴頭2模擬下雨天氣(約1.2L/m2.h)、酸鹼鹽噴霧器3模擬酸鹼鹽霧(7kg/m3)、高低溫溼熱器7模擬高溫(50V )、低溫(_30°C )交替和高溼(>90% )自然環境；紫外燈6模擬自然環境下紫外光照射(310nm波長紫外光，光能
0.26w/m2/nm);將導線12接入額定高電壓模擬帶電運行環境；通過程序控制以上條件，按一定周期(可以是24小時)運行。當然，還可根據實際需要更改各模擬環境的參數。
[0028]實驗開始後，信號檢測處理器15會根據測力計10測出的應力Ft與縱向應變光柵13測出的應變或測力計10測出的應力Ft與環向應變光柵14測出的應變通過計算，並繪製出等溫不同時刻杆塔模量保留率曲線，即反應出杆塔老化趨勢曲線X。具體地，應變光柵實時監測的杆塔應變為ε t(該參數可以是縱向應變光柵13監測出的應變，也可以是環向應變光柵14監測出的應變)，拉力機8提供的應力Ft，由此換算出塔身的實時彈性模量Et。假設加速老化試驗過程複合材料製品的截面積S變化忽略，則實時杆塔和橫擔樣品的彈性模量為:
[0029]Et = Ft/ ε t.S
[0030]通過實時監測的杆塔應變ε t，換算成監測複合材料杆塔的實時彈性模量變化，從而可以繪製出待測複合材料電桿16的模量變化曲線。同時，按GB/T 3857-2005標準計算出杆塔在不同時刻下模量的值Et與初始模量Etl的比值，並繪製出等溫不同時刻杆塔模量保留率曲線，即反應出杆塔隨老化趨勢曲線x(可根據縱向應變光柵13和環向應變光柵14測出的兩個參數分別繪製出兩條曲線)。
[0031]本發明通過水噴頭2、酸鹼鹽噴霧器3、臭氧發生器5、紫外燈6、高低溫溼熱器7、拉力機8、重物11和導線12相互配合綜合模擬各種自然環境，這樣能更全面準確地測試出複合材料電桿的性能，結構簡單且操作方便；通過將所述水噴頭2和酸鹼鹽噴霧器3相互交錯均勻布置，並將所述臭氧發生器5、紫外燈6和高低溫溼熱器7也相互交錯均勻布置，這樣能更真實地模擬自然環境；通過加設的所述PLC控制器4能實現本老化實驗裝置的自動化，簡化實驗操作。
[0032]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，包括老化實驗室(I)，其特徵在於，所述老化實驗室(I)的頂面分別設有用於模擬雨水環境的水噴頭(2)和用於配合水噴頭(2)模擬酸雨環境的酸鹼鹽噴霧器(3)，所述老化實驗室(I)側壁上分別設有用於模擬臭氧環境的臭氧發生器(5)、用於模擬紫外光線輻射環境的紫外燈(6)和用於模擬高低溫交替環境的高低溫溼熱器(7)，所述老化實驗室(I)側壁上還設有拉力機(8)，所述拉力機(8)的動作端連接有用於連接待測複合材料電桿(16)的牽引杆(9)，所述牽引杆(9)上設有測力計(10)，所述老化實驗室(I)內對應安裝所述待測複合材料電桿(16)的位置布置有模擬橫擔掛線重量的重物(11)、可連通外界高壓的導線(12)、用於測量所述待測複合材料電桿(16)縱向應變的縱向應變光柵(13)、用於測量所述待測複合材料電桿(16)環向應變的環向應變光柵(14)以及分別與所述測力計(10)、縱向應變光柵(13)和環向應變光柵(14)電連接的信號檢測處理器(15)。
2.根據權利要求1所述複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，其特徵在於，所述水噴頭(2)和酸鹼鹽噴霧器(3)相互交錯均勻布置在所述老化實驗室(I)的頂面上。
3.根據權利要求1所述複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，其特徵在於，所述臭氧發生器(5)、紫外燈(6)和高低溫溼熱器(7)相互交錯均勻布置在所述老化實驗室(I)的側壁上。
4.根據權利要求1所述複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，其特徵在於，實驗時，所述導線(12) —端通過絕緣子掛接在所述待測複合材料電桿(16)的橫擔上，所述導線(12)另一端接一相高壓，用於模擬高壓強電磁場環境。
5.根據權利要求1所述複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，其特徵在於，所述牽引杆(9)與所述待測複合材料電桿(16)相連的一端設有固定金具(17)。
6.根據權利要求1所述複合材料電桿多因子加速老化實驗裝置，其特徵在於，還包括PLC控制器(4)，所述水噴頭⑵的控制電路、酸鹼鹽噴霧器(3)的控制電路、臭氧發生器(5)的控制電路、紫外燈(6)的控制電路、高低溫溼熱器(7)的控制電路和拉力機⑶的控制電路分別與所述PLC控制器(4)相連。
【文檔編號】G01N17/00GK104198358SQ201410394310
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】吳雄, 胡虔, 潘吉林, 梅端, 彭家順, 朱曉東, 何昌林 申請人:國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 國家電網公司