複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統的製作方法

2023-05-11 19:13:46

複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述系統包括首尾依次連接聯接機構、拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和扭轉加載機構分別與基座連接。本系統通過測控系統在複合絕緣子一端施加沿其軸向的靜態拉力和頻率可調的動態拉力、在複合絕緣子的另一端施加頻率可調的扭轉拉力；為複合絕緣子在靜態載荷、動態拉伸振動載荷和扭轉載荷綜合作用下的疲勞特性研究建立試驗條件。
【專利說明】複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統
【技術領域】:
[0001]本實用新型涉及一種高壓輸變電領域的試驗系統，具體講涉及一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統。
【背景技術】:
[0002]在高壓輸變電領域，線路絕緣子兩端通過專用的連接金具與架空輸電線路和鐵塔分別連接，並在架空輸電線路與鐵塔二者之間起絕緣作用。受導線重力的影響，線路絕緣子會承受沿其軸向的拉力，而在一定條件下，這個拉力可能存在時大時小的變化，此外線路絕緣子還可能會受到正、反兩個方向交變的扭轉力的作用。複合絕緣子是一種常用的線路絕緣子，其主要承載力的部件是由玻璃纖維和環氧材料複合而成的芯棒通過壓接的方式提供整體的機械強度。交變的拉力和扭轉力均有可能造成複合絕緣子的蠕變，從而降低複合絕緣子的機械可靠性。
[0003]現有的複合絕緣子疲勞特性試驗大多在導線微風振動試驗平臺上進行，或在傳統拉力試驗機上簡單改造後進行。前者在試驗過程中，幾乎不存在扭轉載荷，並且沿絕緣子軸向拉力的變化幅度也較小；後者受原有試驗系統的限制，只能實現頻率較低(不超過I赫茲或僅有幾赫茲)的疲勞試驗，並且試驗程序一旦確定，則振動頻率不可調節，因此完成一組疲勞試驗的時間漫長。
[0004]本實用新型提出的試驗系統使測試對象在原有軸向拉力方向上形成交變的拉伸載荷，同時使複合絕緣子的兩端再受到正、反兩個方向交變的扭轉力的作用，從而使測試對象本身或在連接部位出現疲勞，並且該振動頻率可在試驗過程中隨時調節。
實用新型內容:
[0005]本實用新型的目的是提供一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，該系統為複合絕緣子在靜態載荷、動態拉伸振動載荷和扭轉載荷綜合作用下的疲勞特性研究建立試驗條件。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案:一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述系統包括首尾依次的連接聯接機構、拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和扭轉加載機構分別與基座連接。
[0007]本實用新型提供的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述聯接機構為兩個，兩個所述聯接機構分別水平或者垂直設置在試件的兩側，所述聯接機構包括連接金具和過渡機構。
[0008]本實用新型提供的另一優選的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述靜動態載荷聯合加載機構包括複合動作缸，所述複合動作缸包括靜態加載油缸和動態加載油缸。[0009]本實用新型提供的再一優選的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述扭轉加載機構包括依次連接的轉桶、曲柄和扭轉加載油缸。
[0010]本實用新型提供的又一優選的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述冷卻系統包括冷卻機組。
[0011]本實用新型提供的又一優選的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述測控系統包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉換器和與CPU相連的A/D轉化器；所述D/A轉換器為2個，其中一個所述D/A轉換器與所述靜態加載油缸連接，另一個所述D/A轉換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態加載油缸連接，所述動態加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉換器連接；所述A/D轉換器還與所述拉力傳感器連接。
[0012]本實用新型提供的又一優選的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述扭轉控制模塊包括CPUl、與CPUl相連的D/A轉換器I和與CPUl相連的A/D轉化器I ;所述D/A轉換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉向軸與所述扭轉加載油缸連接，所述扭轉加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉化器I連接。
[0013]與現有技術相比，本實用新型提供的技術方案有以下優異效果:
[0014]1、本實用新型中通過測控系統、利用電液伺服閥和電磁換向閥的轉換能力，實現在複合絕緣子已經施加靜態載荷的基礎上，疊加頻率可調拉伸振動負荷，同時在疊加頻率可調的正、反兩個方向交變的扭轉載荷，從而大幅削減研究線路複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞特性試驗時間；
[0015]2、本實用新型中靜態拉伸載荷、動態拉壓振動載荷、扭轉載荷可單獨作用，或共同作用，或分別疊加，滿足試驗測試的多樣性；
[0016]3、本實用新型採用這種試驗方法可在更短的時間內，完成高壓輸電領域線路複合絕緣子及與之配套的連接金具在靜態載荷、動態拉伸振動載荷和扭轉載荷共同疊加下的疲勞特性分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的試驗系統示意圖；
[0018]圖2為本實用新型靜動態載荷聯合加載機構示意圖；
[0019]圖3為是本實用新型中扭轉加載機構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型中冷卻系統示意圖；
[0021]圖5為本實用新型中測控系統示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對實用新型作進一步的詳細說明。
[0023]實施例1:
[0024]如圖1-5所示，本例的實用新型的試驗系統包括首尾依次連接的聯接機構1、測試對象、聯接機構2、拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和扭轉加載機構分別與基座連接。在本實用新型中，基座為安裝聯接機構，測試對象，拉力傳感器，靜動態載荷聯合加載機構提供了載體，可提供單路或多路試驗迴路。當採用多路結構時，可進行多隻試品的並行試驗，從而進一步減少試驗周期，並可以開展試驗結果的分散性分析。
[0025]在本實用新型中，兩個所述聯接機構可採用水平或直立方向布置，主要由連接金具、過渡機構等部件組成，用於安裝不同類型的測試對象，分別布置在測試對象的兩側；所述測試對象為各種類型的線路絕緣子和電站電器複合絕緣子及與之配套的連接金具。所述測試對象的長度:800?1500mm。
[0026]所述拉力傳感器為試驗對象上的測力裝置，串聯在整個試驗系統，拉力測試結果傳輸至測控系統。
[0027]所述靜動態載荷聯合加載機構包括複合動作缸,所述複合動作缸包括靜態加載油缸和動態加載油缸，其中，靜態加載由複合作動缸中的靜態加載油缸實現，動態加載由複合作動缸中動態加載油缸實現。靜動態載荷聯合加載機構在測試對象上施加沿軸向的拉伸靜態載荷的基礎上，再疊加頻率可調的動態拉伸載荷，是整個動態拉伸疲勞模擬試驗系統的核心部件，主要用於給試驗對象施加一定頻率的交變振動荷載，通過測控系統的編程將振動頻率控制在OHz?75Hz範圍內可調。
[0028]冷卻系統用於靜動態載荷聯合加載機構、扭轉加載系統中的液壓油進行降溫，在液壓油與冷卻系統中的冷卻機組之間通過循環的方式使液壓油的油溫度維持在一個恆定的範圍，從而保證整個試驗系統性能的穩定。
[0029]所述扭轉加載機構包括依次連接的轉桶、曲柄和扭轉加載油缸，可對測試對象施加振動頻率可調的正、反兩個方向交變的扭轉力，並且該振動頻率可通過編程控制或在試驗過程中隨時調節。
[0030]所述測控系統包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉換器和與CPU相連的A/D轉化器；所述D/A轉換器為2個，其中一個所述D/A轉換器與所述靜態加載油缸連接，另一個所述D/A轉換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態加載油缸連接，所述動態加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉換器連接；所述A/D轉換器還與所述拉力傳感器連接。
[0031 ] 所述扭轉控制模塊包括CPUl、與所述CPUl相連的D/A轉換器I和與所述CPUl相連的A/D轉化器I ;所述D/A轉換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉向軸與所述扭轉加載油缸連接，所述扭轉加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉化器I連接。
[0032]所述的試驗系統的試驗方法為:
[0033]( I)通過測控系統在複合絕緣子一端施加沿其軸向的靜態拉力；
[0034](2)通過測控系統在所述複合絕緣子一端施加頻率可調的動態拉力；
[0035](3)通過測試系統在複合絕緣子的另一端施加頻率可調的扭轉拉力。
[0036]測控系統利用電液伺服閥的快速轉換能力，通過電磁換向閥和複合作動缸中的動態加載油缸，在已經施加靜態載荷的基礎上再在複合絕緣子的一端疊加實現頻率從零到幾十赫茲的可調動態載荷，並且該振動頻率可通過測控系統中的編程控制在OHz?75Hz，動態載荷控制範圍=OkN?IOkN;所述靜態載荷控制範圍:0kN?150kN，並在試驗過程中可以隨時調節。
[0037]測控系統利用電液伺服閥控制轉向軸，在複合絕緣子的另一端再進一步疊加實現頻率從零到幾赫茲的可調扭轉載荷，並且該振動頻率可通過測控系統中的編程控制在OHz?2Hz，扭轉角度範圍為±15°，並在試驗過程中可以隨時調節。所述測控系統主要用於接收拉力傳感器、位移傳感器和壓力傳感器的反饋數據，控制靜動態載荷聯合加載機構、扭轉加載系統和冷卻系統的工作狀態；控制拉伸振動疲勞試驗的拉伸振動頻率、試驗時間等關鍵參數，控制扭轉加載系統的拉伸振動頻率、試驗時間等關鍵參數，並可對各試驗參數編程控制或實時調整。所述試驗方法中，以上三種載荷同時施加，動態拉伸振動的次數與導線微風振動試驗的次數選取一致，而扭轉的次數按動態拉伸振動次數的十分之一到二十分之一的範圍選取。
[0038]採用以上試驗系統，完成線路複合絕緣子在靜態載荷與拉伸振動載荷和扭轉載荷共同作用下的綜合疲勞特性研究。
[0039]最後應該說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，所述複合絕緣子包括線路複合絕緣子和電站電器複合絕緣子，其特徵在於:所述系統包括首尾依次連接的聯接機構、拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構、冷卻系統和扭轉加載機構分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和扭轉加載機構分別與基座連接。
2.如權利要求1所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述聯接機構為兩個，兩個所述聯接機構分別水平或者垂直設置在試件的兩側，所述聯接機構包括連接金具和過渡機構。
3.如權利要求2所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述靜動態載荷聯合加載機構包括複合動作缸，所述複合動作缸包括靜態加載油缸和動態加載油缸。
4.如權利要求3所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述扭轉加載機構包括依次連接的轉桶、曲柄和扭轉加載油缸。
5.如權利要求4所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述冷卻系統包括冷卻機組。
6.如權利要求5所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述測控系統包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉換器和與CPU相連的A/D轉化器；所述D/A轉換器為2個，其中一個所述D/A轉換器與所述靜態加載油缸連接，另一個所述D/A轉換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態加載油缸連接，所述動態加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉換器連接；所述A/D轉換器還與所述拉力傳感器連接。
7.如權利要求6所述的一種複合絕緣子拉伸振動及扭轉的綜合疲勞試驗系統，其特徵在於:所述扭轉控制模塊包括CPUl、與CPUl相連的D/A轉換器I和與CPUl相連的A/D轉化器I ;所述D/A轉換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉向軸與所述扭轉加載油缸連接，所述扭轉加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉化器I連接。
【文檔編號】G01N3/32GK203572727SQ201320780367
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】李慶峰, 高海峰, 孫寶川, 殷禹, 宿志一, 魏傑, 李旭東, 鄧桃 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 北京樂冶液壓氣動設備技術有限公司