一種模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統及其方法與流程

本發明涉及電力檢測技術領域，特別是一種模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統及其方法。

背景技術：

電纜在運行過程中受電、熱、機械、化學等因素的作用會發生老化。尤其在隧道內，由于環境惡劣，電纜工作時線路損耗等原因，使主干電纜和其他一些重要位置電纜的橡膠絕緣材料長時間處于較高的溫度狀態，電纜更易產生老化現象，最終導致電纜失效釀成火災事故。由于缺乏有效的電纜壽命估計方法，為防止電纜的老化起火，目前對地鐵車輛電纜一般都定期更換，這種方法具有很大的盲目性。

已有的研究多是圍繞電纜特定狀況特定故障類型來展開，而未考慮電纜運行中整體緩慢老化帶來壽命縮短問題，有可能出現電纜未老化或一定范圍老化但未達到更換的程度而被更換的情況，造成材料巨大浪費；另一種情況是電纜已經老化到須更換的程度卻因未到達更換周期而延期更換，這種情況后果更加嚴重，可能造成重大安全事故。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種實用性強、精確度高的模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統及其方法，從而預估電纜處在不同熱老化狀態下的電纜剩余壽命。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統，包括電纜加速老化模塊、電纜式樣處理模塊、電纜拉伸模塊、拉伸數據采集模塊，其中：

電纜加速老化模塊，用于對地鐵車輛原始電纜進行高溫處理以加速老化；

電纜式樣處理模塊，用于將地鐵車輛老化后電纜處理成標準的啞鈴式樣；

電纜拉伸模塊，將電纜式樣處理模塊處理后的標準啞鈴式樣在水平軸上進行拉伸；

拉伸數據采集模塊，將電纜拉伸模塊的拉伸數據進行實時采集，并記錄拉伸式樣斷裂時的位移變化量。

優選地，所述電纜加速老化模塊包括加速老化烘箱，所述加速老化烘箱對地鐵車輛原始電纜分別進行150℃加速老化、165℃加速老化、180℃加速老化。

優選地，所述電纜式樣處理模塊包括啞鈴型式樣切片刀，所述啞鈴型式樣切片刀將電纜老化后的式樣制備成啞鈴式樣，啞鈴式樣中間標記線間距為22mm。

優選地，所述電纜拉伸模塊包括電纜水平拉伸儀、電纜水平夾具，所述電纜水平夾具將老化后的電纜啞鈴型式樣兩端水平固定，電纜水平拉伸儀對已固定的電纜式樣進行水平拉伸。

優選地，所述拉伸數據采集模塊包括拉伸數據采集器、上位機數據處理模塊；所述拉伸數據采集器對電纜拉伸過程中的力學信號、位移信號進行實時數據采集，上位機數據處理模塊將拉伸數據采集器所采集的數據進行處理，并繪制電纜拉伸力與拉伸位移的變化曲線。

一種模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗方法，包括以下步驟：

步驟1，電纜加速老化：電纜加速老化模塊對地鐵車輛原始電纜進行高溫加速老化處理；

步驟2，電纜標準式樣制備：電纜式樣處理模塊將電纜加速老化模塊老化后的電纜制備成標準啞鈴式樣；

步驟3，電纜式樣拉伸：電纜拉伸模塊將電纜式樣處理模塊處理后的標準電纜式樣進行水平固定和水平拉伸；

步驟4，電纜拉伸數據采集：拉伸數據采集模塊對電纜拉伸模塊拉伸時的力學數據、位移數據進行實時采集，并將采集的數據保存至上位機數據處理模塊，以繪制電纜拉伸力與拉伸位移的變化曲線。

優選地，步驟1所述電纜加速老化，具體為：電纜加速老化模塊對地鐵車輛原始電纜分別進行150℃加速老化、165℃加速老化、180℃加速老化。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)通過借助模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗方法，來準確預估不同老化程度下地鐵車輛電纜剩余壽命變化趨勢；(2)為軌道車輛電纜的加速模擬老化和電纜老化程度評估提供了高效、準確的分析方法；(3)通過模擬加速老化方法分析電纜處在不同熱老化狀態下的電纜剩余壽命，對于電纜預防性更換具有重要指導意義。

附圖說明

圖1為本發明模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統的結構示意圖。

具體實施方式

以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

結合圖1，本發明提模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗系統，包括電纜加速老化模塊、電纜式樣處理模塊、電纜拉伸模塊、拉伸數據采集模塊，其中：

電纜加速老化模塊，用于對地鐵車輛原始電纜進行高溫處理以加速老化；

電纜式樣處理模塊，用于將地鐵車輛老化后電纜處理成標準的啞鈴式樣；

電纜拉伸模塊，將電纜式樣處理模塊處理后的標準啞鈴式樣在水平軸上進行拉伸；

拉伸數據采集模塊，將電纜拉伸模塊的拉伸數據進行實時采集，并記錄拉伸式樣斷裂時的位移變化量。

優選地，所述電纜加速老化模塊包括加速老化烘箱，所述加速老化烘箱對地鐵車輛原始電纜分別進行150℃加速老化、165℃加速老化、180℃加速老化。

優選地，所述電纜式樣處理模塊包括啞鈴型式樣切片刀，所述啞鈴型式樣切片刀將電纜老化后的式樣制備成啞鈴式樣，啞鈴式樣中間標記線間距為22mm。參照GB/T11026.1.2003，對于破壞性實驗，試樣數量(N)可按下式計算出：

N＝a*b

其中，a為每一實驗組內在同一個溫度下暴露相同時間的試樣個數，b為相同溫度下做實驗操作的次數。

優選地，所述電纜拉伸模塊包括電纜水平拉伸儀、電纜水平夾具，所述電纜水平夾具將老化后的電纜啞鈴型式樣兩端水平固定，所述電纜拉伸模塊的水平夾具邊緣與電纜式樣處理模塊處理后的標準式樣的標記線重合；電纜水平拉伸儀對已固定的電纜式樣進行水平拉伸，拉伸速度為5mm/min。。

優選地，所述拉伸數據采集模塊包括拉伸數據采集器、上位機數據處理模塊；所述拉伸數據采集器對電纜拉伸過程中的力學信號、位移信號進行實時數據采集，并記錄拉伸式樣斷裂時的位移變化量。上位機數據處理模塊將拉伸數據采集器所采集的數據進行處理，并繪制電纜拉伸力與拉伸位移的變化曲線。

本發明模擬地鐵車輛電纜加速老化的實驗方法，包括以下步驟：

步驟1，電纜加速老化：

電纜加速老化模塊對地鐵車輛原始電纜分別進行150℃加速老化、165℃加速老化、180℃加速老化。

步驟2，電纜標準式樣制備：

電纜式樣處理模塊將電纜加速老化模塊老化后的電纜制備成標準啞鈴式樣。

步驟3，電纜式樣拉伸：

電纜拉伸模塊將電纜式樣處理模塊處理后的標準電纜式樣進行水平固定和水平拉伸，拉伸夾具邊緣與標準式樣的標記線重合。

步驟4，電纜拉伸數據采集：

拉伸數據采集模塊對電纜拉伸模塊拉伸時的力學數據、位移數據進行實時采集，將采集的數據保存至上位機軟件中，繪制電纜拉伸力與拉伸位移的變化曲線。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。