絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統及其方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及高壓輸變電領域，更具體涉及一種絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統及其方法。
【背景技術】
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[0002]在高壓輸電領域，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，并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，一般情況線路絕緣子會承受沿其軸向的恒定拉力，而在特殊條件下，絕緣子沿其軸向的拉力可能會出現時大時小的變化，這種振動蠕變可能導致線路絕緣子的機械可靠性下降。現有的絕緣子拉伸疲勞試驗大多在傳統的拉力試驗機上直接進行或簡單改造后進行，通過傳統拉力試驗系統中的可編程控制系統，實現沿絕緣子軸向交變的拉力，但這種模擬試驗會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，并且試驗程序一旦確定，則振動頻率不可調節。本發明提出的試驗系統可以使該振動頻率在試驗過程中隨時調節。采用這種試驗方法可在更短的時間內，完成高壓輸電領域各類型線路絕緣子和連接金具在動態拉伸載荷下的疲勞特性分析。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的是提供一種絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統及其方法，本發明可在短時間內，完成高壓輸電領域各類型線路絕緣子和連接金具在動態拉伸載荷下的疲勞特性分析。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述系統包括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和冷卻系統；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構和冷卻系統分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和聯接結構分別與基座連接。
[0005]本發明提供的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，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。
[0006]本發明提供的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述測試對象為線路絕緣子及與之配套的連接金具。
[0007]本發明提供的另一優選的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述靜動態載荷聯合加載機構包括復合動作缸，所述復合動作缸包括靜態加載油缸和動態加載油缸。
[0008]本發明提供的又一優選的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述冷卻系統包括冷卻機組；所述冷卻機組通過循環方式控制油缸中液壓油油溫。
[0009]本發明提供的又一優選的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述測控系統包括工控機和與所述工控機相連的振動控制模塊，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。
[0010]本發明提供的又一優選的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其中一個所述聯接機構與所述基座連接。
[0011]本發明提供的所述試驗系統的試驗方法，
[0012](I)通過測控系統在絕緣子一端施加沿其軸向的靜態拉力；
[0013](2)通過測控系統在所述絕緣子一端施加頻率可調的動態拉力。
[0014]由于采用了上述技術方案，本發明得到的有益效果是:
[0015]1、本發明中通過測控系統、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從而大幅削減研究線路絕緣子拉伸振動疲勞特性試驗時間；
[0016]2、本發明采用這種試驗方法加速線路絕緣子和與之配套的連接金具的機械疲勞特性，從而分析線路絕緣子和連接金具在長期運行的可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的試驗系統示意圖；
[0018]圖2為本發明靜動態載荷聯合加載機構示意圖；
[0019]圖3為本發明中冷卻系統示意圖；
[0020]圖4為本發明中測控系統示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對發明作進一步的詳細說明。
[0022]實施例1:
[0023]如圖1-4所示，本例的發明的試驗系統包括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和冷卻系統；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構和冷卻系統分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和聯接機構I分別與基座連接。在本發明中，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回路。當采用多路結構時，可進行多只試品的并行試驗，從而進一步減少試驗周期，并可以開展試驗結果的分散性分析。
[0024]在本發明中，兩個所述聯接機構可采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，用于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及與之配套的連接金具。所述測試對象的長度:800?1500mmo
[0025]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。
[0026]所述靜動態載荷聯合加載機構包括復合動作缸,所述復合動作缸包括靜態加載油缸和動態加載油缸，其中，靜態加載由復合作動缸中的靜態加載油缸實現，動態加載由復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，主要用于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范圍內可調。
[0027]冷卻系統用于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恒定的范圍，從而保證整個試驗系統性能的穩定。
[0028]所述測控系統包括工控機和與所述工控機相連的振動控制模塊，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。
[0029]所述的試驗系統的試驗方法為:
[0030]( I)通過測控系統在絕緣子一端施加沿其軸向的靜態拉力；
[0031](2)通過測控系統在所述絕緣子一端施加頻率可調的動態拉力。
[0032]測控系統利用電液伺服閥的快速轉換能力，通過電磁換向閥和復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復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，并且該振動頻率可通過測控系統中的編程控制在OHz?75Hz，動態載荷控制范圍:0kN?1kN;所述靜態載荷控制范圍:0kN?150kN，并在試驗過程中可以隨時調節。
[0033]所述測控系統主要用于接收拉力傳感器和位移傳感器的反饋數據，控制靜動態載荷聯合加載機構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并可對各試驗參數編程控制或實時調整。所述試驗方法中，動態拉伸連續振動的次數應不小于1000萬次。
[0034]采用以上試驗系統，完成線路絕緣子在靜態載荷與拉伸振動載荷共同作用下的綜合疲勞特性研究。
[0035]最后應該說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求范圍當中。
【主權項】
1.絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，所述絕緣子為線路絕緣子，其特征在于:所述系統包括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和冷卻系統；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構和冷卻系統分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和聯接機構分別與基座連接。
2.如權利要求1所述的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其特征在于: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1所述的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其特征在于:所述靜動態載荷聯合加載機構包括復合動作缸，所述復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所述的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其特征在于:所述冷卻系統包括冷卻機組；所述冷卻機組通過循環方式控制所述油缸中液壓油油溫。
5.如權利要求1所述的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其特征在于:所述測控系統包括工控機和與所述工控機相連的振動控制模塊，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。
6.如權利要求2所述的絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統，其特征在于:其中一個所述聯接機構與所述基座連接。
7.如權利要求1所述的試驗系統的試驗方法，其特征在于: (1)通過測控系統在絕緣子一端施加沿其軸向的靜態拉力； (2)通過測控系統在所述絕緣子一端施加頻率可調的動態拉力。
【專利摘要】本發明涉及絕緣子及其連接金具動態拉伸疲勞模擬試驗系統及其方法，所述系統包括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和冷卻系統；所述拉力傳感器、靜動態載荷聯合加載機構和冷卻系統分別與測控系統連接；所述靜動態載荷聯合加載機構和聯接結構分別與基座連接。本系統通過測控系統在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，為絕緣子在靜態載荷和動態拉伸振動載荷作用下的疲勞特性研究建立試驗條件。
【IPC分類】G01M13-00
【公開號】CN104677610
【申請號】CN201310632593
【發明人】高海峰, 李慶峰, 孫寶川, 殷禹, 宿志一, 魏杰, 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
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月2日