CN102331375A - 一种热机试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热机试验装置，由热机试验系统机架总成、高低温交变试验系统、力学试验系统和总控制系统组成，热机试验系统机架总成由主架体部分、减速机部分、传动部分和工件固定盘部分依次电连接组成；高低温交变试验系统由温湿度监视控制系统、制冷系统、加热系统和温湿度检测系统组成；力学试验系统由加力监视控制系统、PLC、伺服控制器、伺服电机、减速机和力传感器组成；总控制系统由液晶触摸屏、信号处理部分和电器柜部分组成。本发明的热机试验装置，与目前国内使用的热机试验装置相比，功能多样化，可以进行电力避雷器和电力绝缘子的热机试验外，还能对部分产品进行高低温循环试验、机械试验，实现了一台装置多用途。

Description

一种热机试验装置

技术领域

本发明涉及一种热机试验装置，特别涉及一种适用于电力避雷器、电力绝缘子热机试验用试验装置，也可以适用于部分产品的冷热循环试验和机械试验用的热机试验装置。

背景技术

根据国家标准GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定，交流无间隙金属氧化物避雷器的型式试验必须进行热机试验，该试验要求是将避雷器放置在高低温度范围是-40℃至+60℃的环境里，持续时间共为96h，温度变化循环包括两个48小时的冷热循环，冷热阶段的温度分别至少保持16小时。同时在高低温持续的96h内，需要施加机械负荷，施加机械符合的要求是，施加一定的机械力，但施加方向每24小时变化一次，共变化4次。

现有的热机试验装置通常功能单一，只能满足某一方面的试验要求，例如申请号为200420055772.7的实用新型专利《一种热机械疲劳试验机的加热装置》，介绍一种热机械疲劳试验机的加热装置，具体为一种能够在疲劳试验过程中对试样进行变温加热的装置。试样上粘有应变仪、热电偶,应变仪、热电偶与数字控制器相连，应变仪、热电偶采集试样的温度及应变信号输送给数字控制器，通过数字控制器转换成数字信号后，输出传给计算机，计算机的控制信号经数字控制器输出分两路，一路经并联的开关、继电器后，再与高频感应加热电源串联，另一路经并联的开关、继电器后，再与高频感应加热电源并联。

然而该实用新型的主要目的是拓宽了变温热机械疲劳试验机的试验范围，其功能单一，只能实现在疲劳试验过程中试样进行变温加热的目的。现有技术也没有见到既可以用于电力避雷器热机试验用，也可以用于电力绝缘子的热机试验用的热机试验装置。

有鉴于此，有必要提供一种既可适用于电力避雷器、电力绝缘子热机试验用，也可以适用于部分产品的冷热循环试验和机械试验用的热机试验装置。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术的热机试验装置功能单一的缺点，提供一种新的热机试验装置，该装置可以用于电力避雷器热机试验用，也可以用于电力绝缘子的热机试验用，同时还可以作为部分产品的冷热循环试验和机械试验用，实现交流无间隙金属氧化物避雷器在施加一定机械力的情况下，进行国家标准GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》要求的热机试验，具备一台设备实现电力避雷器、电力绝缘子等多种产品的多功能试验作用。

本发明的技术方案是：一种热机试验装置，由热机试验系统机架总成、高低温交变试验系统、力学试验系统和总控制系统组成，其特征在于：

热机试验系统机架总成由主架体部分、减速机部分、传动部分和工件固定盘部分依次电连接组成，主架体部分给高低温交变试验系统和力学试验系统提供安装平台；工件固定盘用于安放试验产品，同时对试验产品加以固定；减速机及传动部分用于使工件固定盘可以旋转，调整试验产品的位置和方向；

高低温交变试验系统由温湿度监视控制系统、制冷系统、加热系统和温湿度检测系统组成，制冷系统由制冷压缩机来实现对试验产品降温和制冷；加热系统通过加热器组来实现对试验产品进行加热；温湿度检测系统采用温度探头和湿度探头作为传感器，其信号传输给温湿度监视控制系统，形成闭环反馈控制系统；温湿度监视控制系统根据信号来控制制冷或制热系统的停止与运行；

力学试验系统由加力监视控制系统、PLC、伺服控制器、伺服电机、减速机和力传感器组成；伺服电机和减速机通过电气连接方式来实现力的施加，两者组合使用以实现变频调速；力传感器负责测量施加在试验产品上的力的大小，力传感器得到的信号传送给加力监视控制系统和PLC，由PLC得到传感器的信号后，进行分析和处理，给出相应的指令来控制伺服控制器；伺服控制器控制伺服电机，伺服电机来实现施加机械力的大小； 

总控制系统由液晶触摸屏、信号处理部分和电器柜部分组成，液晶触摸屏提供显示及指令输入功能，由液晶触摸屏输入不同的数据来给出指令；信号处理部分采用可编程控制器作为中央处理器，其功能是控制高低温交变试验系统和力学试验系统的工作；电器柜部分为液晶触摸屏和信号处理部分提供电源和物理平台，将液晶触摸屏和信号处理部分整和在一起。

如上所述的热机试验装置，其特征在于，所述热机试验系统机架总成的主架体部分包括箱门及箱体，箱门外壳材料采用冷轧钢板，同时采用静电喷塑处理；箱门的密封采用精制硅橡胶；箱门及箱体内壁材料采用进口SUS304材质。

如上所述的热机试验装置，其特征在于，所述箱门及箱体内壁还设置有一层超细玻璃纤维材料以实现保温。

如上所述的热机试验装置，其特征在于，所述总控制系统的信号处理部分配备数字I/O模块和模拟I/O模块，具有PID运算控制器功能。

本发明的有益效果是：本发明的热机试验装置，与目前国内使用的热机试验装置相比，功能更加多样化，除了可以进行电力避雷器和电力绝缘子的热机试验外，还能对部分产品进行高低温循环试验、机械试验，实现了一台装置多用途，节省了资源，性价比高。在技术实现上，采用了国际先进的变频调速技术，使得机械部分，更加平稳、精确的控制机械力，提高试验的精确度，避免了机械力施加不准确，对产品的考核不到位的缺点。此外，该试验装置箱门外壳材料采用冷轧钢板，同时采用静电喷塑处理，更显光洁、美观；箱门密封采用精制硅橡胶，优点是在高、低温下不存在老化及硬化现象；箱门及箱体内壁材料采用进口SUS304材质，还设置有一层超细玻璃纤维材料，保证箱体内部温度恒定。

 

附图说明

图1是本发明实施例的热机试验装置结构框图。

图2是本发明实施例的热机试验装置的高低温交变试验系统框图。

图3是本发明实施例的热机试验装置的力学试验系统框图。

 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，是本发明实施例提供的一种热机试验装置结构框图。本发明提供的一种热机试验装置，它由热机试验系统机架总成、高低温交变试验系统、力学试验系统和总控制系统四大部分组成。总控制系统负责控制高低温交变试验系统和力学试验系统的工作。高低温交变试验系统和力学试验系统是两套独立试验系统，两套独立试验系统可以同时工作，也可以独立工作。

热机试验系统机架总成由主架体部分、减速机部分、传动部分和工件固定盘部分依次电连接组成，主要作用是给高低温交变试验系统和力学试验系统提供安装平台，让被试验的产品可以稳当的安放，同时对试验产品加以固定，工件固定盘可以旋转，调整试验产品的位置和方向。主架体部分包括箱门及箱体，箱门外壳材料采用冷轧钢板，同时采用静电喷塑处理，更显光洁、美观；箱门密封采用精制硅橡胶，优点是在高、低温下不存在老化及硬化现象；箱门及箱体内壁材料采用进口SUS304材质，亦即：日本304不锈钢；箱门和箱体内壁还设置有一层超细玻璃纤维材料以保证箱体内部温度。

如图2所示，高低温交变试验系统由温湿度监视控制系统、制冷系统、加热系统和温湿度检测系统组成。制冷系统主要由制冷压缩机来实现，作用是对试验产品降温和制冷。加热系统通过加热器组来实现，作用是对试验产品进行加热，达到预期的温度。温湿度监视控制系统主要控制制冷或制热系统的停止与运行，温湿度检测系统用温度探头和湿度探头作为传感器，其信号传输给温湿度监视控制系统，形成闭环反馈控制系统，温湿度监视控制系统根据信号来控制制冷或制热系统的停止与运行。

如图3所示，力学试验系统由加力监视控制系统、PLC、伺服控制器、伺服电机、减速机和力传感器六部分组成。伺服电机和减速机通过电气连接方式来实现力的施加，以上两者组合使用可以实现变频调速，具备调速均匀和控制精准的优点。力传感器主要负责测量施加在试验产品上的力的大小，力传感器得到的信号传送给加力监视控制系统和PLC（可编程逻辑电路），由PLC得到传感器的信号后，进行分析和处理，给出相应的指令来控制伺服控制器，由伺服控制器控制伺服电机，伺服电机来实现施加机械力的大小。力学试验系统可以对试验产品进行拉力试验和弯曲试验，拉力试验和弯曲试验的不同点在于对试验产品的施加力的方向不同，拉力试验是在垂直方向施加力，弯曲试验是在水平方向施加力。

总控制系统协调和控制高低温交变试验系统和力学试验系统的工作，其功能相当于电脑的CPU。总控制系统由液晶触摸屏、信号处理部分和电器柜部分组成。液晶触摸屏是命令的输入端，根据相应的要求输入不同的数据来给出指令，输入界面采用全中文显示，输入方便简单。信号处理部分的内部控制采用德国SIEMENS公司产S7系列可编程控制器作为中央处理器的控制仪，配备数字I/O模块和模拟I/O模块，具有PID运算控制器功能，具有可将温度变化条件立即修正，使温度控制更为精确稳定。信号处理部分的功能是根据要求控制高低温交变试验系统和力学试验系统的工作。信号处理部分所采用的控制器本身可以存储2个月的数据，通过USB接口的读卡器，可以将数据下载在USB中，并可通过计算机通讯接口输出直接打印机打印输出。电器柜部分为液晶触摸屏和信号处理部分提供电源和物理平台，合理美观的将液晶触摸屏和信号处理部分整和在一起。

本发明实施例的工作过程是：

现以一只110kV系统用避雷器举例说明其工作过程。第一步，将避雷器放置于热机试验设备的工件固定盘上，将钢绳连上避雷器法兰部，关闭箱门。第二步，在机械的程序设定界面，选择“弯曲试验”选项，可以进行机械力的相关设定，设定力值处输入10kN，测力传感器处输入10kN，最大力值处输入15kN，设定时间处输入96h，0min，保持时间处输入96h，0min，表明该机械力施加为10kN，1小时，试样名称处输入避雷器，试验单位处输入研究所，以上输入全部完成后，点击开始试验，此时机械力缓慢、平稳、精确的施加到避雷器上。第三步，在温度的程序设定界面选择程式设定，进行温度的相关设定，在01段，设定温度60，时间24h，在02段，设定温度-30，时间24h，在03段，设定温度60，时间24h，在04段，设定温度-30，时间24h，设定好后，表明从60℃开始维持24h后，温度下降至-30℃，保持24h，然后温度升高至60℃，保持24h，最后温度下降至-30℃，保持24h，一共保持96h，试验结束。

Claims (4)

1.一种热机试验装置，由热机试验系统机架总成、高低温交变试验系统、力学试验系统和总控制系统组成，其特征在于：

热机试验系统机架总成由主架体部分、减速机部分、传动部分和工件固定盘部分依次电连接组成，主架体部分给高低温交变试验系统和力学试验系统提供安装平台；工件固定盘用于安放试验产品，同时对试验产品加以固定；减速机及传动部分用于使工件固定盘可以旋转，调整试验产品的位置和方向；

高低温交变试验系统由温湿度监视控制系统、制冷系统、加热系统和温湿度检测系统组成，制冷系统由制冷压缩机来实现对试验产品降温和制冷；加热系统通过加热器组来实现对试验产品进行加热；温湿度检测系统采用温度探头和湿度探头作为传感器，其信号传输给温湿度监视控制系统，形成闭环反馈控制系统；温湿度监视控制系统根据信号来控制制冷或制热系统的停止与运行；

力学试验系统由加力监视控制系统、PLC、伺服控制器、伺服电机、减速机和力传感器组成；伺服电机和减速机通过电气连接方式来实现力的施加，两者组合使用以实现变频调速；力传感器负责测量施加在试验产品上的力的大小，力传感器得到的信号传送给加力监视控制系统和PLC，由PLC得到传感器的信号后，进行分析和处理，给出相应的指令来控制伺服控制器；伺服控制器控制伺服电机，伺服电机来实现施加机械力的大小； 

总控制系统由液晶触摸屏、信号处理部分和电器柜部分组成，液晶触摸屏提供显示及指令输入功能，由液晶触摸屏输入不同的数据来给出指令；信号处理部分采用可编程控制器作为中央处理器，其功能是控制高低温交变试验系统和力学试验系统的工作；电器柜部分为液晶触摸屏和信号处理部分提供电源和物理平台，将液晶触摸屏和信号处理部分整和在一起。

2.根据权利要求1所述的热机试验装置，其特征在于，所述热机试验系统机架总成的主架体部分包括箱门及箱体，箱门外壳材料采用冷轧钢板，同时采用静电喷塑处理；箱门的密封采用精制硅橡胶；箱门及箱体内壁材料采用进口SUS304材质。

3.根据权利要求2所述的热机试验装置，其特征在于，所述箱门及箱体内壁还设置有一层超细玻璃纤维材料以实现保温。

4.根据权利要求1所述的热机试验装置，其特征在于，所述总控制系统的信号处理部分配备数字I/O模块和模拟I/O模块，具有PID运算控制器功能。

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