CN104198358B - 复合材料电杆多因子加速老化实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料电杆多因子加速老化实验装置，包括老化实验室，老化实验室顶面分别设有水喷头和酸碱盐喷雾器，老化实验室侧壁上分别设有臭氧发生器、紫外灯、高低温湿热器和拉力机，拉力机的动作端连有牵引杆，牵引杆上设有测力计，老化实验室内对应安装待测复合材料电杆的位置布置有重物、导线、纵向应变光栅、环向应变光栅以及分别与测力计、纵向应变光栅和环向应变光栅电连接的信号检测处理器。本发明通过水喷头、酸碱盐喷雾器、臭氧发生器、紫外灯、高低温湿热器、拉力机、重物和导线相互配合综合模拟各种自然环境，这样能更全面准确地测试出复合材料电杆的性能。适用于杆塔的测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种电杆老化实验装置，特别是涉及一种复合材料电杆多因子加速老化实验装置。
背景技术
随着新材料的快速发展，复合材料电杆应运而生，其可解决传统电杆质量大、运输安装及维护困难、闪络事故率高等问题，广受关注。为保证复合材料电杆的安全长时间运行，须对户外使用的复合材料电杆进行的耐侯老化性能测试。
目前，针对复合材料电杆的老化实验，一般仅模拟一种或两种外界条件进行老化行为实验，这种老化实验虽然能在一定程度上测试复合材料电杆的性能，但户外使用的复合材料电杆在实际运行时，其面临的是多种外界条件共同作用下的老化过程，其老化速度较1—2种条件更为恶劣。具体地，在自然环境下，复合材料电杆运行过程中会长期面临各种外界因素的侵蚀，较为严重的因素有大气环境下高湿气、高低温交替、紫外光线辐射、臭氧和酸雨等，随时间的增加，复合材料电杆杆身老化将持续进行；与此同时，导线的风偏、舞动，也会使复合材料电杆杆身长期处在摇摆状态中，从而引起复合材料电杆杆身应力松弛疲劳老化；此外，高压导线周围的强电磁场还会诱使材料中极性基团产生极化趋势，影响材料使用稳定性，加速材料老化。
因此，现有的老化实验并不能全面地测试出复合材料电杆的性能，这样，为复合材料电杆的后续使用带来了安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种可全面地测试出复合材料电杆性能的复合材料电杆多因子加速老化实验装置。
为了实现以上目的，本发明提供的一种复合材料电杆多因子加速老化实验装置，包括老化实验室，所述老化实验室的顶面分别设有用于模拟雨水环境的水喷头和用于配合水喷头模拟酸雨环境的酸碱盐喷雾器，所述老化实验室侧壁上分别设有用于模拟臭氧环境的臭氧发生器、用于模拟紫外光线辐射环境的紫外灯和用于模拟高低温交替环境的高低温湿热器，所述老化实验室侧壁上还设有拉力机，所述拉力机的动作端连接有用于连接待测复合材料电杆的牵引杆，所述牵引杆上设有测力计，所述老化实验室内对应安装所述待测复合材料电杆的位置布置有模拟横担挂线重量的重物、可连通外界高压的导线、用于测量所述待测复合材料电杆纵向应变的纵向应变光栅、用于测量所述待测复合材料电杆环向应变的环向应变光栅以及分别与所述测力计、纵向应变光栅和环向应变光栅电连接的信号检测处理器。通过水喷头、酸碱盐喷雾器、臭氧发生器、紫外灯、高低温湿热器、拉力机、重物和导线相互配合综合模拟各种自然环境，这样能更全面准确地测试出复合材料电杆的性能，结构简单且操作方便。
在上述方案中，所述水喷头和酸碱盐喷雾器相互交错均匀布置在所述老化实验室的顶面上，这样能更真实地模拟自然环境。
在上述方案中，所述臭氧发生器、紫外灯和高低温湿热器相互交错均匀布置在所述老化实验室的侧壁上，这样能更真实地模拟自然环境。
在上述方案中，实验时，所述导线一端通过绝缘子挂接在所述待测复合材料电杆的横担上，所述导线另一端接一相高压，用于模拟高压强电磁场环境。
在上述方案中，所述牵引杆与所述待测复合材料电杆相连的一端设有固定金具。
在上述方案中，本老化试验装置还包括PLC控制器，所述水喷头的控制电路、酸碱盐喷雾器的控制电路、臭氧发生器的控制电路、紫外灯的控制电路、高低温湿热器的控制电路和拉力机的控制电路分别与所述PLC控制器相连。通过加设的所述PLC控制器能实现本老化实验装置的自动化，简化实验操作。
本发明与现有技术对比，充分显示其优越性在于：
1、通过水喷头、酸碱盐喷雾器、臭氧发生器、紫外灯、高低温湿热器、拉力机、重物和导线相互配合综合模拟各种自然环境，这样能更全面准确地测试出复合材料电杆的性能，结构简单且操作方便；
2、通过将所述水喷头和酸碱盐喷雾器相互交错均匀布置，并将所述臭氧发生器、紫外灯和高低温湿热器也相互交错均匀布置，这样能更真实地模拟自然环境；
3、通过加设的所述PLC控制器能实现本老化实验装置的自动化，简化实验操作。
本发明具有测试更全面更准确，结构简单且操作方便等优点。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图；
图2为纵向应变光栅和环向应变光栅的安装示意图。
图中，老化实验室1，水喷头2，酸碱盐喷雾器3，PLC控制器4，臭氧发生器5，紫外灯6，高低温湿热器7，拉力机8，牵引杆9，测力计10，重物11，导线12，纵向应变光栅13，环向应变光栅14，信号检测处理器15，待测复合材料电杆16，固定金具17。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例公开了一种复合材料电杆多因子加速老化实验装置，包括老化实验室1，所述老化实验室1的顶面分别设有用于模拟雨水环境的水喷头2和用于配合水喷头2模拟酸雨环境的酸碱盐喷雾器3，所述老化实验室1侧壁上分别设有用于模拟臭氧环境的臭氧发生器5、用于模拟紫外光线辐射环境的紫外灯6和用于模拟高低温交替环境的高低温湿热器7，所述老化实验室1侧壁上还设有拉力机8，所述拉力机8的动作端连接有用于连接待测复合材料电杆16的牵引杆9，所述牵引杆9上设有测力计10，所述老化实验室1内对应安装所述待测复合材料电杆16的位置布置有模拟横担挂线重量的重物11、可连通外界高压的导线12、用于测量所述待测复合材料电杆16纵向应变的纵向应变光栅13、用于测量所述待测复合材料电杆16环向应变的环向应变光栅14以及分别与所述测力计10、纵向应变光栅13和环向应变光栅14电连接的信号检测处理器15。通过水喷头2、酸碱盐喷雾器3、臭氧发生器5、紫外灯6、高低温湿热器7、拉力机8、重物11和导线12相互配合综合模拟各种自然环境，这样能更全面准确地测试出复合材料电杆的性能，结构简单且操作方便。
上述水喷头2和酸碱盐喷雾器3相互交错均匀布置在所述老化实验室1的顶面上，这样能更真实地模拟自然环境。所述臭氧发生器5、紫外灯6和高低温湿热器7相互交错均匀布置在所述老化实验室1的侧壁上，这样能更真实地模拟自然环境。
实验时，所述导线12一端通过绝缘子挂接在所述待测复合材料电杆16的横担上，所述导线12另一端接一相高压，用于模拟高压强电磁场环境。所述牵引杆9通过固定金具17与所述待测复合材料电杆16相连。
本老化试验装置还包括PLC控制器4，所述水喷头2的控制电路、酸碱盐喷雾器3的控制电路、臭氧发生器5的控制电路、紫外灯6的控制电路、高低温湿热器7的控制电路和拉力机8的控制电路分别与所述PLC控制器4相连。通过加设的所述PLC控制器4能实现本老化实验装置的自动化，简化实验操作。
本老化试验装置的工作过程如下：
在实验开始前，先将待测复合材料电杆16安装在老化实验室1内，并将纵向应变光栅13和环向应变光栅14分别封装在待测复合材料电杆16的表面上。具体地，参见如图2：在待测复合材料电杆16的背面靠近横担一侧植入纵向应变光栅13，用以实时监测待测复合材料电杆16的纵身应变情况，所有应变光栅通过光纤传导下来，并通过信号线引入到信号检测处理器15上；同时，在塔身的下端附近，沿着环向方向植入环向应变光栅14，用以实时监测待测复合材料电杆16的环向应变情况，所有应变光栅通过光纤传导出来，并通过信号线引入到信号检测处理器15上。
装配好环向应变光栅14和信号检测处理器15后，开始设置PLC控制器4，具体地，预期老化时间5000h，人工加速老化环境可模拟输电杆塔的真实运行环境，拉力机8加载1.0Hz低频摆动应力，模拟塔身风摆情况；水喷头2模拟下雨天气(约1.2L/m2.h)、酸碱盐喷雾器3模拟酸碱盐雾(7kg/m3)、高低温湿热器7模拟高温(50℃)、低温(-30℃)交替和高湿(>90％)自然环境；紫外灯6模拟自然环境下紫外光照射(310nm波长紫外光，光能0.26w/m2/nm)；将导线12接入额定高电压模拟带电运行环境；通过程序控制以上条件，按一定周期(可以是24小时)运行。当然，还可根据实际需要更改各模拟环境的参数。
实验开始后，信号检测处理器15会根据测力计10测出的应力Ft与纵向应变光栅13测出的应变或测力计10测出的应力Ft与环向应变光栅14测出的应变通过计算，并绘制出等温不同时刻杆塔模量保留率曲线，即反应出杆塔老化趋势曲线X。具体地，应变光栅实时监测的杆塔应变为εt(该参数可以是纵向应变光栅13监测出的应变，也可以是环向应变光栅14监测出的应变)，拉力机8提供的应力Ft，由此换算出塔身的实时弹性模量Et。假设加速老化试验过程复合材料制品的截面积S变化忽略，则实时杆塔和横担样品的弹性模量为：
Et＝Ft/εt·S
通过实时监测的杆塔应变εt，换算成监测复合材料杆塔的实时弹性模量变化，从而可以绘制出待测复合材料电杆16的模量变化曲线。同时，按GB/T 3857-2005标准计算出杆塔在不同时刻下模量的值Et与初始模量E0的比值，并绘制出等温不同时刻杆塔模量保留率曲线，即反应出杆塔随老化趋势曲线X(可根据纵向应变光栅13和环向应变光栅14测出的两个参数分别绘制出两条曲线)。
本发明通过水喷头2、酸碱盐喷雾器3、臭氧发生器5、紫外灯6、高低温湿热器7、拉力机8、重物11和导线12相互配合综合模拟各种自然环境，这样能更全面准确地测试出复合材料电杆的性能，结构简单且操作方便；通过将所述水喷头2和酸碱盐喷雾器3相互交错均匀布置，并将所述臭氧发生器5、紫外灯6和高低温湿热器7也相互交错均匀布置，这样能更真实地模拟自然环境；通过加设的所述PLC控制器4能实现本老化实验装置的自动化，简化实验操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复合材料电杆多因子加速老化实验装置，包括老化实验室(1)，其特征在于，所述老化实验室(1)的顶面分别设有用于模拟雨水环境的水喷头(2)和用于配合水喷头(2)模拟酸雨环境的酸碱盐喷雾器(3)，所述老化实验室(1)侧壁上分别设有用于模拟臭氧环境的臭氧发生器(5)、用于模拟紫外光线辐射环境的紫外灯(6)和用于模拟高低温交替环境的高低温湿热器(7)，所述老化实验室(1)侧壁上还设有拉力机(8)，所述拉力机(8)的动作端连接有用于连接待测复合材料电杆(16)的牵引杆(9)，所述牵引杆(9)上设有测力计(10)，所述老化实验室(1)内对应安装所述待测复合材料电杆(16)的位置布置有模拟横担挂线重量的重物(11)、可连通外界高压的导线(12)、用于测量所述待测复合材料电杆(16)纵向应变的纵向应变光栅(13)、用于测量所述待测复合材料电杆(16)环向应变的环向应变光栅(14)以及分别与所述测力计(10)、纵向应变光栅(13)和环向应变光栅(14)电连接的信号检测处理器(15)。
2.根据权利要求1所述复合材料电杆多因子加速老化实验装置，其特征在于，所述水喷头(2)和酸碱盐喷雾器(3)相互交错均匀布置在所述老化实验室(1)的顶面上。
3.根据权利要求1所述复合材料电杆多因子加速老化实验装置，其特征在于，所述臭氧发生器(5)、紫外灯(6)和高低温湿热器(7)相互交错均匀布置在所述老化实验室(1)的侧壁上。
4.根据权利要求1所述复合材料电杆多因子加速老化实验装置，其特征在于，实验时，所述导线(12)一端通过绝缘子挂接在所述待测复合材料电杆(16)的横担上，所述导线(12)另一端接一相高压，用于模拟高压强电磁场环境。
5.根据权利要求1所述复合材料电杆多因子加速老化实验装置，其特征在于，所述牵引杆(9)与所述待测复合材料电杆(16)相连的一端设有固定金具(17)。
6.根据权利要求1所述复合材料电杆多因子加速老化实验装置，其特征在于，还包括PLC控制器(4)，所述水喷头(2)的控制电路、酸碱盐喷雾器(3)的控制电路、臭氧发生器(5)的控制电路、紫外灯(6)的控制电路、高低温湿热器(7)的控制电路和拉力机(8)的控制电路分别与所述PLC控制器(4)相连。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |