CN105928450A - 一种电缆接续管内钢管位置自动检测装置 - Google Patents

Abstract

电缆接续管内钢管位置自动检测装置，包括安装支架，夹头，探头组件和位移测量机构，及信号处理系统；位移测量机构由绳轮组件、线绳、悬挂走行机构和光电编码器组成；绳轮组件具有同轴设置的内圈和外圈，内圈与安装板固定，内圈与外圈可转动连接；外圈上设置绕线槽，线绳缠绕在绕线槽内，线绳一端与外圈固定，另一端与拉环固定，拉环与悬挂走行机构固定；悬挂走行机构具有滚轮和悬挂支架；探头组件主要由探头安装架和磁场探头组成，信号处理系统输出磁感应强度‑位移曲线。本发明具有能够实现对接续管进行高空检测，且对检测人员身体无害的优点。

Description

一种电缆接续管内钢管位置自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于电缆接续管内钢管位置自动检测装置。

技术背景

架空输电线路中使用最广泛的高压电缆是钢芯铝绞线。这种高压电缆一般铺设在高空，跨度很大，自重很大，它由单层或者多层铝线绞合在镀锌钢芯线外，铝线用来导电，铁芯用来增加强度。由于电缆长度不是无限的，有时需要将两段电缆连接起来，所以需要用到电缆接续管。接续管直接与导线配合安装并传递力学载荷和电气载荷，是架空输电线路中的重要连接件。

接续管多采用液压的工艺与电缆导线连接传递力学和机械载荷，用于钢芯铝绞线的液压型接续管由外铝管J1和内钢管J2两部分组成，接续管使两根电缆D首尾相接（如图1所示），外铝管J1用于与钢芯铝绞线的铝绞线部分连接，内钢管J2用于与钢芯铝绞线的钢芯部分连接，两者都是通过在压力下产生塑性变形，从而分别于绞线和钢芯结合成为一个整体，从而使得两个电缆导线通过接续管连接在一起。而电缆架设在高空时，由于自重和跨度的原因，接续管需要承受极大的拉力，因此接续管液压工艺的要求非常严格，最关键的尺寸是内钢管的位置偏移量。标准的位置是内钢管在外铝管的正中间。若内钢管的位移偏移量过大，即内钢管与外铝管并非对中关系，将出现以下问题：1、内钢管在内铝管中发生滑移，造成两根电缆直接断开，发生事故。2、铝管与铝绞线之间压接不牢固，降低导电性能。

因此，在实际生产和检验中，需要一种设备能够探测出接续管的内钢管的位置。现在一般所用的方法是，采用工业X射线机，给接续管拍照，从得到的照片中可以看到钢管的位置。这种方法的缺点有：1.仪器复杂、笨重，难以用于高空检验；2.X射线有辐射，伤害施工、检验人员的身体。

发明内容

为了克服现有技术采用工业X射线机测定接续管的内钢管位置存在无法高空检测、辐射伤害检测人员身体的缺点，本发明提供了一种能够实现对接续管进行高空检测，且对检测人员身体无害的电缆接续管内钢管位置自动检测装置。

一种电缆接续管内钢管位置自动检测装置，包括安装支架，用于夹紧电缆的夹头，探头组件和测量探头组件位移的位移测量机构，以及信号处理系统；夹头固定于安装支架上，探头的测量行程从接续管的任意一个端头起始；

位移测量机构由绳轮组件、线绳、悬挂走行机构和光电编码器组成；绳轮组件由安装板固定在安装支架上，绳轮组件具有同轴设置的内圈和外圈，内圈与安装板固定，内圈与外圈可转动连接；外圈上设置绕线槽，线绳缠绕在绕线槽内，线绳一端与外圈固定，另一端与拉环固定，拉环与悬挂走行机构固定；悬挂走行机构具有滚轮和悬挂支架，滚轮通过销轴与悬挂支架可拆卸式连接；探头组件和拉环均固定在悬挂支架上，探头组件主要由探头安装架和磁场探头组成；探头组件的位移和磁场探头输出的磁感应强度实时地输入信号处理系统，信号处理系统输出磁感应强度-位移曲线。

本发明在使用时用夹头夹紧电缆，将悬挂走行机构的销轴拆下，将使接续管进入悬挂支架内，再用销轴将滚轮装上，滚轮挂在接续管上，且滚轮能沿着接续管轴向自由移动。手拉悬挂支架向接续管的另一端运动，拉环跟着悬挂支架运动，线绳被拉出，在线绳与绳轮组件的外圈的摩擦力作用下，外圈一边转动一边释放线绳，光电编码器记录外圈转动的圈数，以外圈转动的圈数乘以绕线槽的周长即可得知线绳被释放的长度，即磁场探头的位移。线绳使用细丝状的尼龙绳，且接续管的长度不可能很长，在绕线槽内缠绕1-2层的线绳即可完成对整个接续管的测量，因此线绳的直径对位移的影响可以忽略不计。磁场探头探测该段电缆长度方向上的各个部位的磁感应强度。由于接续管的内钢管和外铝管的磁导率不同，因此当探测到内钢管时、磁感应强度-位置曲线上会产生一个很明显的波动，该波动对应的位置区域则为内钢管所在的位置。磁场探头探测电缆的磁感应强度，磁感应强度实时输入信号处理系统。信号处理系统以磁感应强度作为纵坐标、以磁感探头的位移作为横坐标绘制磁钢应强度-位置曲线；同一时刻对应的磁感应强度和磁感探头位移形成磁钢应强度-位置曲线上的一个点，待检测的接续管的所有测试点测试完成后，磁钢应强度-位置曲线的离散点采集完成，将离散点拟合成连续的曲线。曲线出现第一个明显的突变处，说明磁感应强度出现明显变化，即从铝材覆盖的区域进入到钢管覆盖的区域（或者从钢管覆盖的区域进入到铝材覆盖的区域），接着探头组件继续步进，直到出现下一个明显的突变处，则说明从钢管覆盖的区域进入到铝材覆盖的区域（或者从铝材覆盖的区域进入到钢管覆盖的区域），因此，可以通过磁钢应强度-位置曲线的波动来判断接续管的内钢管所在位置。

检测完成后，使线绳收回到外圈的绕线槽内，等待对下一接续管的测量。

进一步，内圈与外圈之间设置卷弹簧，卷弹簧一端与内圈固定，另一端与外圈固定。拉着悬挂支架向远离接续管的另一端运动，线绳被逐渐释放，线绳在释放时带动外圈转动，同时卷弹簧形变。当检测完成后，拉着悬挂支架的外力撤离，卷弹簧恢复形变、带动外圈转动，线绳被收回绕线槽内，悬挂走行机构和探头组件复位到起始位置。

进一步，悬挂支架上设置拉手，以方便拉动悬挂走行机构从接续管的一端移动到另一端。

进一步，安装支架上设置接近开关组件，接近开关组件由接近开关和定位挡板组成，定位挡板具有能够抵紧接续管端头的定位部，接近开关固定在定位挡板上。每次测量起始时，探头安装架与接近开关触碰，从而保证每次测量磁场探头都是从接续管的端头开始运动。一旦探头安装架接触到了接近开关，就将光电编码器清零，并且开始记录探头测量值，随着悬挂走行机构的行走，不断记录光电编码器换算出的位移值和探头测量值，得到磁感应强度-位移曲线。

进一步，探头安装架包括底板、导杆、弹簧和固定座，底板与滑台固定，底板上均匀的固定多个导杆，每个导杆上套装有弹簧，固定座上设置允许导杆穿过的通孔，每个导杆对应一个通孔；弹簧托持固定座，磁场探头固定安装在固定座上。由于线缆具有弯曲度，其次是铝管表面不平（由于外铝管是分段压实，被压过的铝管截面变成六边形，并且有多处压痕，所以外铝管会呈现高低不平），所以在垂直方向上需要有一个浮动机构，让探头自由移动，并且时刻顶紧接续管。

进一步，夹头具有上半片箍板和下半片箍板，上半片箍板和下半片箍板均呈半片箍板状，上半片箍板和下半片箍板一端铰接、另一端分别设有翼板，两个翼板通过螺纹副连接；下半片箍板的翼板上设置螺纹套，上半片箍板的翼板上穿设可自由转动的螺杆，螺纹套与螺杆形成所述的螺纹副。

进一步，螺杆的头部设置凸轮扳手，凸轮扳手与螺杆通过销轴铰接，凸轮扳手的凸轮面与上半片箍板的翼板接触。

本发明的有益效果是：

1、整个装置结构简单，手动拉动悬挂走行机构行走，可以避免使用电机和电源，降低装置的重量和体积，方便携带，适用于高空检测。

2、磁场探测没有辐射，耗能小。

3、夹头方便装拆，操作简便。

4、光电编码器与磁场探头结合使用，测量结果直观易懂，读数方便。

附图说明

图1是接续管连接两根电缆的示意图。

图2是本发明安装在接续管和电缆上的示意图。

图3是绳轮组件的内圈、外圈和卷弹簧的结构示意图。

图4是夹头示意图。

图5是接近开关组件及探头组件的局部放大图。

图6是信号处理系统示意图。

具体实施方案

如图2所示，电缆接续管内钢管位置自动检测装置，包括安装支架1、绳轮组件2、光电编码器3、夹头4、接近开关组件5、悬挂走行机构6和探头组件7。安装支架1通过夹头4与电缆固定连接，绳轮组件2固定安装在安装支架1上，光电编码器3与绳轮组件2的外圈15连接。接近开关组件5与支架1固定连接，悬挂走行机构6悬挂在外铝管上，可在外铝管上自由移动，探头组件7与悬挂走行机构6上的悬挂支架25固定连接。

如图2所示，安装支架1为L形板。绳轮组件的安装板9和光电编码器的支撑架10分别于该L形板固定。安装板9和光电编码器的支撑架10均与L形板通过螺栓连接。

如图2所示，绳轮组件2包括绳轮11、线绳12和拉环13。线绳12一端与绳轮11固定，并缠绕在绳轮11上，伸出的自由端连接拉环13。如图3所示，绳轮11包括内圈14、外圈15和卷弹簧16，内圈14和外圈15同轴设置。外圈15的中心设有通孔，内圈14设置于通孔间隙配合的凸台，凸台套装在通孔内。内圈14中心设有轴孔，轴孔内设置销轴，销轴与轴孔键连接，销轴与绳轮组件的安装板9。卷弹簧16的内端固定在内圈14的槽中，卷弹簧16的外端固定在外圈15的槽中。拉动线绳12时，在外圈15和线绳12的摩擦力作用下，外圈15发生转动，而内圈14固定，卷弹簧16发生形变。拉动线绳12的外力撤离后，线绳12在卷弹簧16的作用下回复原位。卷弹簧也称发条弹簧，卷弹簧有两个自由端，一个在中心（称为内自由端），一个在最外端（称为外自由端）。如果卷弹簧自身发生转动，就会积聚能量，就会有回复力。卷弹簧的内自由端被与内圈固定的安装板抵住，卷弹簧的外自由端被光电编码器3的支撑架10抵住，因此卷弹簧不会再轴向发生窜动。

如图4所示，夹头4包括下半片箍板17、上半片箍板18、螺纹套20、螺杆20和凸轮扳手21。下半片箍板17与安装支架通过螺栓固定连接，上半片箍板18与下半片箍板17一端通过销轴连接，可自由转动。上半片箍板18的另一端具有上翼板，下半片箍板17的另一端具有下翼板。螺纹套20设置在下半片箍板8的下翼板上；螺杆20穿设于上半片箍板18的上翼板，螺杆20与螺纹套20通过螺纹啮合形成螺纹副，旋转螺杆20以调节上半片箍板7和下半片箍板8的开口大小；凸轮扳手21与螺杆20通过第一销轴连接，凸轮扳手21可绕第一销轴自由转动，用于锁死夹头4。螺纹套20与下翼板通过第二销轴连接，螺纹套20可绕第二销轴自由转动。

如图5所示，接近开关组件5包括接近开关22和挡板23，整个装置在安装时，通过挡板顶端与铝管顶紧来控制轴向位置，接近开关22用于控制探头组件7回到行程起点。

如图5所示，悬挂走行机构6包括滚轮24，悬挂支架25和拉手27。滚轮24通过销轴与悬挂支架可拆卸式连接，销轴穿过滚轮并与滚轮间隙配合，滚轮可自由转动；悬挂支架下端用来固定探头组件7。拉手27通过销轴与悬挂支架铰接。销轴为螺栓，销轴一端为头部，另一端连接螺母，从而将拉手和悬挂支架锁在销轴的头部与螺母之内。

如图5所示，探头组件7包括底板2，导杆29、弹簧30、固定座31、磁场探头32，拉钩33。底板2与悬挂走行机构6的悬挂支架25固定连接，导杆29与底板2通过螺纹固定连接；弹簧30穿在导杆29上；固定座31穿过导杆29压在弹簧30上，可以上下移动；磁场探头32放在固定座31的槽内，用螺栓顶紧固定，拉钩33与底板2通过螺纹连接。

如图6所示，将光电编码器3和磁场探头32的信号同时输入信号处理系统，得到磁感应强度-位置曲线。横坐标为磁场探头32在接续管的位置，可由光电编码器3测出的圈数乘以外圈15上绕线槽的周长求得，纵坐标为磁感应强度，可由磁场探头32直接测出。

本发明在使用时，先将夹头4扣在电缆上，向右移动机构，至挡板23顶紧铝管时锁死夹头4；将线绳12拉出，使拉环13勾到拉钩33上；使用拉手27拉动悬挂走行机构6向左移动，至接近开关22报警。然后使用拉手27拉动悬挂走行机构6向右移动，记录磁场探头32和光电编码器3采集的数据。测量结束后，解开拉环13与拉钩33，使线绳12回复原位。

信号处理系统通过磁感应强度-位移曲线判断接续管的内钢管J2是否与外铝管J1对中，分为以下情况：

情况1：同一条输电线路中，所有需要接续电缆的地方采用统一型号的接续管。先用本发明的检测装置测量一个标准接续管，标准接续管的外铝管J1和内钢管J2对中，信号处理系统根据滑块的位移和磁场探头输出的磁感应强度得到磁感应强度-位移标准曲线，且信号处理系统记录该磁感应强度-位移标准曲线上波动出现的位置，波动出现的位置对应于内钢管J2的起点位置。然后将本发明的检测装置安装在待检测的接续管上，信号处理系统实时获取当前接续管的磁感应强度-位移曲线，并记录当前磁感应强度-位移曲线上波动出现的位置，将当前磁感应强度-位移曲线上波动出现的位置与磁感应强度-位移标准曲线上波动出现的位置比对，用磁感应强度-位移标准曲线上波动出现的位置对应的位移减去当前磁感应强度-位移曲线上波动出现的位置对应的位移即可获得当前接续管的内钢管J2的偏移量。

情况2：同一条输电线路中，采用的接续管的型号可能不同，即外铝管J1的长度可能不同。则使探头组件的行程与外铝管J1的长度相同。使用本发明的检测装置测量完接续管的全程，信号处理系统输出磁感应强度-位移曲线，判断波动信号是不是在整个实测信号的中段，即可得知外铝管J1与内钢管J2是否对中，以及外铝管J1与内钢管J2的偏移量。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：检测装置包括安装支架，用于夹紧电缆的夹头，探头组件和测量探头组件位移的位移测量机构，以及信号处理系统；夹头固定于安装支架上，探头的测量行程从接续管的任意一个端头起始；位移测量机构由绳轮组件、线绳、悬挂走行机构和光电编码器组成；绳轮组件由安装板固定在安装支架上，绳轮组件具有同轴设置的内圈和外圈，内圈与安装板固定，内圈与外圈可转动连接；外圈上设置绕线槽，线绳缠绕在绕线槽内，线绳一端与外圈固定，另一端与拉环固定，拉环与悬挂走行机构固定；悬挂走行机构具有滚轮和悬挂支架，滚轮通过销轴与悬挂支架可拆卸式连接；探头组件和拉环均固定在悬挂支架上，探头组件主要由探头安装架和磁场探头组成；探头组件的位移和磁场探头输出的磁感应强度实时地输入信号处理系统，信号处理系统输出磁感应强度-位移曲线。

2.如权利要求1所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：内圈与外圈之间设置卷弹簧，卷弹簧一端与内圈固定，另一端与外圈固定。

3.如权利要求2所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：悬挂支架上设置拉手。

4.如权利要求1-3之一所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：安装支架上设置接近开关组件，接近开关组件由接近开关和定位挡板组成，定位挡板具有能够抵紧接续管端头的定位部，接近开关固定在定位挡板上。

5.如权利要求4所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：探头安装架包括底板、导杆、弹簧和固定座，底板与滑台固定，底板上均匀的固定多个导杆，每个导杆上套装有弹簧，固定座上设置允许导杆穿过的通孔，每个导杆对应一个通孔；弹簧托持固定座，磁场探头固定安装在固定座上。

6.如权利要求5所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：夹头具有上半片箍板和下半片箍板，上半片箍板和下半片箍板均呈半片箍板状，上半片箍板和下半片箍板一端铰接、另一端分别设有翼板，两个翼板通过螺纹副连接；下半片箍板的翼板上设置螺纹套，上半片箍板的翼板上穿设可自由转动的螺杆，螺纹套与螺杆形成所述的螺纹副。

7.如权利要求6所述的电缆接续管内钢管位置自动检测装置，其特征在于：螺杆的头部设置凸轮扳手，凸轮扳手与螺杆通过销轴铰接，凸轮扳手的凸轮面与上半片箍板的翼板接触。