CN107605863A - 一种电缆摆动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆摆动测试装置，包括动力源模块，提供输出动力；弯曲伺服控制模块，与动力源模块的输出端连接，接收来自动力源模块的输出动力；控制模块，输送预设控制信号至弯曲伺服控制模块的控制端；弯曲伺服控制模块根据预设控制信号调整输出动力，并输出调整后的输出动力；弯曲油缸模块，与弯曲伺服控制模块的输出端连接，依据调整后的输出动力产生运动，对电缆进行疲劳测试；弯曲伺服控制模块包括主伺服控制模块和从伺服控制模块，主伺服控制模块与从伺服控制模块结构相同；主伺服控制模块和从伺服控制模块的输入端均与动力源模块连接，控制端均与控制模块连接，输出端均与弯曲油缸模块连接。相对于现有技术，本发明提高了电缆疲劳测试装置的使用寿命、工作效率、工作精度。

Description

一种电缆摆动测试装置

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种电缆疲劳测试的摆动测试装置。

背景技术

大型线缆尤其是海洋工程电缆或脐带缆，在正式投入使用前，必须进行充分的力学性能测试，如疲劳测试。在该测试过程中，需要模拟脐带缆在海底的受力状态，对应着需要对被测脐带缆的摆角、折弯力、位移等参数进行设定和无级调节，而现有技术中的测试存在很多问题。

如实用新型专利CN202471525U公开的《一种海底电缆张力弯曲测试装置》，该装置采用弯曲试验轮和张力轮对电缆进行张力弯曲性能测试，弯曲试验轮通过连接件固定于锚定端，张力轮通过拉力机连接件连接拉力机，弯曲试验轮上设调速驱动电机、换向减速器，测试电缆两端连接牵引钢丝绳构成环状设于两轮间，测试电缆上设位移传感器，测试时弯曲试验轮通过摩擦带动电缆双向移动，通过位移传感器同步反馈测试电缆的位移信息。

该装置虽能完成一定的测试实验，但由于测试伺服系统长时间工作时，对机器本身损耗较大，故而该装置不能满足对大批次产品的长时间测试；同时该装置无故障容错机制，一旦因长时间工作机器出现故障时，测试装置即处于瘫痪状态，无法实现连续有效的测试，造成工作效率不高；而且该装置虽能对测试试验进行在线调整，但调整精度不高，无法实现环路校准。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种校准精度高，并能适应长时间工作的电缆摆动测试装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电缆摆动测试装置，包括：

动力源模块，提供输出动力；

弯曲伺服控制模块，与所述动力源模块的输出端连接，接收来自动力源模块的输出动力；

控制模块，输送预设控制信号至所述弯曲伺服控制模块的控制端；所述弯曲伺服控制模块根据所述预设控制信号调整所述输出动力，并输出调整后的输出动力；

弯曲油缸模块，与弯曲伺服控制模块的输出端连接，依据调整后的输出动力产生运动，对与其相连的所述电缆进行疲劳测试；其特征在于：

所述弯曲伺服控制模块包括主伺服控制模块和从伺服控制模块，所述主伺服控制模块与从伺服控制模块结构相同；主伺服控制模块和从伺服控制模块的输入端均与动力源模块连接，控制端均与控制模块连接，输出端均与弯曲油缸模块连接。

进一步的，所述弯曲油缸模块内设与控制模块电信号连接的第一监测单元，所述第一监测单元采集弯曲油缸模块的运动信息，并将其反馈至所述控制模块；

所述控制模块根据反馈信息修正所述预设控制信号，得到新的控制信号，并将其输送给弯曲伺服控制模块的控制端，弯曲伺服控制模块根据新的控制信号调节弯曲油缸模块运动，以控制电缆按照设定条件进行测试。

进一步的，所述主伺服控制模块包括电气隔断控制单元、过滤装置、报警装置、伺服阀；所述电气隔断控制单元包括前端液控单向阀、后端液控单向阀、与前端液控单向阀和后端液控单向阀电气连接的电磁换向阀；前端液控单向阀和电磁换向阀均与动力源模块的输出端连接，后端液控单向阀连接伺服阀的输出端和弯曲油缸模块，过滤装置与前端液控单向阀的输出端和伺服阀的输入端分别连接，报警装置并联于过滤装置两端。

进一步的，所述后端液控单向阀包括第一液控单向阀和第二液控单向阀，所述伺服阀具有第一输出端和第二输出端，第一液控单向阀的两端分别与第一输出端和弯曲油缸模块相连，第二液控单向阀的两端分别与第二输出端和弯曲油缸模块连接。

进一步的，所述弯曲油缸模块包括并列工作的第一油缸和第二油缸，所述第一液控单向阀的输出端连接第一油缸的左腔室和第二油缸的左腔室，第二液控单向阀的输出端连接第一油缸的右腔室和第二油缸的右腔室。

进一步的，所述主伺服控制模块还包括第一安全阀、第二安全阀，所述第一安全阀的一端、第二安全阀的一端分别对应连接第一液控单向阀的输出端、第二液控单向阀的输出端，第一安全阀和第二安全阀的另一端均与伺服阀的进液端相连。

进一步的，所述电缆摆动测试装置还包括位于动力源模块与弯曲伺服控制模块之间的第二监测单元，所述动力源模块的输出动力传输至弯曲伺服控制模块前，经所述第二监测单元监测是否达到需求值，若没达到，则控制模块停止工作，直至输出动力达到需求值。

进一步的，所述主伺服控制模块还包括第三监测模块，所述第三监测模块包括与第二液控单向阀的输出端并联连接的第三压力传感器和第三压力表，以及与第一液控单向阀的输出端并联连接的第四压力传感器和第四压力表。

进一步的，所述第一监测单元包括线位移传感器和压力传感器，所述线位移传感器和压力传感器实时检测所述弯曲油缸模块的运动信息；所述控制模块为PLC控制器，接收所述线位移传感器和压力传感器的信息，并与所述预设控制信号比较，调节弯曲油缸模块的运动，控制所述电缆按照设定条件进行测试。

进一步的，所述第二监测单元包括并联连接的压力传感器、压力表，所述动力源模块为液压驱动模块，所述电缆摆动测试装置还包括冷却循环模块和冲洗泵组模块，以对液压驱动模块中的油进行冷却。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用主从补给的液压伺服驱动，当其中一伺服回路故障时，另一伺服回路进行补给，增强了测试装置的容错能力和故障应变能力，确保测试装置连续不间断工作，提高了测试效率；同时将油缸的运动信息与PLC控制器输出的信号进行对比，形成负反馈回路，并据该负反馈对伺服阀进行控制，以此调整电缆按照设定参数运行测试，能有效保证摆动测试装置始终处于稳定的设定状态，从而提高疲劳测试的精准度；监测单元的设置，方便操作者根据数据显示快速找到故障源，并允许在线更换部件，避免了传统故障检测得中断测试实验方可进行排查检修的问题，从而提高了测试的精准度；而且冷却装置和冲洗泵组模块的设计，能很好的延长装置的工作时间，避免因装置长时间工作而导致故障频发，进一步提高了测试装置的适用性和广泛性。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

图2为本发明的对应电气原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，为本发明的一种电缆摆角测试装置。该装置包括动力源模块1，用于为后续装置提供输出动力P1；弯曲伺服控制模块2，接收来自动力源模块1的输出动力P1；控制模块3，比如可以是PLC控制器，传递控制信号至弯曲伺服控制模块2，该弯曲伺服控制模块2根据控制信号调整该输出动力P1，使其按照PLC控制器中预设的参数进行传输；弯曲油缸模块4，弯曲油缸模块4在调整后的输出动力驱动下产生运动，据此带动设于其上的电缆运动，进行弯折、摆角等试验，弯曲油缸模块4内设第一监测单元5，该第一监测单元5包括线位移传感器、压力传感器，用于采集弯曲油缸模块4的运动信息，如压力值、位移等，并反馈至控制模块3，控制模块3根据反馈信息和传输至弯曲伺服控制模块2中的控制信号对油缸运动进行调节，保证油缸各项运动参数为PLC控制器的设定值，进而使电缆的测试条件恒定，确保测试的精准度。

具体而言，该弯曲伺服控制模块2包括主伺服控制模21、从伺服控制模22，该主伺服控制模块21与从伺服控制模块22结构相同。现以主伺服控制模块为例进行阐述，主伺服控制模块21包括电气隔断控制单元、过滤装置70.5、报警装置KPF14、位于报警装置KPF14后端的伺服阀SV1。电气隔断控制单元包括电磁换向阀YV5、至少三个液控单向阀69.10、69.11、69.12，电磁换向阀YV5与至少三个液控单向阀69.10、69.11、69.12实现电气连接，液控单向阀69.10位于伺服阀SV1的输入端，二者间设置过滤装置70.5，报警装置KPF14并联于过滤装置70.5两端，液控单向阀69.11、69.12分别位于伺服阀SV1的两个输出端，并分别连接弯曲油缸75.1、75.2的左腔室、右腔室。

报警装置KPF14监测流过过滤装置70.5的输出动力，当检测异常时发出报警，此时电气隔断控制单元关闭，主伺服控制模块21停止工作，方便在线更换过滤装置70.5，而与此同时从伺服控制模块22中的电气隔断控制单元打开，从伺服控制模块投入工作，确保摆动测试装置连续工作。当输出动力正常时，伺服阀SV1接收控制模块PLC传输的控制信号，通过伺服阀放大板对所述控制信号进行处理，控制自身运行，调整输出动力至设定值并传输给油缸75.1、75.2。

作为改进，本发明的电缆摆动测试装置还包括第二监测单元6，包括压力传感器KP3、压力表MP3，在前述输出动力传输至弯曲伺服控制模块2之前，该第二监测单元6会对其进行监测，当监测该值未达到需求值时，停止测试工作，并对所述输出动力进行调节直至达到需求值。

作为进一步改进，该伺服阀SV1的输出端还设第三监测模块7，该第三监测模块7包括压力传感器KP1、KP2，压力表MP1、MP2，用于对应显示伺服阀SV1输出的压力值，当显示值出现异常时，操作者可通过该显示数据实现在线更换伺服阀，而避免了传统测试装置需停机才能进行故障检修，进而造成测试试验不准确的问题。

同时，在主从伺服控制模块21、22与油缸75.1、75.2间还设至少两个安全阀63.3、63.4，两个安全阀63.3、63.4分别监测流向两油缸左腔室、右腔室的输出压，当输出压超过安全阀63.3、63.4的预定值时，安全阀启动，进行泄压操作。

结合图2，现具体阐释本发明的一种实施例工作流程：

输出动力P1，过单向阀进入弯曲伺服阀台，通过压力表MP3(目视)、压力传感器KP3(数显)的方式监测压力P1是否达到所需压力，若没达到需求压力，则摆动测试装置停止测试，系统对该压力进行调整，直至达到需求压力，方继续下一步。

电磁换向阀YV5、高压滤油器压差发讯器KPF14、伺服阀SV1、压力传感器KP1、KP2、压力表MP1、MP2、弯曲油缸、位于弯曲油缸内的线位移传感器、压力传感器为一组工作油路；电磁换向阀YV6、高压滤油器压差发讯器KPF15、伺服阀SV2、压力传感器KP1、KP2、压力表MP1、MP2、弯曲油缸、位于弯曲油缸内的线位移传感器、压力传感器为另一组工作油路，该两组油路互为备用，弯曲油缸工作只需一组油路就可控制。

电磁换向阀YV5得电，打开液控单向阀69.10、69.11、69.12，压力油P1经过单向阀69.10进入高压过滤器70.5，当高压过滤器压差发讯器KPF14发讯报警时，电磁阀YV5失电，单向阀69.10、69.11、69.12关闭，YV6得点，单向阀69.7、69.8、69.9打开，高压油P1油路切换进入备用油路对弯曲油缸供油，与此同时，更换高压过滤器70.5的滤芯；

当高压过滤器70.5未报警，高压油流经高压过滤器70.5过滤，进入伺服阀SV171.4，电气控制信号从PLC发出，传进伺服阀SV1，通过伺服阀放大板对信号处理，控制伺服阀的运行，继而调节动力油P1的压力及流量；经伺服阀调节后的油，通过单向阀69.11、69.12进入弯曲油缸75.1、75.2，控制油缸运动。可通过压力传感器KP1、KP2，压力表MP1、MP2实时监测伺服阀SV1输出压力的大小，同时弯曲油缸装有线位移传感器I/S、压力传感器，可实时监测弯曲油缸的运动情况，弯曲油缸的线位移传感器和压力传感器将信号反馈至PLC，并与PLC发去控制伺服阀SV1的信号比较，从而实现弯曲油缸的闭环控制，使测试电缆按照设定参数运行。

值得一提的是，整个测试电缆试验开机运行时间长，元器件可能常时间频繁运行，超过元器件自身使用寿命，故要计算好各元器件的使用寿命，提前更换来达到试验台长时间运行的目的。

当然，为了进一步延长装置测试时长，本发明的动力源模块1采用液压驱动，该装置还可包括冷却循环模块和冲洗泵组模块，用于实现对液压驱动模块中的油进行冷却。这样，设置主从伺服控制回路、反馈回路，能实时调整装置的运行参数至设定值，且精确度更高，并能在提高系统容错机制的同时，实现在线更换易损件，提高了系统的适用性和方便性。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本发明的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电缆摆动测试装置，包括：

动力源模块(1)，提供输出动力；

弯曲伺服控制模块(2)，与所述动力源模块(1)的输出端连接，接收来自动力源模块(1)的输出动力；

控制模块(3)，输送预设控制信号至所述弯曲伺服控制模块(2)的控制端；所述弯曲伺服控制模块(2)根据所述预设控制信号调整所述输出动力，并输出调整后的输出动力；

弯曲油缸模块(4)，与弯曲伺服控制模块(2)的输出端连接，依据调整后的输出动力产生运动，对与其相连的所述电缆进行疲劳测试；其特征在于：

所述弯曲伺服控制模块(2)包括主伺服控制模块(21)和从伺服控制模块(22)，所述主伺服控制模块(21)与从伺服控制模块(22)结构相同；主伺服控制模块(21)和从伺服控制模块(22)的输入端均与动力源模块(1)连接，控制端均与控制模块(3)连接，输出端均与弯曲油缸模块(4)连接。

2.根据权利要求1所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述弯曲油缸模块(4)内设与控制模块(3)电信号连接的第一监测单元(5)，所述第一监测单元(5)采集弯曲油缸模块(4)的运动信息，并将其反馈至所述控制模块(3)；

所述控制模块(3)根据反馈信息修正所述预设控制信号，得到新的控制信号，并将其输送给弯曲伺服控制模块(2)的控制端，弯曲伺服控制模块(2)根据新的控制信号调节弯曲油缸模块(4)运动，以控制电缆按照设定条件进行测试。

3.根据权利要求2所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述主伺服控制模块(21)包括电气隔断控制单元、过滤装置(70.5)、报警装置(KPF14)、伺服阀(SV1)；所述电气隔断控制单元包括前端液控单向阀(69.10)、后端液控单向阀、与前端液控单向阀(69.10)和后端液控单向阀电气连接的电磁换向阀(YV5)；前端液控单向阀(69.10)和电磁换向阀(YV5)均与动力源模块(1)的输出端连接，后端液控单向阀连接伺服阀(SV1)的输出端和弯曲油缸模块(4)，过滤装置(70.5)与前端液控单向阀(69.10)的输出端和伺服阀(SV1)的输入端分别连接，报警装置(KPF14)并联于过滤装置(70.5)两端。

4.根据权利要求3所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述后端液控单向阀包括第一液控单向阀(69.11)和第二液控单向阀(69.12)，所述伺服阀(SV1)具有第一输出端和第二输出端，第一液控单向阀(69.11)的两端分别与第一输出端和弯曲油缸模块(4)相连，第二液控单向阀(69.12)的两端分别与第二输出端和弯曲油缸模块(4)连接。

5.根据权利要求4所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述弯曲油缸模块(4)包括并列工作的第一油缸(75.1)和第二油缸(75.2)，所述第一液控单向阀(69.11)的输出端连接第一油缸(75.1)的左腔室和第二油缸(75.2)的左腔室，第二液控单向阀(69.12)的输出端连接第一油缸(75.1)的右腔室和第二油缸(75.2)的右腔室。

6.根据权利要求5所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述主伺服控制模块(21)还包括第一安全阀(63.3)、第二安全阀(63.4)，所述第一安全阀(63.3)的一端、第二安全阀(63.4)的一端分别对应连接第一液控单向阀(69.11)的输出端、第二液控单向阀(69.12)的输出端，第一安全阀(63.3)和第二安全阀(63.4)的另一端均与伺服阀(SV1)的进液端相连。

7.根据权利要求6所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述电缆摆动测试装置还包括位于动力源模块(1)与弯曲伺服控制模块(2)之间的第二监测单元(6)，所述动力源模块(1)的输出动力传输至弯曲伺服控制模块(2)前，经所述第二监测单元(6)监测是否达到需求值，若没达到，则控制模块(3)停止工作，直至输出动力达到需求值。

8.根据权利要求7所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述主伺服控制模块(21)还包括第三监测模块(7)，所述第三监测模块(7)包括与第二液控单向阀(69.12)的输出端并联连接的第三压力传感器(KP1)和第三压力表(MP1)，以及与第一液控单向阀(69.11)的输出端并联连接的第四压力传感器(KP2)和第四压力表(MP2)。

9.根据权利要求8所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述第一监测单元(5)包括线位移传感器和压力传感器，所述线位移传感器和压力传感器实时检测所述弯曲油缸模块(4)的运动信息；所述控制模块为PLC控制器，接收所述线位移传感器和压力传感器的信息，并与所述预设控制信号比较，调节弯曲油缸模块(4)的运动，控制所述电缆按照设定条件进行测试。

10.根据权利要求9所述的电缆摆动测试装置，其特征在于：所述第二监测单元(6)包括并联连接的压力传感器(KP3)、压力表(MP3)，所述动力源模块(1)为液压驱动模块，所述电缆摆动测试装置还包括冷却循环模块和冲洗泵组模块，以对液压驱动模块中的油进行冷却。