CN112683566A - 用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法，该系统包括储气罐、试验罐、压力传感器、温度传感器、位移传感器、数据采集卡和计算机控制系统；其中，试验罐的罐口用于安装高速泄压防爆装置的；储气罐与试验罐通过至少一条管路连接，并通过设置于管路上的电磁阀控制进入试验罐内的压缩空气的速率；通过各个传感器可以检测试验罐内的温度和压力以及高速泄压防爆装置的弹簧机构跳起高度，各个传感器连接至数据采集卡，数据采集卡连接至计算机控制系统；计算机控制系统连接电磁阀，用于控制电磁阀的动作。本申请具有满足高速泄压防爆装置的试验需求的效果。

Description

用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法

技术领域

本申请涉及电力系统与设备的领域，尤其是涉及一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法。

背景技术

大型油浸变压器在遇到绝缘故障时，极易产生电弧放电、局部高温，促使变压器油快速分解，产生大量的可燃性瓦斯气体，从而导致变压器内部压力骤增。因此在大型油浸变压器本体油箱及有载调压分接开关上装有各种压力释放装置。压力释放阀阀是最常见的压力释放装置。但压力释放阀受弹簧机构储能的影响以及有效泄放面积的影响，在快速泄压能力方面显得不足。

相关技术中的高速泄压防爆装置内置弹簧机构与爆破膜片装置，并配合有信号杆；变压器内压力过大导致高速泄压防爆阀内的爆破膜片装置弹起在壳体内竖直向上运动，同时带动与爆破膜片装置连接的信号杆竖直向上运动。相关的压力释放阀装置试验设备依据JB/T 7065-2015《变压器用压力释放阀》进行设计，不能满足高速泄压防爆装置的试验需求。

发明内容

为了满足高速泄压防爆装置的试验需求，本申请提供一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法。

第一方面，本申请提供一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，采用如下的技术方案：

一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，包括：储气罐、试验罐、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、位移传感器、数据采集卡和计算机控制系统；其中，所述试验罐的罐口用于安装高速泄压防爆装置；所述储气罐与所述试验罐通过至少一条管路连接，并通过设置于管路上的电磁阀控制进入试验罐内的压缩空气的速率；所述第一压力传感器的感应部位内置于试验罐内；所述温度传感器的感应部位内置于试验罐内；所述第二压力传感器的感应部位内置于高速泄压防爆装置内；以及所述位移传感器连接于所述高速泄压防爆装置的信号杆；所述第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器、位移传感器连接至数据采集卡，数据采集卡连接至计算机控制系统；所述计算机控制系统连接电磁阀，用于控制电磁阀的动作。

通过采用上述技术方案，通过各个传感器、数据采集卡和计算机控制系统，能够测试高速泄压防爆装置的开启压力值、最大密封压力值及关闭压力值，并可进行自动疲劳试验，实现了高速泄压防爆装置的试验需求；相比于相关技术中，测量精度和效率更高。

可选的，所述储气罐分别通过第一管路和第二管路连接至所述试验罐；所述第一管路设置有第一电磁阀，所述第二管路设置有第二电磁阀。

通过采用上述技术方案，根据高速泄压防爆装置的排量及尺寸，可通过控制多条进气管路来调整増压速率。

可选的，所述第一管路还设置有第一手动阀；所述第二管路还设置有第二手动阀。

可选的，疲劳试验系统还包括空气压缩机，所述空气压缩机连接至所述储气罐，并通过第三电磁阀和/或第三手动阀控制进入储气罐内的压缩空气流量。

可选的，所述试验罐的罐口和所述高速泄压防爆装置的进油口通过转接法兰连接。

通过采用上述技术方案，试验罐采用可更换的转接法兰，可以配接不同型号的高速泄压防爆装置，以便于对不同型号高速泄压防爆装置进行试验，适用范围较广。

可选的，所述数据采集卡与计算机控制系统、电磁阀与计算机控制系统通过USB3.0总线连接。

可选的，所述数据采集卡还连接高速泄压防爆装置的膜片报警信号的输出端和信号杆开关信号的输出端。

第二方面，本申请提供一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验方法，采用如下的技术方案：

一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验方法，该方法包括：

充气步骤：计算机控制系统通过控制电磁阀开启，向试验罐中以预设升压速率充入压缩空气，并至预设的时间后控制电磁阀关闭；判断步骤：计算机控制系统从电磁阀开启后，连续采集第一压力传感器上传的压力数据，并判断在电磁阀关闭后，压力数据是否稳定；若是，则计算机控制系统继续执行上述充气步骤和判断步骤，直到达到计算机控制系统的预设试验次数。

可选的，在所述充气步骤之前，还包括密封压力测试步骤：计算机控制系统通过控制电磁阀向试验罐中冲入压缩空气，直至高速泄压防爆装置漏气时停止。

该方法还包括结果确定步骤：计算机控制系统根据压力数据和位移数据，得到高速泄压防爆装置的开启压力值、最大密封压力值及关闭压力值，并绘制随时间变化的多个压力波形。

附图说明

图1是本申请实施例中的高速泄压防爆装置的结构示意图。

图2是本申请实施例的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统的系统示意图。

图3是本申请实施例的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统的系统结构图。

附图标记说明：

10、高速泄压防爆装置；101、阀体；102、减压室；103、进油口；104、排油口；105、排气口；106、弹簧压板；107、弹簧导向柱；108、泄压弹簧；109、爆破膜片装置；110、信号杆；120、信号杆开关；130、信号杆开关信号接口；140、膜片报警信号接口；

1、空气压缩机；2、储气罐；21、安全阀；22、压力表；23、空压机接口；24、储气罐排水口；3、试验罐；31、法兰接口；32、转接法兰；33、试验罐排水口；4、第一压力传感器；5、第二压力传感器；6、温度传感器；7、位移传感器；8、数据采集卡；9、计算机控制系统；10、高速泄压防爆装置；11、第一管路；111、第一电磁阀；112、第一手动阀；12、第二管路；121、第二电磁阀；122、第二手动阀；13、第三手动阀；14、第三电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

相关的压力释放阀装置试验设备依据JB/T 7065-2015《变压器用压力释放阀》进行设计，不能满足高速泄压防爆装置的试验需求，本申请实施例满足高速泄压防爆装置的试验需求，本申请提供了一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统及方法，其可以测试高速泄压防爆装置的开启压力值、最大密封压力值及关闭压力值，并可进行疲劳试验。

参考图1，以本实施例提供的一种高速泄压防爆装置10为例，其中，高速泄压防爆装置10包括主要包括阀体101和减压室102、进油口103、排油口104和排气口105；阀体101与减压室102连通，进油口103与阀体101连通。高速泄压防爆装置10还包括与减压室102连通用于排放减压室102内缓慢上升压力的弹簧泄压装置和与进油口103连通用于排放阀体101内急剧上升压力的弹簧泄压装置；弹簧泄压装置和爆破膜片装置109连接。弹簧泄压装置主要包括弹簧压板106、弹簧导向柱107和套设于弹簧导向柱107上的泄压弹簧108，泄压弹簧108均匀分在爆破膜片装置109与弹簧压板106之间。高速泄压防爆装置还包括膜片报警信号接口140、信号杆110、信号杆开关120、信号杆开关信号接口130，信号杆开关120的信号线由信号杆开关信号接口130引出。

当充油设备中的压力缓慢上升时，和充油设备相连通的阀体101中的压力也缓慢上升，压力作用在爆破膜片装置109靠近进油口103一端，在压力的推动下，爆破膜片装置109按照压力推动的方向压缩泄压弹簧108移动从而打开排油口104，压力通过排油口104排放；同时，爆破膜片装置109移动产生的推力作用于信号杆110，信号杆110在推力的作用下弹起，信号杆110的动作信号作用于和其连接的信号杆开关120上，向外发出压力释放信号；泄压完成后，爆破膜片装置109在泄压弹簧108的作用下逐渐恢复到初始状态，排油口104关闭，只需手动将信号杆110复位即可。当充油设备中的压力急剧上升时，阀体101中的压力随之急剧上升，泄压弹簧108受到自身惯性的限制压缩移动的距离非常有限，此时巨大冲击波压力快速作用于爆破膜片装置109中的爆破膜片靠近进油口103一侧，压力大于爆破膜片的爆破压力阈值时，爆破膜片爆破，通过排油口104泄压，同时通过排气口105排出油气混合物。

参照图2和图3，一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统包括空气压缩机1、储气罐2、试验罐3、第一压力传感器4、第二压力传感器5、温度传感器6、位移传感器7、数据采集卡8和计算机控制系统9；其中，试验罐3的罐口用于安装高速泄压防爆装置10的试验样品；储气罐2与试验罐3通过至少一条管路连接，并通过设置于管路上的电磁阀控制进入试验罐3内的压缩空气的速率；空气压缩机1连接至储气罐2，用于为系统提供所需气压；第一压力传感器4和温度传感器6的感应部位内置于试验罐3内，以用于测量试验罐3内的压力变化和试验罐3内气体的温度；第二压力传感器5的感应部位内置于高速泄压防爆装置10内，以用于测量高速泄压防爆装置10内的压力变化；以及，位移传感器7内置于高速泄压防爆装置10内，以用于检测高速泄压防爆装置10的爆破膜片装置109跳起刚好达到的最高位置。第一压力传感器4、温度传感器6、第二压力传感器5、温度传感器6和位移传感器7均与数据采集卡8连接，数据采集卡8连接至计算机控制系统9，计算机控制系统9连接电磁阀，用于控制电磁阀的动作。

具体地，空气压缩机1与储气罐2之间配备有第三手动阀13；可以了解的是，还可以配备第三电磁阀14与第三手动阀门13配合使用。

储气罐2配置有安全阀21、压力表22、空压机接口23和储气罐排水口24。其中，空压机接口23可以通过软管与空气压缩机1的排气口相连接；储气罐排水口24设置于储气罐2的底部，用于排放罐内可能产生的冷凝水；储气罐2的容积不小于2.2-3m³，承压不小于1Mpa，目的是保证气体压力的稳定性；压力表用于实时显示储气罐2内的压力值；安全阀21安装于储气罐2的顶部，用于保证储气罐2的安全，以在紧急情况下进行泄压。

在本实施例中，储气罐2通过第一管路11和第二管路12连接至试验罐3，第一管路11上安装有第一电磁阀111，第二管路12上安装有第二电磁阀121；当然，第一管路11还可以安装第一手动阀112，第二管路12安装第二手动阀122。在进行试验时，可以通过控制两个电磁阀和两个手动阀来控制向试验罐3中冲入压缩空气。通过设置两条或者更多条的向试验罐3的充气管路，可以根据不同高速泄压防爆装置10的排量和尺寸对充气进行控制，调整增压速率，适用范围更广。

试验罐3配置有法兰接口31、转接法兰32和试验罐排水口33，法兰接口31位于试验罐3的顶部，转接法兰32的一端用于与法兰接口31连接，另一端用于与高速泄压防爆装置10的进油口103连接；转接法兰32可以配备不同的规格，便于拆卸、更换，可以适配多种规格的高速泄压防爆装置10的试验样品。试验罐排水口33用于排放试验罐3内可能产生的冷凝水。另外，根据实际的需要，还可以在试验罐3上安装用于显示试验罐3内压力的压力表。

第一压力传感器4的感应部位内置于试验罐3内，可以采集试验罐3内的压力数据。第二压力传感器5的感应部分内置于高速泄压防爆装置10内，可以采集高速泄压防爆装置10内的压力数据；可以了解的是，第二压力传感器5可以是单独安装于高速泄压防爆装置10，也可以利用高速泄压防爆装置10自身配置的压力传感器。温度传感器6的感应部位内置于试验罐3内，可以采集试验罐3内的气体的温度数据。位移传感器7安装于高速泄压防爆装置10内部，用于检测高速泄压防爆装置10的爆破膜片装置109跳起刚好达到的最高位置。

数据采集卡8的输入端分别连接第一压力传感器4、第二压力传感器5、温度传感器6、膜片报警信号接口140、信号杆开关的信号输出端以及电磁阀的信号控制端，数据采集卡8可以采用USB多功能同步采集卡，用于多路压力信号、电磁阀开关信号、高速泄压防爆装置10的开关状态、爆破膜片装置109的位移信号和膜片报警信号。模拟量采集部分采集试验罐中3的压力、温度以及高速泄压防爆装置10内的压力和开合位移量；数量采集部分采集高速泄压防爆装置10的开关状态、爆破膜片装置109的报警信号；数字量输出控制电磁阀的开关状态。采集卡与计算机控制系统9通过高速USB3.0总线连接，实现整个系统的快速同步数据采集、控制电磁阀动作以及各个状态的记录工作。

一种用于高速泄压防爆装置10的疲劳试验方法，包括以下步骤。

充气步骤：计算机控制系统9通过控制电磁阀开启，向试验罐3中以预设升压速率充入压缩空气，并至预设的时间后控制电磁阀关闭；

判断步骤：计算机控制系统9从电磁阀开启后，连续采集第一压力传感器4上传的压力数据，并判断在电磁阀关闭后，压力数据是否稳定；

若是，则计算机控制系统继续执行上述充气步骤和判断步骤，直到达到计算机控制系统9的预设试验次数。

进一步地，在所述充气步骤之前，还包括密封压力测试步骤：

计算机控制系统9通过控制电磁阀向试验罐3中冲入压缩空气，直至高速泄压防爆装置10漏气时停止。

该方法还包括结果确定步骤：

计算机控制系统9根据压力数据和位移数据，得到高速泄压防爆装置10的开启压力值、最大密封压力值及关闭压力值，并绘制随时间变化的多个压力波形。

下面结合系统工作原理详细介绍试验方法。

设备全部安装完毕后，启动计算机控制系统9，检测空气压缩机1是否工作正常，储气罐2压力是否达到预设压力值，在本实施例中，储气罐2压力为0.6-0.8MPa；检查计算机控制系统9是否正常读取第一压力传感器信号、第二压力传感器信号、温度传感器信号、位移传感器信号、膜片报警信号、信号杆开关信号、电磁阀控制信号，确定各个压力传感器信号、温度传感器信号正常读取；膜片报警信号体现膜片完好；信号杆开关信号为复位状态；位移传感器信号归零；电磁阀处于关闭状态。各种信号正常后，则进行下一步；否则，计算机控制系统9发出报警。

首先开启第一电磁阀111，然后缓慢开启第一手动阀112，向试验罐3中冲入压缩空气，至高速防爆泄压装置10漏气时停止。此时，试验罐3内保持的压力即为最大密封压力。

之后，打开第二手动阀122和第三手动阀13，计算机控制系统9控制打开所有电磁阀向试验罐3中以预设的升压速率冲入压缩空气至预设的时间后关闭。按照预设的升压速率冲入压缩空气至预设的时间，试验罐3内的压力达到开启压力，高速泄压防爆装置10动作，爆破膜片装置109向上跳起，直到位移传感器7检测到爆破膜片装置109达到最高位置后，压力由于泄压会逐渐下降，计算机控制系统9测得的第一压力传感器4上传的压力数据的最大值即为高速泄压防爆装置10的开启压力。

当位移传感器7检测到爆破膜片装置109跳起至最高位置后，计算机控制系统9控制所有电磁阀关闭，当试验罐3内的压力稳定后，其试验罐3内的稳定后的压力值即为高速泄压防爆装置10的关闭压力。

在进行疲劳试验时，可以在计算机控制系统9内预设测试次数，当压力稳定后，计算机控制系统9控制电磁阀再次打开，按照预设的升压速率冲入压缩空气至预设的时间；重复上述的过程，直到预设的测试次数完毕。其中，电磁阀开启间隔的时间可以调整，以满足空气压缩机1供气的要求以及显示关闭压力的要求。

在试验过程中，当计算机控制系统9检测到膜片报警信号时，判断膜片破裂，则控制所有电磁阀关闭，停止试验，并发出报警。

计算机测控系统能将开启压力、关闭压力、开启时间试验中的压力波形显示出来，以便于对高速泄压防爆装置的动态特性进行分析。

本申请公开的一种用于高速泄压防爆装置10的疲劳试验系统及方法，采用计算机测控技术，可以自动进行高速泄压防爆装置10的疲劳试验，测量精度和效率高于传统测试方法；同时，还可以测试高速泄压防爆装置10的开启压力、密封压力和关闭压力。计算机控制系统能够自动进行试验，并自动记录试验数据，出具试验报告；另外，控制系统能够在测试系统出现故障的情况下自动停止试验，大大提高了高速泄压防爆装置10的测试效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于，包括：储气罐（2）、试验罐（3）、第一压力传感器（4）、第二压力传感器（5）、温度传感器（6）、位移传感器（7）、数据采集卡（8）和计算机控制系统（9）；其中，

所述试验罐（3）的罐口用于安装高速泄压防爆装置（10）；

所述储气罐（2）与所述试验罐（3）通过至少一条管路连接，并通过设置于管路上的电磁阀控制进入试验罐（3）内的压缩空气的速率；

所述第一压力传感器（4）的感应部位内置于试验罐（3）内；

所述温度传感器（6）的感应部位内置于试验罐（3）内；

所述第二压力传感器（5）的感应部位内置于高速泄压防爆装置（10）内；以及

所述位移传感器（7）内置于高速泄压防爆装置（10）内，用于检测高速泄压防爆装置（10）的爆破膜片装置（109）跳起刚好达到的最高位置；

所述第一压力传感器（4）、温度传感器（6）、第二压力传感器（5）、位移传感器（7）连接至数据采集卡（8），数据采集卡（8）连接至计算机控制系统（9）；所述计算机控制系统（9）连接电磁阀，用于控制电磁阀的动作。

2.根据权利要求1所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：所述储气罐（2）分别通过第一管路（11）和第二管路（12）连接至所述试验罐（3）；所述第一管路（11）设置有第一电磁阀（111），所述第二管路（12）设置有第二电磁阀（121）。

3.根据权利要求2所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：所述第一管路（11）还设置有第一手动阀（112）；所述第二管路（12）还设置有第二手动阀（122）。

4.根据权利要求2所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：疲劳试验系统还包括空气压缩机（1），所述空气压缩机（1）连接至所述储气罐（2），并通过第三电磁阀（14）和/或第三手动阀（13）控制进入储气罐（2）内的压缩空气流量。

5.根据权利要求1所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：所述试验罐（3）的罐口和所述高速泄压防爆装置（10）的进油口（103）通过转接法兰（32）连接。

6.根据权利要求1所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：所述数据采集卡（8）与计算机控制系统（9）、电磁阀与计算机控制系统（9）通过USB3.0总线连接。

7.根据权利要求1所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验系统，其特征在于：所述数据采集卡（8）还连接高速泄压防爆装置的膜片报警信号的输出端和信号杆开关信号的输出端。

8.一种用于高速泄压防爆装置的疲劳试验方法，其特征在于，该方法包括：

充气步骤：计算机控制系统（9）通过控制电磁阀开启，向试验罐（3）中以预设升压速率充入压缩空气，并至预设的时间后控制电磁阀关闭；

判断步骤：计算机控制系统（9）从电磁阀开启后，连续采集第一压力传感器（4）上传的压力数据，并判断在电磁阀关闭后，压力数据是否稳定；

若是，则计算机控制系统（9）继续执行上述充气步骤和判断步骤，直到达到计算机控制系统（9）的预设试验次数。

9.根据权利要求8所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验方法，其特征在于：在所述充气步骤之前，还包括密封压力测试步骤：

计算机控制系统（9）通过控制电磁阀向试验罐（3）中冲入压缩空气，直至高速泄压防爆装置（10）漏气时停止。

10.根据权利要求9所述的用于高速泄压防爆装置的疲劳试验方法，其特征在于：该方法还包括结果确定步骤：

计算机控制系统（9）根据压力数据和位移数据，得到高速泄压防爆装置（10）的开启压力值、最大密封压力值及关闭压力值，并绘制随时间变化的多个压力波形。

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