CN113358948A - 环境适应性试验方法及试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境适应性试验方法及试验设备。该环境适应性试验方法包括：对待测物连续执行N个循环周期的极端环境试验，其中，N为大于1的正整数，每个循环周期包括：加热步骤：将待测物放置于加热装置内，逐渐升温至第一预定温度；加湿步骤：将待测物快速移动至加湿装置内，执行加湿操作，同时将待测物由第一预定温度降温至第二预定温度；将待测物移动至加热装置内，烘干并冷却至室温，评估待测物的环境适应性。该环境适应性试验方法可以模拟待测物所处的高潮湿、极端温度变化的极端运行工况，从而在设计阶段的非运行条件下对待测物的环境适应性提前进行评估，便于后续进一步优化改进待测物的环境适应性。

Description

环境适应性试验方法及试验设备

技术领域

本发明涉及电机的环境适应性技术领域，特别是涉及一种环境适应性试验方法及试验设备。

背景技术

为了提高电机对于户外复杂多变的自然环境的适应性，通常在电机的散热及防护等级等多方面加强设计，并根据相关的试验标准对电机进行适应性试验和评估。例如，对运行在高湿度、温度变化较大环境的电机进行适应性试验和评估。

然而，目前的试验标准仍然不能全部囊括电机运行环境的多样性。例如，电机自身防护等级不够或防护失效会导致有些电机在运行中遭遇雨水、冰雪进入电机内部，直接接触绕组；还有些电机因功率急速变化，导致绕组温度出现断崖式下跌，有些环境条件的模拟甚至已经超出了目前的加湿、制冷设备的极限能力，影响电机的环境适应性评估的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境适应性试验方法及试验设备，该环境适应性试验方法可以模拟待测物所处的高潮湿、快速温度变化的极端运行工况。

一方面，本发明提出了一种环境适应性试验方法，包括：对待测物连续执行N个循环周期的极端环境试验，其中，N为大于1的正整数，每个循环周期包括：加热步骤：将待测物放置于加热装置内，逐渐升温至第一预定温度；加湿步骤：将待测物快速移动至加湿装置内，执行加湿操作，同时将待测物由第一预定温度降温至第二预定温度；将待测物移动至加热装置内，烘干并冷却至室温，评估待测物的环境适应性。

根据本发明的一个方面，第一预定温度高于环境温度，第二预定温度低于或者等于环境温度。

根据本发明的一个方面，加热步骤包括：将待测物放置于加热装置内并加热；当加热装置升温到第一预定温度时，对待测物进行保温；获取待测物内部的测量温度值；当测量温度值达到第一预定温度时，停止保温。

根据本发明的一个方面，加湿步骤还包括：在待测物进入加湿装置前，预先启动加湿装置的循环水管，通过循环水管对待测物执行浸水操作；或者，预先启动与循环水管连通的淋雨装置，通过淋雨装置对待测物执行淋雨操作。

根据本发明的一个方面，加湿步骤还包括：若待测物由第一预定温度降温至第二预定温度的降温速率小于预定降温速率，将制冷设备连接至加湿装置的循环水管。

根据本发明的一个方面，循环周期的个数N根据待测物在实际运行中遭遇极端工况的频次确定。

另一方面，本发明还提供了一种实现如前所述的环境适应性试验方法的环境适应性试验设备，包括：底座；加热装置，固定于底座上，用于加热待测物；加湿装置，固定于底座上，且与加热装置间隔设置；移动装置，用于带动待测物在加热装置与加湿装置之间往复运动。

根据本发明的一个方面，加热装置和加湿装置内分别设置有温度检测装置，温度检测装置能够嵌入或者伸入待测物内，并测量待测物的内部温度。

根据本发明的一个方面，加湿装置包括加湿箱体和与加湿箱体连通的循环水管，循环水管与水冷系统连接，用于为加湿箱体提供循环冷却水。

根据本发明的一个方面，环境适应性试验设备还包括与循环水管连接的制冷设备，制冷设备用于制冷循环冷却水。

根据本发明的一个方面，加湿装置还包括设置于加湿箱体内且与循环水管连通的淋雨装置，且淋雨装置的淋水区域覆盖待测物的外表面。

根据本发明的一个方面，加湿箱体上设置有切换开关，淋雨装置和循环水管之间设置有阀门，切换开关与阀门电连接，用于切换淋雨操作或者浸水操作。

根据本发明的一个方面，移动装置包括导轨和与导轨可移动连接的滑块，导轨固定于底座上并贯穿加热装置和加湿装置，待测物固定于滑块上。

根据本发明的一个方面，加热装置位于加湿装置的上方，且加热装置与加湿装置相对的一侧分别设置有可开合的门体。

根据本发明的一个方面，移动装置为起吊机，加热装置和加湿装置位于同一水平面内，且二者的顶部分别设置有可开合的门体。

本发明提供的一种环境适应性试验方法及试验设备，不仅可以模拟待测物处于极端高温的工况和极端潮湿的工况，还可以模拟待测物处于极端温度变化且极端潮湿的极端运行工况，从而可以在设计阶段的非运行条件下对待测物的环境适应性提前进行评估，便于后续进一步优化改进待测物的环境适应性。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例提供的一种环境适应性试验方法的流程框图；

图2是本发明实施例提供的一种环境适应性试验方法的简图示意图；

图3是本发明实施例提供的一种环境适应性试验设备的结构示意图；

图4是图3所示的环境适应性试验设备的主视结构示意图。

附图标记说明：

1-加热装置；2-加湿装置；21-加湿箱体；22-循环水管；

3-移动装置；31-导轨；32-滑块；4-底座。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图4对本发明实施例的一种环境适应性试验方法及试验设备进行详细描述。

在现行的电气设备或者部件的制造和试验标准中，只有简单的单个极端高温工况的试验以及简单的单个极端低温或者潮湿工况的试验，并没有考虑实际自然环境的一些极端变化情况，如暴晒的情况下突降阵雨或暴雨。若电气设备在使用前未经历这些极端环境突变的试验测试，在实际使用中，往往会由于这些实际环境的极端突变情况而导致电气性能下降或直接损坏的情况发生。由此，本发明提供了一种极端环境突变的试验方法，其可以对在极端环境突变情况下运行的电气设备进行试验，进而提高电气设备对极端环境突变的耐受性，减小维护成本，提高使用寿命。

请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种环境适应性试验方法，包括：

步骤S1：对待测物连续执行N个循环周期的极端环境试验，其中，N为大于1的正整数。可选地，待测物为电机或者电机的绕组，本发明实施例以待测物为电机来说明。每个循环周期包括：

加热步骤S11：将待测物放置于加热装置1内，逐渐升温至第一预定温度。可选地，第一预定温度一般高于待测物的最高运行温度，例如，电机的最高运行温度在120℃左右，则第一预定温度可以设置为150℃。

加湿步骤S12：将待测物快速移动至加湿装置2内，执行加湿操作，同时将待测物由第一预定温度降温至第二预定温度。可选地，第二预定温度可以低于待测物的最低运行温度，例如，电机的最低运行温度为室温左右，则第二预定温度可以设置为10℃。另外，将待测物由加热装置1快速移动到加湿装置2中，以便于模拟待测物处于极端高温时突然遇到强降温且极端潮湿的恶劣环境。

步骤S2：将待测物移动至加热装置1内，烘干并冷却至室温，评估待测物的环境适应性。通过对比试验前后待测物的性能数据，可以评估试验条件对待测物的影响。

本发明实施例提供的一种环境适应性试验方法，不仅可以模拟待测物处于极端高温的工况和极端潮湿的工况，还可以模拟待测物处于极端温度变化且极端潮湿的多样化运行工况，从而可以在设计阶段的非运行条件下对待测物的环境适应性提前进行评估，便于后续进一步优化改进待测物设计参数以提高环境适应性。尤其，对于待测物为需要暴露于外界自然环境的电气设备或部件，例如电机等。由于电机本身是带电工作，又需要经历外界自然环境的极端工况，例如从极端高温(太阳暴晒)的工况突然遇到极端潮湿(阵雨或暴雨)的工况。本实施例中的环境适应性试验方法可以在电气部件的设计初期模拟极端气候变化环境，从而改进设计，避免电气部件遇到实际极端气候变化环境时电气性能降低或者发生故障。

如前所述，每个循环周期的加湿步骤S12中，待测物由第一预定温度降温至第二预定温度，其中，第一预定温度高于环境温度，第二预定温度低于或者等于环境温度。如果待测物用于热带地区，则第二预定温度低于或者等于环境温度例如40℃；如果待测物用于寒冷地区，则第二预定温度低于或者等于环境温度例如-20℃，具体根据待测物的应用环境而定。

另外，对待测物执行极端环境试验的循环周期的个数N可以根据待测物在实际运行中遭遇极端工况的频次确定。例如，如果电机在海上环境运行过程中遭遇极端工况的频次较高，则该环境适应性试验方法对电机执行较多个循环周期的极端环境试验。如果电机在室外环境运行过程中遭遇极端工况的频次较低，则该环境适应性试验方法对电机执行较少个循环周期的极端环境试验。

进一步地，如图2所示，每个循环周期的加热步骤S11包括：

步骤S111：将待测物放置于加热装置1内并加热；

步骤S112：当加热装置1升温到第一预定温度时，对待测物进行保温；

步骤S113：获取待测物内部的测量温度值；

步骤S114：当测量温度值达到第一预定温度时，停止保温。

当加热装置1升温到第一预定温度时，待测物的外表面可以达到第一预定温度，但待测物的内部还需一定时间方可达到内外一致的温度，故可以通过对待测物进行保温的方式，消除待测物的内部与外表面的温差，从而确保待测物的内部也处于极端高温的工况。

进一步地，加湿操作可以为淋雨操作或者浸水操作，二者择一进行试验即可。由此，加湿步骤S12还包括：

在待测物进入加湿装置2前，预先启动加湿装置2的循环水管22，通过循环水管22对待测物执行浸水操作；或者，预先启动与循环水管22连通的淋雨装置，通过淋雨装置对待测物执行淋雨操作。

进一步地，加湿步骤S12还包括：

若待测物由第一预定温度降温至第二预定温度的降温速率小于预定降温速率，将制冷设备连接至加湿装置2的循环水管22。

制冷设备可以快速冷却循环水管22内的水，从而执行浸水操作时的循环水即为快速降温的循环冷却水；或者执行淋雨操作时淋雨装置喷出的水即为快速降温的冷却水，加快了待测物的降温速率，进而更精确地模拟自然环境突变的工况。

待测物的降温速率可以通过计时器测量，如果待测物由第一预定温度降温至第二预定温度所用的时间超过预定时间，则降温速率过低，启动制冷设备；如果待测物由第一预定温度降温至第二预定温度所用的时间少于预定时间，则不需要启动制冷设备。

请一并参阅图3和图4，本发明还提供了一种实现如前所述的环境适应性试验方法的环境适应性试验设备，包括：底座4、加热装置1、加湿装置2和移动装置3。

加热装置1固定于底座4上，用于加热待测物M；

加湿装置2固定于底座4上，且与加热装置1间隔设置；

移动装置3用于带动待测物M在加热装置1与加湿装置2之间往复运动。

本发明实施例提供的一种环境适应性试验设备，通过设置加热装置1和加湿装置2，可以模拟待测物M处于极端高温的工况和极端潮湿的工况，通过设置移动装置3，可以将待测物由加热装置1快速移动到加湿装置2中，也可以将待测物M由加湿装置2快速移动到加热装置1中，以便于模拟待测物M处于极端温度变化且极端潮湿的恶劣工况，从而可以在设计阶段的非运行条件下对待测物M的环境适应性提前进行评估，便于后续进一步优化改进待测物M的环境适应性。

进一步地，为了便于及时获得待测物M的温度，加热装置1和加湿装置2内分别设置有温度检测装置，温度检测装置能够嵌入或者伸入待测物M内，并测量待测物M的内部温度。

例如，当加热装置1升温到第一预定温度时，待测物M的外表面可以达到第一预定温度，但待测物M的内部还需一定时间方可达到内外一致的温度，故可以将温度检测装置嵌入或者伸入待测物M内，测量待测物M的内部温度，并对待测物M进行保温，直到确保待测物M的内部与外表面均处于相同的温度。

再例如，加湿装置2对待测物M加湿的同时，将待测物M由第一预定温度降温到第二预定温度时，由于待测物M的外表面可以快速达到第二预定温度，而待测物M的内部还需一定时间方可达到内外一致的温度，故可以将温度检测装置嵌入或者伸入待测物M内，测量待测物M的内部温度，直到确保待测物M的内部与外表面均处于相同的温度。

进一步地，加湿装置2包括加湿箱体21和与加湿箱体21连通的循环水管22，循环水管22与水冷系统连接，用于为加湿箱体21提供循环冷却水。待测物M放置于加湿箱体21的循环冷却水中，可以实现浸水试验。

进一步地，加湿装置2还包括设置于加湿箱体21内且与循环水管22连通的淋雨装置，且淋雨装置的淋水区域覆盖待测物M的外表面。淋雨装置可以设置于加湿箱体21的侧部或者顶部，待测物M放置于加湿箱体21中，启动淋雨装置，使淋雨装置喷出的水覆盖待测物M的外表面即可，以实现淋雨操作。

另外，本发明实施例提供的一种环境适应性试验设备还包括与循环水管22连接的制冷设备(图中未示出)，制冷设备用于制冷循环冷却水。制冷设备可以快速冷却循环水管22内的水，从而执行浸水操作时的循环水即为快速降温的循环冷却水；或者，执行淋雨操作时淋雨装置喷出的水即为快速降温的冷却水，加快了待测物M的降温速率。

进一步地，加湿箱体21上设置有切换开关(图中未示出)，淋雨装置和循环水管之间设置有阀门，切换开关与阀门电连接，用于切换淋雨操作或者浸水操作。切换开关提高了加湿装置2的应用范围，避免根据试验需求反复更换加湿装置2。

在一些实施例中，移动装置3包括导轨31和与导轨31可移动连接的滑块32，导轨31固定于底座4上并贯穿加热装置1和加湿装置2，待测物M固定于滑块32上。当启动移动装置3时，滑块32可以带动待测物M沿导轨31在加热装置1与加湿装置2之间来回移动，从而实现N个循环周期的极端环境试验。

如图4所示，一对导轨31间隔设置于底座4上，滑块32嵌入导轨31，且滑块32与螺杆(图中未示出)螺纹连接，螺杆由旋转电机驱动。旋转电机转动时，驱动螺杆带动滑块32沿导轨31在加热装置1与加湿装置2之间来回滑动。另外，导轨31的数量不限于图示中的两个，也可以为一个或者更多个。

进一步可选地，加热装置1位于加湿装置2的上方，且加热装置1与加湿装置2相对的一侧分别设置有可开合的门体D。门体D可以为单侧门，也可以为双侧门，可以通过操作人员手动打开或者关闭，也可以自动打开或者关闭。当移动装置3的滑块32带动待测物M沿导轨31在加热装置1与加湿装置2之间来回移动时，二者相对的一侧需要随时打开或者关闭门体D，便于待测物M的进出。

由此，本实施例中，当待测物M在加热装置1内完成加热操作后准备移动至加湿装置2内之前，可以预先启动加湿装置2的循环水管22或者预先启动与循环水管22连通的淋雨装置；然后打开加热装置1的门体D，在待测物M移出加热装置1后关闭加热装置1的门体D，同时打开加湿装置2的门体D，在待测物M移动至加湿装置2内后关闭加湿装置2的门体D，开始对待测物M执行加湿操作。当待测物M在加湿装置2内完成加湿操作后，再移动至加热装置1内执行加热操作，开始进行下一个循环。

由于在待测物M进入加湿装置2之前，已经预先启动了循环水管22或者淋雨装置，故在加湿装置2的门体D打开时，加湿装置2内已经存储了一些冷却水。而加热装置1位于加湿装置2的上方，可以简化加热装置1或者加湿装置2的门体D的密封设计，防止加湿装置2中的冷却水在门体D打开时溢出，影响环境适应性试验设备的可靠性。

在一些实施例中，移动装置3为起吊机，加热装置1和加湿装置2位于同一水平面内，且二者的顶部分别设置有可开合的门体D。起吊机吊装待测物M在加热装置1与加湿装置2之间移动，可开合的门体D分别设置于加热装置1的加湿装置2的顶部，一方面便于快速将待测物M放置于加热装置1或者加湿装置2内，另一方面防止加湿装置2内预存的冷却水溢出，影响环境适应性试验设备的可靠性。

另外，本发明实施例提供的环境适应性试验设备还包括控制装置，控制装置与加热装置1、加湿装置2和移动装置3分别电连接，并根据试验的循环周期个数自动控制加热装置1、加湿装置2和移动装置3的启动与关闭，提高试验效率，从而可以在设计阶段的非运行条件下对待测物M的环境适应性提前进行评估，便于后续进一步优化改进待测物M的环境适应性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种环境适应性试验方法，其特征在于，包括：

对待测物连续执行N个循环周期的极端环境试验，其中，N为大于1的正整数，每个循环周期包括：

加热步骤：将所述待测物放置于加热装置(1)内，逐渐升温至第一预定温度；

加湿步骤：将所述待测物快速移动至加湿装置(2)内，执行加湿操作，同时将所述待测物由所述第一预定温度降温至第二预定温度；

将所述待测物移动至所述加热装置(1)内，烘干并冷却至室温，评估所述待测物的环境适应性。

2.根据权利要求1所述的环境适应性试验方法，其特征在于，所述第一预定温度高于环境温度，所述第二预定温度低于或者等于环境温度。

3.根据权利要求1所述的环境适应性试验方法，其特征在于，所述加热步骤包括：

将所述待测物放置于所述加热装置(1)内并加热；

当所述加热装置(1)升温到第一预定温度时，对所述待测物进行保温；

获取所述待测物内部的测量温度值；

当所述测量温度值达到所述第一预定温度时，停止保温。

4.根据权利要求1所述的环境适应性试验方法，其特征在于，所述加湿步骤还包括：

在所述待测物进入所述加湿装置(2)前，预先启动所述加湿装置(2)的循环水管(22)，通过所述循环水管(22)对所述待测物执行浸水操作；或者，预先启动与所述循环水管(22)连通的淋雨装置，通过所述淋雨装置对所述待测物执行淋雨操作。

5.根据权利要求4所述的环境适应性试验方法，其特征在于，所述加湿步骤还包括：

若所述待测物由所述第一预定温度降温至所述第二预定温度的降温速率小于预定降温速率，将制冷设备连接至所述加湿装置(2)的所述循环水管(22)。

6.根据权利要求1所述的环境适应性试验方法，其特征在于，所述循环周期的个数N根据所述待测物在实际运行中遭遇极端工况的频次确定。

7.一种实现如权利要求1-6任一项所述的环境适应性试验方法的环境适应性试验设备，其特征在于，包括：

底座(4)；

加热装置(1)，固定于所述底座(4)上，用于加热待测物；

加湿装置(2)，固定于所述底座(4)上，且与所述加热装置(1)间隔设置；

移动装置(3)，用于带动所述待测物在所述加热装置(1)与所述加湿装置(2)之间往复运动。

8.根据权利要求7所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述加热装置(1)和所述加湿装置(2)内分别设置有温度检测装置，所述温度检测装置能够嵌入或者伸入所述待测物内，并测量所述待测物的内部温度。

9.根据权利要求7所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述加湿装置(2)包括加湿箱体(21)和与所述加湿箱体(21)连通的循环水管(22)，所述循环水管(22)与水冷系统连接，用于为所述加湿箱体(21)提供循环冷却水。

10.根据权利要求9所述的环境适应性试验设备，其特征在于，还包括与所述循环水管(22)连接的制冷设备，所述制冷设备用于制冷所述循环冷却水。

11.根据权利要求9所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述加湿装置(2)还包括设置于所述加湿箱体(21)内且与所述循环水管(22)连通的淋雨装置，且所述淋雨装置的淋水区域覆盖所述待测物的外表面。

12.根据权利要求9所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述加湿箱体(21)上设置有切换开关，所述淋雨装置和所述循环水管之间设置有阀门，所述切换开关与所述阀门电连接，用于切换淋雨操作或者浸水操作。

13.根据权利要求7所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述移动装置(3)包括导轨(31)和与所述导轨(31)可移动连接的滑块(32)，所述导轨(31)固定于所述底座(4)上并贯穿所述加热装置(1)和所述加湿装置(2)，所述待测物固定于所述滑块(32)上。

14.根据权利要求13所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述加热装置(1)位于所述加湿装置(2)的上方，且所述加热装置(1)与所述加湿装置(2)相对的一侧分别设置有可开合的门体(D)。

15.根据权利要求7所述的环境适应性试验设备，其特征在于，所述移动装置(3)为起吊机，所述加热装置(1)和所述加湿装置(2)位于同一水平面内，且二者的顶部分别设置有可开合的门体。

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