CN114813095A - 一种cvt用金属膨胀器的机械寿命试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置及方法，属于电压互感器生产技术领域。其技术方案为，一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括浸油容器、充放气组件、膨胀检测组件和控制器，浸油容器中设置有用于安装金属膨胀器的固定座，膨胀检测组件包括上感应触头和下感应触头，浸油容器和膨胀检测组件之间设有行程传动杆；充放气组件通过气管与金属膨胀器连接，气管上设有流量传感器。本发明的有益效果为，将金属膨胀器放入浸油容器中进行试验，模拟其在电容器油中的工作环境，充放气组件使金属膨胀器收缩和膨胀，通过上下感应触头配合控制器自动进行工作循环控制，实现自动化的寿命试验，准确得到金属膨胀器在真实环境下的机械寿命。

Description

一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置及方法

技术领域

本发明涉及电压互感器生产技术领域，特别是涉及一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，以及一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法。

背景技术

CVT（电容式电压互感器）是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，作为表计、继电保护等的一种电压互感器，CVT还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等，是智能电网的重要元器件。

CVT设备包括电容器，电容器内填充有电容器油，CVT的各种电容元件浸没封装在电容器内，由于外界温度变化，电容器油发生热胀冷缩，所以CVT需要金属膨胀器作为补偿装置，当电容器油体积变化时，金属膨胀器相应的改变，起到体积补偿作用，保证互感器内电容器油不与空气接触，没有空气间隙，密封性好，避免电容器油的老化，同时可以保证CVT内部压力稳定在与外界气压接近的微正压，减少事故发生。

在使用过程中，存在CVT向外渗油的情况，对CVT进行拆除检查后发现原因通常为金属膨胀器外壳损坏发生渗油，金属膨胀器外壳反复伸缩弯折，容易发生疲劳损坏，因此金属膨胀器的机械寿命成为了CVT质量的重要影响因素，金属膨胀器的可靠性提升需要有效检测金属膨胀器的机械寿命。由于在CVT中金属膨胀器浸没在电容器油中使用，工作环境特殊，缺少精确检测金属膨胀器寿命的设备和方法。

发明内容

本发明针对目前无法对CVT用金属膨胀器的机械寿命进行有效检测、判断金属膨胀器能否满足使用寿命要求的问题，提供了一种能够模拟CVT中真实环境进行寿命试验的试验装置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为，一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括浸油容器、充放气组件、膨胀检测组件和控制器，浸油容器中设置有用于安装待试验的金属膨胀器的固定座，膨胀检测组件包括上感应触头和下感应触头，浸油容器和膨胀检测组件之间设有行程传动杆，行程传动杆的一端位于固定座的上方或下方，行程传动杆的另一端靠近膨胀检测组件且能够在上感应触头和下感应触头之间移动；充放气组件上设有气管，气管的一端与充放气组件的充放气口连接，气管的另一端位于浸油容器内且用于连接待试验的金属膨胀器，气管上设有流量传感器；充放气组件、膨胀检测组件和流量传感器均与控制器电连接。设计一套专用试验装置，将金属膨胀器放入浸油容器中进行试验，模拟其在电容器油中的工作环境，通过充放气组件使金属膨胀器收缩和膨胀，并通过上下感应触头配合控制器自动进行工作循环控制，实现自动化的寿命试验，准确得到金属膨胀器在真实环境下的机械寿命。

优选的，浸油容器顶面开放，固定座为平板状，固定座水平地可拆卸安装在浸油容器内一定高度处，待试验的金属膨胀器安装在固定座的底面，气管穿过固定座并与待试验的金属膨胀器顶部气孔连接。可通过拆装更换固定板即可检测不同型号尺寸的金属膨胀器，通用性强。

优选的，膨胀检测组件位于浸油容器的一侧，行程传动杆为Z型，包括下水平杆、上水平杆和竖直杆，下水平杆与待试验的金属膨胀器的底面连接，固定座上开有沿竖直方向的导向孔，竖直杆插接在导向孔中，上水平杆远离竖直杆的一端设有检测挡板，上感应触头和下感应触头检测检测挡板的位置。

优选的，浸油容器的上部设有位移传感器，位移传感器的检测方向垂直指向浸油容器的底部。可以检测试验过程中电容器油液面的高度，进而测得金属膨胀器的补偿量，有利于金属膨胀器的准确选型。

优选的，浸油容器的侧壁上开有观察窗。可观察实验过程中金属膨胀器的工作状态。

优选的，膨胀检测组件的侧壁上设有沿竖直方向的轨道，上感应触头和下感应触头均安装在轨道中，上感应触头和下感应触头均能够沿轨道移动。可设置上下感应触头的位置，对应不同的被测金属膨胀器型号，以及设定的不同收缩膨胀量进行灵活调整。

基于以上试验装置，本发明还提供一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，采用上述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括以下步骤：

S1.对一批金属膨胀器进行取样，并将金属膨胀器安装在浸油容器中，并向浸油容器中注入电容器油；

S2.设置上感应触头和下感应触头的检测位置；

S3.充放气组件抽气使金属膨胀器收缩，金属膨胀器带动行程传动杆上移；

S4.检测挡板移动到上感应触头处，上感应触头向控制器发送信号，控制器控制充放气组件充气使金属膨胀器膨胀，金属膨胀器带动行程传动杆下移；

S5.检测挡板移动到下感应触头处，完成一个检测循环，下感应触头向控制器发送信号，控制器记录循环次数加一；

S6.重复S3~S5，当流量传感器检测到电容器油流过时，充放气组件停止运行，记录此时的循环次数。

优选的，步骤S1包括：

将金属膨胀器安装在固定座的底面，使金属膨胀器的上表面与固定座的底面固定连接；

将气管与金属膨胀器的气口连接；

将下水平杆与金属膨胀器的底面固定连接；

将带有金属膨胀器的固定座安装到浸油容器中。

优选的，步骤S2包括：

充放气组件抽气使金属膨胀器收缩，金属膨胀器带动行程传动杆上移至上极限位置，调节上感应触头的竖直位置，使上感应触头正对当前位置的检测挡板；

充放气组件充气使金属膨胀器膨胀，金属膨胀器带动行程传动杆下移至下极限位置，调节下感应触头的竖直位置，使下感应触头正对当前位置的检测挡板。

优选的，设置在浸油容器上的位移传感器检测浸油容器中电容器油的液面高度差，得到金属膨胀器的体积补偿量。

通过以上技术方案可以看出，本发明的优点为：金属膨胀器完全浸入电容器油中，如实模拟金属膨胀器的机械寿命；能够通过控制器控制抽气充气速度，设定检测时间，智能控制试验时间；能够精确计算工作循环次数，检测金属膨胀器状态，异常漏油时自动停止试验，全自动检测，节约人力，提高效率；能够感应电容器油液位变化，得到金属膨胀器补偿量，使CVT制造时金属膨胀器选型更加准确；能够对不同型号的金属膨胀器进行试验，同时可设置不同的收缩膨胀范围，通用性强；同时，本发明提供的试验方法易于操作，自动试验，节约人力，试验结果精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中行程传动杆的结构示意图。

图中:1.浸油容器，2.充放气组件，3.膨胀检测组件，3-1.上感应触头，3-2.下感应触头，4.固定座，5.行程传动杆，5-1.下水平杆，5-2.上水平杆，5-3.竖直杆，5-4.检测挡板，6.气管，7.位移传感器，8.观察窗，9.轨道，10.流量传感器，11.金属膨胀器。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1所示，一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括浸油容器1、充放气组件2、膨胀检测组件3和控制器：

浸油容器1为顶面开放的筒型，其中注入电容器油，浸油容器1中设置有固定座4，固定座4为平板状，浸油容器1内一定高度处，使用时将固定座4拆出，然后将待试验的金属膨胀器11安装在固定座4的底部，然后再将固定座4安装回浸油容器内，浸油容器1相对的两个侧壁上分别设有观察窗8，观察窗8对应固定座4的下方位置，即金属膨胀器11在浸油容器中的安装位置，以观察试验过程中金属膨胀器11的工作情况，浸油容器1的上部设有位移传感器7，位移传感器7的检测方向垂直指向浸油容器1的底部；

膨胀检测组件3包括上感应触头3-1和下感应触头3-2，膨胀检测组件3的一侧壁上设有沿竖直方向的轨道9，上感应触头3-1和下感应触头3-2均安装在轨道9中，上感应触头3-1和下感应触头3-2均能够沿轨道9移动，上感应触头3-1和下感应触头3-2的检测方向沿水平方向且相互平行，浸油容器1和膨胀检测组件3之间设有行程传动杆5，如图2所示，行程传动杆5为Z型，包括下水平杆5-1、上水平杆5-2和竖直杆5-3，固定座4上开有沿竖直方向的导向孔，竖直杆5-3插接在导向孔中，并能够在导向孔中上下滑动，在进行试验时，下水平杆5-1与安装在固定座4下方的金属膨胀器11的底面固定连接，上水平杆5-2探出浸油容器1外，上水平杆5-2远离竖直杆5-3的一端设有检测挡板5-4，检测挡板5-4可在上感应触头3-1和下感应触头3-2的检测点之间上下移动，上感应触头3-1和下感应触头3-2用于感应测检测挡板5-4的位置；

充放气组件2上设有L型的气管6，气管6的水平段的管口与充放气组件2的充放气口连接，气管6的竖直部位于浸油容器1中，竖直段的管口穿过并安装在固定座4上，安装金属膨胀器11后，竖直段管口与金属膨胀器11顶部的气孔连接，充放气组件2控制金属膨胀器11收缩和膨胀，模拟金属膨胀器11的工作过程，气管6的竖直段上设有油槽部，油槽部的直径大于气管6，油槽部上安装有流量传感器10。

充放气组件2、膨胀检测组件3、流量传感器10和位移传感器7均与控制器电连接：进行试验时，通过控制器设置充放气组件2的充放气速度和气量，以控制金属膨胀器11的伸缩（膨胀和收缩）速度和伸缩距离，金属膨胀器11带动行程传动杆5上下移动，当检测挡板5-4上移到达上感应触头3-1的检测位点时，控制器控制充放气组件向金属膨胀器11中充气，使行程传动杆下移；当检测挡板5-4下移到达下感应触头3-2的检测位点时，控制器控制充放气组件从金属膨胀器11中抽气，使行程传动杆上移，当上下感应触头先后完成一次检测后，即金属膨胀器11完成了一次收缩膨胀的工作循环，控制器记录循环次数加一；

当金属膨胀器11发生损坏时，由于充放气组件抽气时气压远小于外界标准气压，充放气组件会将电容器油从金属膨胀器的裂隙吸入金属膨胀器11中，此时金属膨胀器11再收缩会导致电容器油进入气管6内，当流量传感器检测到电容器油流过时，控制器控制充放气组件停止工作，此时控制器记录的循环次数即为金属膨胀器11的机械寿命；

位移传感器获得检测过程中电容器油液面的高度变化，结合预设的浸油容器1的横截面积即可得到金属膨胀器的体积补偿量。

另一方面，本发明还提供一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，采用上述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括以下步骤：

S1.对一批金属膨胀器进行取样，并将金属膨胀器11安装在浸油容器1中：将金属膨胀器11安装在固定座4的底面，使金属膨胀器11的上表面与固定座4的底面固定连接，将气管6与金属膨胀器11的气口连接，将下水平杆5-1与金属膨胀器的底面固定连接，将带有金属膨胀器11的固定座4安装到浸油容器1中并向浸油容器1中注入电容器油；

S2.设置上感应触头3-1和下感应触头3-2的检测位置：充放气组件2抽气使金属膨胀器11收缩，金属膨胀器11带动行程传动杆5上移至上极限位置，调节上感应触头3-1的竖直位置，使上感应触头3-1正对当前位置的检测挡板5-4；

S3.充放气组件2抽气使金属膨胀器11收缩，金属膨胀器11带动行程传动杆5上移；

S4.检测挡板5-4移动到上感应触头3-1处，上感应触头3-1向控制器发送信号，控制器控制充放气组件充气使金属膨胀器11膨胀，金属膨胀器11带动行程传动杆下移；

S5.检测挡板5-4移动到下感应触头3-2处，完成一个检测循环，下感应触头3-2向控制器发送信号，控制器记录循环次数加一；

S6.重复S3~S5，当流量传感器检测到电容器油流过时，充放气组件2停止运行，记录此时的循环次数，得到金属膨胀器的机械寿命。

充放气组件2充气使金属膨胀器11膨胀，金属膨胀器11带动行程传动杆5下移至下极限位置，调节下感应触头3-2的竖直位置，使下感应触头3-2正对当前位置的检测挡板5-4；

在试验过程中，设置在浸油容器1上的位移传感器7检测浸油容器中电容器油的液面高度差，得到金属膨胀器11的体积补偿量。

结合实际使用过程中金属膨胀器的工作特点，本方法的原理为：CVT在使用过程中，一天的温差变化使金属膨胀器完成一次收缩与膨胀，即金属膨胀器一天进行一次工作循环，结合CVT的额定寿命得到一定的最低循环次数标准，例如通常CVT的额定寿命为30年，对应天数为10950天（以一年365天计），一般设循环次数标准为11000次，应用上述方法记录金属膨胀器的循环次数，若超过循环次数标准则该金属膨胀器及CVT设备满足使用寿命要求，反之则无法满足；在此基础上，进一步测试直到金属膨胀器损坏的循环次数，可得到在极限工况下金属膨胀器的寿命。

通过以上实施方式可以看出，本发明的有益效果在于，金属膨胀器完全浸入电容器油中，如实模拟金属膨胀器的机械寿命；能够通过控制器控制抽气充气速度，设定检测时间，智能控制试验时间；能够精确计算工作循环次数，检测金属膨胀器状态，异常漏油时自动停止试验，全自动检测，节约人力，提高效率；能够感应电容器油液位变化，得到金属膨胀器补偿量，使CVT制造时金属膨胀器选型更加准确；能够对不同型号的金属膨胀器进行试验，同时可设置不同的收缩膨胀范围，通用性强；同时，本发明提供的试验方法易于操作，自动试验，节约人力，试验结果精确。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，包括浸油容器（1）、充放气组件（2）、膨胀检测组件（3）和控制器，所述浸油容器（1）中设置有用于安装待试验的金属膨胀器的固定座（4），所述膨胀检测组件（3）包括上感应触头（3-1）和下感应触头（3-2），所述浸油容器（1）和所述膨胀检测组件（3）之间设有行程传动杆（5），所述行程传动杆（5）的一端位于所述固定座（4）的上方或下方，所述行程传动杆（5）的另一端靠近所述膨胀检测组件（3）且能够在所述上感应触头（3-1）和所述下感应触头（3-2）之间移动；所述充放气组件（2）上设有气管（6），所述气管（6）的一端与所述充放气组件（2）的充放气口连接，所述气管（6）的另一端位于所述浸油容器（1）内且用于连接待试验的金属膨胀器，所述气管（6）上设有流量传感器（10）；所述充放气组件（2）、所述膨胀检测组件（3）和所述流量传感器（10）均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，所述浸油容器（1）顶面开放，所述固定座（4）为平板状，所述固定座（4）水平地可拆卸安装在所述浸油容器（1）内一定高度处，待试验的金属膨胀器安装在所述固定座（4）的底面，所述气管（6）穿过所述固定座（4）并与待试验的金属膨胀器顶部气孔连接。

3.根据权利要求2所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，所述膨胀检测组件（3）位于所述浸油容器（1）的一侧，所述行程传动杆（5）为Z型，包括下水平杆（5-1）、上水平杆（5-2）和竖直杆（5-3），所述下水平杆（5-1）与待试验的金属膨胀器的底面连接，所述固定座（4）上开有沿竖直方向的导向孔，所述竖直杆（5-3）插接在所述导向孔中，所述上水平杆（5-2）远离所述竖直杆（5-3）的一端设有检测挡板（5-4），所述上感应触头（3-1）和所述下感应触头（3-2）检测所述检测挡板（5-4）的位置。

4.根据权利要求3所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，所述浸油容器（1）的上部设有位移传感器（7），所述位移传感器（7）的检测方向垂直指向所述浸油容器（1）的底部。

5.根据权利要求4所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，所述浸油容器（1）的侧壁上开有观察窗（8）。

6.根据权利要求4所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，其特征在于，所述膨胀检测组件（3）的侧壁上设有沿竖直方向的轨道（9），所述上感应触头（3-1）和所述下感应触头（3-2）均安装在所述轨道（9）上，所述上感应触头（3-1）和所述下感应触头（3-2）均能够沿所述轨道（9）移动。

7.一种CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，其特征在于，采用如权利要求4-6任一权利要求所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验装置，包括以下步骤：

S1.对一批金属膨胀器进行取样，并将金属膨胀器安装在浸油容器（1）中，并向浸油容器（1）中注入电容器油；

S2.设置上感应触头（3-1）和下感应触头（3-2）的检测位置；

S3.充放气组件（2）抽气使金属膨胀器收缩，金属膨胀器带动行程传动杆（5）上移；

S4.检测挡板（5-4）移动到上感应触头（3-1）处，上感应触头（3-1）向控制器发送信号，控制器控制充放气组件充气使金属膨胀器膨胀，金属膨胀器带动行程传动杆下移；

S5.检测挡板（5-4）移动到下感应触头（3-2）处，完成一个检测循环，下感应触头（3-2）向控制器发送信号，控制器记录循环次数加一；

S6.重复S3~S5，当流量传感器检测到电容器油流过时，充放气组件（2）停止运行，记录此时的循环次数，即为金属膨胀器的机械寿命。

8.根据权利要求7所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，其特征在于，步骤S1包括：

将金属膨胀器安装在固定座（4）的底面，使金属膨胀器的上表面与固定座（4）的底面固定连接；

将气管（6）与金属膨胀器的气口连接；

将下水平杆（5-1）与金属膨胀器的底面固定连接；

将带有金属膨胀器的固定座（4）安装到浸油容器（1）中。

9.根据权利要求7所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，其特征在于，步骤S2包括：

充放气组件（2）抽气使金属膨胀器收缩，金属膨胀器带动行程传动杆（5）上移至上极限位置，调节上感应触头（3-1）的竖直位置，使上感应触头（3-1）正对当前位置的检测挡板（5-4）；

充放气组件（2）充气使金属膨胀器膨胀，金属膨胀器带动行程传动杆（5）下移至下极限位置，调节下感应触头（3-2）的竖直位置，使下感应触头（3-2）正对当前位置的检测挡板（5-4）。

10.根据权利要求7所述的CVT用金属膨胀器的机械寿命试验方法，其特征在于，设置在浸油容器（1）上部的位移传感器（7）检测浸油容器中电容器油的液面高度差，得到金属膨胀器的体积补偿量。

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