绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及高压输变电领域，更具体涉及一种绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法。
【背景技术】
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[0002]在高压输电领域，线路绝缘子两端通过专用的连接金具与架空输电线路和铁塔分别连接，并在架空输电线路与铁塔二者之间起绝缘作用。受导线重力的影响，一般情况线路绝缘子会承受沿其轴向的恒定拉力，而在特殊条件下，绝缘子沿其轴向的拉力可能会出现时大时小的变化，这种振动蠕变可能导致线路绝缘子的机械可靠性下降。现有的绝缘子拉伸疲劳试验大多在传统的拉力试验机上直接进行或简单改造后进行，通过传统拉力试验系统中的可编程控制系统，实现沿绝缘子轴向交变的拉力，但这种模拟试验会受原有试验系统的限制，只能实现频率较低(不超过I赫兹或仅有几赫兹)的疲劳试验，并且试验程序一旦确定，则振动频率不可调节。本发明提出的试验系统可以使该振动频率在试验过程中随时调节。采用这种试验方法可在更短的时间内，完成高压输电领域各类型线路绝缘子和连接金具在动态拉伸载荷下的疲劳特性分析。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供一种绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法，本发明可在短时间内，完成高压输电领域各类型线路绝缘子和连接金具在动态拉伸载荷下的疲劳特性分析。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述系统包括依次连接的联接机构、拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统；所述拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统分别与测控系统连接；所述静动态载荷联合加载机构和联接结构分别与基座连接。
[0005]本发明提供的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述联接机构为两个，两个所述联接机构分别水平或者垂直设置在试件的两侧，所述联接机构包括连接金具和过渡机构。
[0006]本发明提供的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述测试对象为线路绝缘子及与之配套的连接金具。
[0007]本发明提供的另一优选的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述静动态载荷联合加载机构包括复合动作缸，所述复合动作缸包括静态加载油缸和动态加载油缸。
[0008]本发明提供的又一优选的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述冷却系统包括冷却机组；所述冷却机组通过循环方式控制油缸中液压油油温。
[0009]本发明提供的又一优选的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述测控系统包括工控机和与所述工控机相连的振动控制模块，所述振动控制模块包括CPU、与CPU相连的D/A转换器和与CPU相连的A/D转化器；所述D/A转换器为2个，其中一个所述D/A转换器与所述静态加载油缸连接，另一个所述D/A转换器依次通过放大器、电液伺服阀和电磁换向阀与所述动态加载油缸连接，所述动态加载油缸通过位移传感器与所述A/D转换器连接；所述A/D转换器还与所述拉力传感器连接。
[0010]本发明提供的又一优选的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其中一个所述联接机构与所述基座连接。
[0011]本发明提供的所述试验系统的试验方法，
[0012](I)通过测控系统在绝缘子一端施加沿其轴向的静态拉力；
[0013](2)通过测控系统在所述绝缘子一端施加频率可调的动态拉力。
[0014]由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是:
[0015]1、本发明中通过测控系统、利用电液伺服阀和电磁换向阀的转换能力，实现在绝缘子已经施加静态载荷的基础上，叠加频率可调拉伸振动负荷从而大幅削减研究线路绝缘子拉伸振动疲劳特性试验时间；
[0016]2、本发明采用这种试验方法加速线路绝缘子和与之配套的连接金具的机械疲劳特性，从而分析线路绝缘子和连接金具在长期运行的可靠性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的试验系统示意图；
[0018]图2为本发明静动态载荷联合加载机构示意图；
[0019]图3为本发明中冷却系统示意图；
[0020]图4为本发明中测控系统示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0022]实施例1:
[0023]如图1-4所示，本例的发明的试验系统包括依次连接的联接机构1、测试对象、联接机构2、拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统；所述拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统分别与测控系统连接；所述静动态载荷联合加载机构和联接机构I分别与基座连接。在本发明中，基座为安装联接机构，测试对象，拉力传感器，静动态载荷联合加载机构提供了载体，可提供单路或多路试验回路。当采用多路结构时，可进行多只试品的并行试验，从而进一步减少试验周期，并可以开展试验结果的分散性分析。
[0024]在本发明中，两个所述联接机构可采用水平或直立方向布置，主要由连接金具、过渡机构等部件组成，用于安装不同类型的测试对象，分别布置在测试对象的两侧；所述测试对象为各种类型的线路绝缘子及与之配套的连接金具。所述测试对象的长度:800?1500mmo
[0025]所述拉力传感器为试验对象上的测力装置，串联在整个试验系统，拉力测试结果传输至测控系统。
[0026]所述静动态载荷联合加载机构包括复合动作缸,所述复合动作缸包括静态加载油缸和动态加载油缸，其中，静态加载由复合作动缸中的静态加载油缸实现，动态加载由复合作动缸中动态加载油缸实现。静动态载荷联合加载机构在测试对象上施加沿轴向的拉伸静态载荷的基础上，再叠加频率可调的动态拉伸载荷，是整个动态拉伸疲劳模拟试验系统的核心部件，主要用于给试验对象施加一定频率的交变振动荷载，通过测控系统的编程将振动频率控制在OHz?75Hz范围内可调。
[0027]冷却系统用于静动态载荷联合加载机构、扭转加载系统中的液压油进行降温，在液压油与冷却系统中的冷却机组之间通过循环的方式使液压油的油温度维持在一个恒定的范围，从而保证整个试验系统性能的稳定。
[0028]所述测控系统包括工控机和与所述工控机相连的振动控制模块，所述振动控制模块包括CPU、与CPU相连的D/A转换器和与CPU相连的A/D转化器；所述D/A转换器为2个，其中一个所述D/A转换器与所述静态加载油缸连接，另一个所述D/A转换器依次通过放大器、电液伺服阀和电磁换向阀与所述动态加载油缸连接，所述动态加载油缸通过位移传感器与所述A/D转换器连接；所述A/D转换器还与所述拉力传感器连接。
[0029]所述的试验系统的试验方法为:
[0030]( I)通过测控系统在绝缘子一端施加沿其轴向的静态拉力；
[0031](2)通过测控系统在所述绝缘子一端施加频率可调的动态拉力。
[0032]测控系统利用电液伺服阀的快速转换能力，通过电磁换向阀和复合作动缸中的动态加载油缸，在已经施加静态载荷的基础上再在复合绝缘子的一端叠加实现频率从零到几十赫兹的可调动态载荷，并且该振动频率可通过测控系统中的编程控制在OHz?75Hz，动态载荷控制范围:0kN?1kN;所述静态载荷控制范围:0kN?150kN，并在试验过程中可以随时调节。
[0033]所述测控系统主要用于接收拉力传感器和位移传感器的反馈数据，控制静动态载荷联合加载机构和冷却系统的工作状态；控制拉伸振动疲劳试验的拉伸振动频率、试验时间等关键参数并可对各试验参数编程控制或实时调整。所述试验方法中，动态拉伸连续振动的次数应不小于1000万次。
[0034]采用以上试验系统，完成线路绝缘子在静态载荷与拉伸振动载荷共同作用下的综合疲劳特性研究。
[0035]最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
【主权项】
1.绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，所述绝缘子为线路绝缘子，其特征在于:所述系统包括依次连接的联接机构、拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统；所述拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统分别与测控系统连接；所述静动态载荷联合加载机构和联接机构分别与基座连接。
2.如权利要求1所述的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其特征在于:所述联接机构为两个，两个所述联接机构分别水平或者垂直设置在试件的两侧，所述联接机构包括连接金具和过渡机构。
3.如权利要求1所述的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其特征在于:所述静动态载荷联合加载机构包括复合动作缸，所述复合动作缸包括静态加载油缸和动态加载油缸。
4.如权利要求3所述的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其特征在于:所述冷却系统包括冷却机组；所述冷却机组通过循环方式控制所述油缸中液压油油温。
5.如权利要求1所述的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其特征在于:所述测控系统包括工控机和与所述工控机相连的振动控制模块，所述振动控制模块包括CPU、与CPU相连的D/A转换器和与CPU相连的A/D转化器；所述D/A转换器为2个，其中一个所述D/A转换器与所述静态加载油缸连接，另一个所述D/A转换器依次通过放大器、电液伺服阀和电磁换向阀与所述动态加载油缸连接，所述动态加载油缸通过位移传感器与所述A/D转换器连接；所述A/D转换器还与所述拉力传感器连接。
6.如权利要求2所述的绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统，其特征在于:其中一个所述联接机构与所述基座连接。
7.如权利要求1所述的试验系统的试验方法，其特征在于: (1)通过测控系统在绝缘子一端施加沿其轴向的静态拉力； (2)通过测控系统在所述绝缘子一端施加频率可调的动态拉力。
【专利摘要】本发明涉及绝缘子及其连接金具动态拉伸疲劳模拟试验系统及其方法，所述系统包括依次连接的联接机构、拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统；所述拉力传感器、静动态载荷联合加载机构和冷却系统分别与测控系统连接；所述静动态载荷联合加载机构和联接结构分别与基座连接。本系统通过测控系统在绝缘子一端施加沿其轴向的静态拉力和频率可调的动态拉力，为绝缘子在静态载荷和动态拉伸振动载荷作用下的疲劳特性研究建立试验条件。
【IPC分类】G01M13-00
【公开号】CN104677610
【申请号】CN201310632593
【发明人】高海峰, 李庆峰, 孙宝川, 殷禹, 宿志一, 魏杰, 李旭东, 邓桃
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 北京乐冶液压气动设备技术有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年12月2日