一种穿墙套管悬臂负荷试验装置及试验方法与流程

本发明属于电气试验设备技术领域，涉及一种穿墙套管悬臂负荷试验装置及试验方法。

背景技术：

随着科技的不断进步，800kV及以下穿墙套管被越来越多的制造出来并运行在电网系统中，这些电器产品的质量与电网运行是否安全息息相关，因此根据相关的国家标准GB/T 26166—2010《±800kV直流系统用穿墙套管》；GB/T 22674—2008《直流系统用套管》；GB/T4109—2008《交流电压高于1000V的绝缘套管》型式试验的要求需要对穿墙套管进行悬臂负荷试验。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种穿墙套管悬臂负荷试验装置及试验方法，该试验装置可以满足800kV及以下穿墙套管的悬臂负荷试验，解决了以前试验存在的试验布置周期长，需布置临时试验构架，试验过程中不安全因素多等问题。

为了达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种穿墙套管悬臂负荷试验装置，包括试品安装架、钢支架和钢丝绳导向装置，所述的试品安装架设置在钢支架顶部，试品安装架包括旋转支撑装置，穿墙套管安装在旋转支撑装置的定位槽内，旋转支撑装置驱动穿墙套管水平转动；钢丝绳导向装置设置两个，且分别设置在穿墙套管两端部下方；每个钢丝绳导向装置均通过钢丝绳连接穿墙套管的一个端部端子，钢丝绳上设置有拉力传感器。

所述的钢丝绳导向装置包括水平移动导向器和钢丝绳卷扬机，水平移动导向器包括直线导轨、电机和丝杠，钢丝绳卷扬机安装在直线导轨上，电机带动丝杠驱动钢丝绳卷扬机沿直线导轨运动；钢丝绳卷扬机牵引钢丝绳一端，钢丝绳卷扬机通过伺服电机涡轮蜗杆减速机构驱动。

所述的旋转支撑装置采用U型快插式定位槽，旋转支撑装置通过带自锁的减速机驱动。

所述的钢支架由多个节支架采用快装结构组装而成，侧面设置有带保护的爬梯。

所述的试品安装架还包括检修吊装平台，爬梯顶部与检修吊装平台连接。

还包括安装在地面上的载荷导轨，钢支架底部安装在载荷导轨上。

其特征在于，还包括远程控制台，远程控制台控制旋转支撑装置和钢丝绳导向装置。

所述的旋转支撑装置驱动穿墙套管水平转动角度为0°～30°；钢丝绳导向装置施加负荷范围为0～10000N。

所述的穿墙套管的额定电压等级≤800kV。

一种采用穿墙套管悬臂负荷试验装置的试验方法，包括以下步骤

将穿墙套管安装在旋转支撑装置的定位槽内；将两段钢丝绳与穿墙套管的端子连接；

角度调整：启动旋转支撑装置调节穿墙套管的旋转角度，并观察角度到设定值时停止；

钢丝绳导向装置调整：控制一边钢丝绳导向装置水平移动，确保一边的钢丝绳与穿墙套管垂直；调整另一边钢丝绳导向装置水平移动，使得另一钢丝绳与穿墙套管垂直；

加载载荷：钢丝绳导向装置对钢丝绳进行加载载荷，到达试验所需的力值后保持规定的时间，记录试验数据和形态，完成实验。

与现有技术相比，本发明至少具有以下技术效果:

本发明的穿墙套管悬臂负荷试验装置，顶部为旋转支撑装置，采用U型快插式结构，通过旋转支撑装置可使绝缘子安装法兰水平角度由60°～90°之间可调，从而实现穿墙套管可在水平角度0°～30°之间的任意角度进行试验。通过钢丝绳导向装置对钢丝绳进行加载载荷，到达试验所需的力值后保持规定的时间，记录试验数据和形态，进行力学性能试验，该装置的结构的机械负荷的测量可满足相关计量法规的要求。数据准确性高、利用率高和应用范围宽、操作灵活简便、试验周期短和安全性高，不需要像以前那样布置临时试验构架来完成试验，使用该装置后试验周期大幅缩短并且试验效率得到了大幅提高，同时杜绝了以往在布置临时试验构架过程等存在的不安全隐患。

进一步，该装置的中间支撑结构，由3.2m标准节和2m标准节构成，每层支架采用快装结构，侧面使用爬梯(带保护)方便检修，根据800kV及以下不同穿墙套管的尺寸可进行拆装，操作灵活简便，省时省力应用范围广泛。

进一步，旋转支撑装置通过减速机调整(带自锁)可使绝缘子安装法兰水平角度可调。

进一步，旋转支撑装置采用U型快插式结构，使用时只需将试品吊入顶部旋转装置的U型定位槽内即可进行试验，涵盖额定电压800kV及以下穿墙套管的尺寸，操作灵活简便，试品覆盖广。

进一步，该装置的钢丝绳导向装置采用直线导轨和电机-丝杠驱动的形式，可根据穿墙套管的水平角度进行移动，从而使得钢丝绳与穿墙套管端子始终保持垂直，满足标准要求的同时远程操作简便安全，杜绝了人员手动调整位置存在的不安全隐患。

进一步，该装置的钢丝绳卷扬机采用自动收紧装置，能实现拉力值的稳定和微动近给，最大值达到10000N，另外当加装过程出现被测试品意外断裂时，载荷控制系统具有立即卸载功能。

本发明的试验方法，通过旋转支撑装置实现穿墙套管可在水平角度0°～30°之间的任意角度进行试验。通过钢丝绳导向装置对钢丝绳进行加载载荷，到达试验所需的力值后保持规定的时间，记录试验数据和形态，进行力学性能试验。整个试验方法操作简单，机械化程度高，满足标准要求的同时远程操作简便安全，杜绝了人员手动调整位置存在的不安全隐患。

附图说明

图1为穿墙套管悬臂负荷试验装置0度结构正视示意图；

图2为穿墙套管悬臂负荷试验装置0度结构侧视图；

图3为穿墙套管悬臂负荷试验装置0度结构俯视图；

图4为穿墙套管悬臂负荷试验装置30度结构正视示意图。

图中：1、穿墙套管；2、旋转支撑装置；3、检修和吊装平台；4、钢支架；5、载荷导轨；6、地面；7、拉力传感器；8、钢丝绳；9、钢丝绳导向装置；10、远程控制台。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

通过对相关国家标准要求的研读，提出本装置的功能要求：装置的尺寸涵盖额定电压800kV及以下穿墙套管的尺寸；穿墙套管可在水平角度0°～30°之间的任意角度进行试验，穿墙套管端子可分别在任意一端或者同时在两端被施加负荷；加载负荷范围：0～10000N；施加的力值可在长期和短期规定时间内保持恒定；机械负荷的测量可满足相关计量法规的要求。

按照上述要求，对装置整体布局和各部位的应力进行了设计及仿真计算并且通过有限元分析，确定了本装置使用的主要材料类型及其尺寸，按照仿真数据设计了装置及配套的载荷导轨。

下面结合图1至图4所示，对本装置进行说明。

本发明一种穿墙套管悬臂负荷试验装置，包括试品安装架、钢支架4和钢丝绳导向装置9，所述的试品安装架设置在钢支架4顶部，试品安装架包括旋转支撑装置2，穿墙套管1安装在旋转支撑装置2的定位槽内，旋转支撑装置2驱动穿墙套管1水平转动；钢丝绳导向装置9设置两个，且分别设置在穿墙套管1两端部下方；每个钢丝绳导向装置9均通过钢丝绳8连接穿墙套管1的一个端部端子，钢丝绳8上设置有拉力传感器7。

如图2所示，旋转支撑装置2采用U型快插式定位槽，旋转支撑装置2通过带自锁的减速机驱动。钢支架4由多个节支架采用快装结构组装而成，侧面设置有带保护的爬梯。试品安装架还包括检修吊装平台3，爬梯顶部与检修吊装平台3连接。

如图3所示，钢丝绳导向装置9包括水平移动导向器和钢丝绳卷扬机，水平移动导向器包括直线导轨、电机和丝杠，钢丝绳卷扬机安装在直线导轨上，电机带动丝杠驱动钢丝绳卷扬机沿直线导轨运动；钢丝绳卷扬机牵引钢丝绳8一端，钢丝绳卷扬机通过伺服电机涡轮蜗杆减速机构驱动。

优选地，还包括安装在地面6上的载荷导轨5，钢支架4底部安装在载荷导轨5上。用于对钢支架4进行固定。

优选地，还包括远程控制台10，远程控制台10控制旋转支撑装置2和钢丝绳导向装置9。实现远程操作，机械化程度高，满足标准要求的同时远程操作简便安全，杜绝了人员手动调整位置存在的不安全隐患。

实施例

本发明的一种穿墙套管悬臂负荷试验装置由四部分组成，第一部分为试品安装架，由角度旋转支撑装置2和检修吊装平台3构成，通过远程控制台10操作可使穿墙套管1在水平角度0°～30°(图4所示)之间的任意角度进行转动，采用方形钢材焊接而成；第二部分为钢支架4，由3.2m标准节和2m标准节构成，每层支架采用快装结构，侧面使用爬梯(带保护)方便检修，根据800kV及以下不同穿墙套管的尺寸可进行快速的拆装；第三部分为载荷导轨5，长度9.8m，宽度6.0m，通过载荷导轨5可将装置安装在水泥地面6上，不需要破坏地面6环境；第四部分为钢丝绳导向装置9，由水平移动导向器和钢丝绳卷扬机两部分构成，水平移动导向器采用直线导轨和电机-丝杠驱动的形式，可根据穿墙套管的水平角度进行移动，从而使得钢丝绳与穿墙套管端子始终保持垂直，钢丝绳卷扬机通过伺服电机涡轮蜗杆减速机构进行加载，加载速度分为快速(1mm/1s)和慢速(0.1mm/1s)两个阶段，加载负荷范围：0～10000N，施加的力值可在长期和短期规定时间内保持恒定。

1)穿墙套管1水平角度的调节。如图1、图2和图3所示，使用10吨吊车将穿墙套管1吊入旋转支撑装置2的U型定位槽内，通过远程控制台10调整穿墙套管的水平角度，到达合适位置后锁死。

2)恒定负荷的施加。远程控制台10设置试验所需的力值，然后启动自动加载按钮，进入自动加载试验过程左右两个微动卷扬机通过伺服电机涡轮蜗杆减速机构进行加载。

3)钢丝绳导向装置9调整。手动控制左边钢丝绳导向装置9移动到导向器定位彩色箭头标识，使用角度板目视检查角度是否对正，并检查导向器是否垂直于实验产品的两段后，将旋钮转到锁紧位置。同上，调整右边钢丝绳导向装置9平移到合适位置。

4)拉力传感器的安装位置。拉力传感器7安装于钢丝绳8上，拉力传感器7两端分别通过钢丝绳8与穿墙套管1的接线端子和钢丝绳导向装置9的滑轮相连接，通过观察拉力传感器上的数字从而达到所需施加力值要求，满足了直接测量施加的机械负荷的目的。

结合图4，对本装置的使用方法如下说明：

额定电压等级800kV及以下穿墙套管悬臂负荷试验按以下三个步骤进行：

第一步：零件的安装和固定

首先启动复位按钮将设备顶部旋转支撑装置2调整到初始位置0度(产品安装位置)；然后使用吊带将试品固定好，使用10吨吊车将试品吊入顶部旋转支撑装置2的U型定位槽内；试验人员通过登高梯爬到零件U型定位槽，手动锁紧零件固定板；手动将两段加载钢丝绳8连接活扣固定好；将吊车吊带卸载，并保持一定间隙(起到异常断裂缓冲作用)，确保实验各个角度不干涉。

第二步：开始试验

角度调整：启动远程控制平台10的旋转角度按钮(水平角度(0～30°之间)，并观察屏幕的角度到设定值时停止按钮，角度控制精度正负0.5度，角度调整完毕；钢丝绳导向装置9调整：控制左边钢丝绳导向装置移动到导向器定位彩色箭头标识，使用角度板目视检查角度是否对正，并检查钢丝绳导向装置是否垂直于实验产品的两段后，将旋钮转到锁紧位置。同上，调整右边钢丝绳导向装置平移到垂直位置；启动自动加载按钮，设备进入自动加载试验过程左右两个微动卷扬机通过伺服电机涡轮蜗杆减速机构进行加载，到达试验所需的力值后保持规定的时间，记录试验数据和形态完成实验。

第三步：实验异常处理

当试验过程突然出现试品断裂现象，试验人员可启动急停按钮，设备立即停止加载，并快速卸载，同时吊车的缓冲带接住产品，防止直接掉落砸伤设备。

采用本发明的装置具有以下优点：

1、数据准确性高、利用率高和应用范围宽：完全符合国家相关标准对穿墙套管悬臂试验的要求，额定电压等级≤800kV的各种类型穿墙套管均可适用于本装置。

2、操作灵活简便：使用时只需用吊车将试品吊入顶部旋转支撑装置的U型定位槽内即可进行试验。

3、试验周期短和安全性高：不需要像以前那样布置临时试验构架来完成试验，使用该装置后试验周期大幅缩短并且试验效率得到了大幅提高，同时杜绝了在布置临时试验构架过程等存在的不安全隐患。

最后应当说明的是：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的说明，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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。