一种换流阀晶闸管组件硅堆压力检测方法与装置与流程

1.本发明涉及力或应力的一般计量技术领域，尤其涉及一种换流阀晶闸管组件硅堆压力检测方法与装置。


背景技术：

2.换流阀是直流输电换流站的核心设备，而晶闸管组件是换流阀的关键部件。具体的关于换流阀晶闸管组件的具体结构可参见授权公告号为cn208954985u的中国实用新型公开的一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构。晶闸管组件在厂家生产后经过不同的交通方式运输抵达工程现场或晶闸管组件在正常运行中受电气串联的电抗器长期振动影响，晶闸管组件存在一定的机械震动，硅堆压力不能确保全部仍然处于出厂的压力定值。同时晶闸管组件在长期运行期间受散热器、碟簧单元、晶闸管等承压元件的自身结构与机械特性的影响，经长期运行震动后存在一定的蠕变与形变的风险，致使晶闸管组件硅堆压力降低。上述均可能导致晶闸管组件的硅堆压力出现异常，为保证换流阀设备稳定可靠运行，就需要对晶闸管组件的硅堆压力进行定期检测，以确保硅堆压力在设计要求的压力定值范围内，满足换流阀设备的工艺要求。
3.针对以上问题，授权公告号为cn208350242u的中国实用新型专利公开了换流阀硅堆压力检测工具，这种工具虽然结构简单，使用方便，但是检测结构准确的前提要求硅堆结构初始的加压装配精度较高，初始状态加压装配后的碟簧组件、晶闸管组件端板以及限位螺母之间的相对位置处于标准状态，这就极大的降低了检测的准确率，而且这种监测工具的检测结构无法准确验证，存在检测结果准确性不可靠的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种换流阀晶闸管组件硅堆压力检测方法，用以解决现有的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测结构不可靠的问题，同时本发明的目的还在于提供换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置，用以解决现有的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测结构不可靠的问题。
5.本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测方法包括，对弹簧施压组件的螺纹顶杆朝向晶闸管组件进行加压，直到加压到标准压力，确定在加压前后限位螺母或螺纹顶杆的位置是否发生变化或发生变化的变化量，并根据变化情况判断硅堆压力是否合格。
6.本发明提供了一种全新的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测方法，其通过对限位螺母或螺纹顶杆在螺纹顶杆受标准压力施压前后的位置是否发生变化或变化量的检测，来判断硅堆压力是否合格，这样检测每次都以螺纹顶杆受标准压力的施压状态为判断基准，检测结构较为准确。
7.进一步的，通过距离传感器对限位螺母在加压前与距离传感器之间的距离以及加压后与距离传感器支架的距离进行检测对比来确定加压前后限位螺母的位置是否发生变化或变化量，进而判断硅堆压力是否合格。通过距离对比进行检测，对于硅堆压力变化较小
的情况也能够检测准确，而且能够较为明显的体现硅堆压力的变化程度。
8.本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置包括加压模块、检测模块以及控制系统，所述加压模块包括液压泵站，液压泵站的液压输出管路的端部连接有液动加压头，液动加压头具有用于与端板固定连接的连接结构以及用于顶推螺纹顶杆的液压顶推头，所述检测模块包括固定座以及安装在固定座上的检测探头，检测模块和加压模块均与控制系统控制连接，控制系统具有人机交互模块，通过人机交互模块操作人员可通过控制系统控制液压泵站的液压输出，进而控制液动加压头对螺纹顶杆施加与硅堆标准压力相等的压力，控制模块根据检测模块反馈的螺纹顶杆受压前后限位螺母或螺纹顶杆的位置变化信息给出硅堆压力是否合格的检测结果。
9.本发明开拓式的提供了一种换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置，该检测装置能够在检测时通过加压模块将硅堆结构的螺纹顶杆施压到标准压力，通过检测模块能够方便准确的检测螺纹顶杆上的限位螺母或螺纹顶杆在施压前后是否发生位置变化以及变化量的大小，进而对硅堆压力是否合格做出准确的判断。
10.进一步的，所述固定座包括u形架，检测探头安装在u形架上，u形架的宽度大于晶闸管组件上拉紧带的宽度而能够扣放到上拉紧带上，u形架上设有用于与上拉紧带锁紧固定的锁定结构。固定座采用这样的结构形式，能够方便的固定在晶闸管组件的上拉紧带上，进而处于能够较为方便的检测限位螺母的位置变化信息的位置处，使用方便且检测准确。
11.进一步的，所述锁定结构为u形架的相对侧边上旋装的紧定螺栓，紧定螺栓垂直于对应的相对侧边且用于顶紧上拉紧带的侧面以实现固定座与上拉紧带的锁紧固定，检测探头安装在u形架的底边上。这种锁定结构结构简单、制造方便，使用时只需旋拧紧定螺栓即可保证可靠的位置锁定，使用起来较为便捷。
12.进一步的，所述检测探头通过臂架结构活动安装在u形架上。这样能够方便的将检测探头调整到需要的位置处，使用起来灵活方便。
13.进一步的，所述臂架结构包括第一架杆和第二架杆，第一架杆与u形架球铰连接，第二架杆与第一架杆球铰连接，检测探头安装在第二架杆的端部，第一架杆和第二架杆的长度均小于u形架的底边的长度且在折叠后平行于u形架的底边。通过两个铰接连杆形成臂架结构，增大了检测探头的移动范围，提高了调整的灵活程度，而且在收起时能够通过两个架体的折叠使臂架结构以及检测探头整体收纳于u形架的u形空间内，便于收纳和携带。
14.进一步的，u形架的底边的背向两侧边的一侧设置有电插头，电插头通过线缆组件与控制系统电连接，以对检测模块进行供电和信号传输。这样设置使检测模块与控制系统有线连接，能够避免检测模块丢失，而且简化了检测模块的结构，较为可靠的对检测模块进行供电和信号传输。
15.进一步的，所述连接结构为与端板上的卡槽适配的u形卡座，液压顶推头处于u形卡座的中部。采用u形卡座与端板固定连接，与晶闸管组件的端板的结构相适配，不仅连接方便，而且提高了通用性。
16.进一步的，换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置包括移动柜体，控制系统、液压泵站均安装在移动柜体内，人机交互模块设置在移动柜体的顶面上。将检测装置整体设置为移动柜体结构，能够对控制系统以及液压泵站等防护在柜体内部，使用时安全可靠，而且方便移运。
附图说明
17.图1为本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置的实施例1的结构示意图；
18.图2为本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置的实施例1在使用时的俯视图；
19.图3为图2中显示检测模块和加压模块与晶闸管组件连接位置处的放大图；
20.图4为本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置的实施例1在使用时的主视图；
21.图5为图4中显示检测模块和加压模块与晶闸管组件连接位置处的放大图；
22.图6为检测模块的结构示意图；
23.图7为液动加压头的结构示意图；
24.图8为人机交互模块的结构示意图。
25.图中：1、移动柜体；2、加压模块；3、检测模块；4、液压输出管路；5、线缆组件；6、晶闸管组件；11、万向轮；12、电源指示灯；13、加压指示灯；14、触摸显示屏；15、吊耳；16、电源开关；17、加压旋钮；18、泄压旋钮；19、自锁按键；111、柜体插座；21、u形卡座；22、液压顶推头；31、电插头；32、固定座；33、第一架杆；34、检测探头；35、紧定螺栓；36、第二架杆；60、上拉紧带；61、端板；62、螺纹顶杆；63、限位螺母。
具体实施方式
26.本发明开拓式的提供了一种换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置，该检测装置包括加压模块、检测模块以及控制系统，其能够在检测时通过加压模块将硅堆结构的螺纹顶杆施压到标准压力，通过检测模块能够方便准确的检测螺纹顶杆上的限位螺母在施压前后是否发生位置变化，进而根据限位螺母位置变化情况对硅堆压力是否减小做出准确的判断。
27.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
28.如图1-8所示，本实施例的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置包括移动柜体1、加压模块2和检测模块3，移动柜体1内还安装有控制系统，控制系统与加压模块2以及检测模块3控制连接，控制系统还包括安装在移动柜体1顶面上的人机交互模块，以供操作人员进行控制操作。
29.加压模块2包括液压泵站，液压泵站的液压输出管路4的端部连接有液动加压头，其中，液压泵站安装于移动柜体1内，并通过穿出移动柜体1的液压输出管路4连接液动加压头。液动加压头的结构如图7所示，包括u形卡座21，u形卡座21的两相对侧壁上分别设有内收的卡边，在使用时，内收的卡边能够对应卡在晶闸管组件6的端板61两侧的卡槽内，进而实现u形卡座21与端板61的固定连接，液压顶推头22处于u形卡座21的中部，在液动加压头所连接的液压输出管路4内输出压力时，液压顶推头22相对u形卡座21向外伸出。其中，液动加压头的具体内部结构与现有的压力机的加压头结构类似。端板的结构为现有晶闸管组件中较为成熟的结构，其在背景技术所引用的授权公告号为cn208954985u的中国实用新型专利文献中公开，本文不再详细描述，而u形卡座21的结构与端板61的结构适配，能够在不改变端板61结构的前提下，方便的与端板61固定连接，而且具有通用性。
30.检测模块3包括固定座32以及安装在固定座32上的检测探头34，固定座32用于实
现检测模块与晶闸管组件的相对固定，根据检测模块所希望固定的位置，可以相应设计固定座的结构。本实施例中，固定座包括u形架，u形架的宽度大于晶闸管组件6上拉紧带60的宽度而能够扣放到上拉紧带60上，检测探头34安装在u形架的底边上，且处于u形架的开口一侧，这样在u形架扣放到上拉紧带60上时，检测探头34处于上拉紧带60的两边之间的位置，便于伸入到弹簧施压组件的碟簧和限位螺母63之间的位置处，进而便于通过检测探头34对限位螺母63的位置进行检测。当然，在其他实施例中，当晶闸管组件的上拉紧带由拉紧板代替时，固定座可以采用u形夹结构，u形夹从侧面插在拉紧板上，u形夹的上侧夹边上设有顶丝，通过顶丝顶紧即可实现其与拉紧板的锁定，此时检测探头安装在u形夹的下侧夹边上。
31.为了保证检测探头34在工作时位置不发生变化，保证较为准确的检测结果，u形架的相对两侧边的至少一个上设有用于将u形架与上拉紧带60锁紧固定的锁定结构。锁定结构的具体形式可以有多种，比如在u形架的侧边上铰接活动夹臂，活动夹臂的转轴上套装有扭簧星宇u形架的侧边形成弹性夹结构，用于夹紧上拉紧带60的带边。本实施例中，锁定结构为u形架的相对侧边上旋装的紧定螺栓35，紧定螺栓35垂直于对应的相对侧边且用于顶紧上拉紧带60的侧面以实现固定座32与上拉紧带60的锁紧固定，紧定螺栓35的处于u形架内侧的一端用于顶紧上拉紧带60的外侧面，紧定螺栓35的处于u形架外侧的一端上安装有蝶形旋钮，以方便旋拧紧定螺栓35。其中，上拉紧带的结构是现有的晶闸管组件中较为成熟的结构，其在背景技术所引用的授权公告号为cn208350242u的中国实用新型专利文件中公开，本文不再详细描述。
32.为了便于检测探头34与限位螺母63能够更好进行位置对应以便对限位螺母63的位置进行准确检测，本实施例中，检测探头34通过臂架结构活动安装在u形架上，借助于臂架结构的臂长，能够使检测探头34调整到需要的位置处，使用起来灵活方便。具体的，臂架结构包括第一架杆33和第二架杆36，第一架杆33的第一端与u形架球铰连接，第二架杆36的第一端与第一架杆33的第二端球铰连接，检测探头34安装在第二架杆36的第二端处，第一架杆33和第二架杆36的长度均小于u形架的底边的长度，第一架杆33的长度小于其与u形架底边的连接点到u形架一侧边的距离，在臂架结构折叠后，能处于平行于u形架的底边的状态。通过两个铰接连杆形成臂架结构，增大了检测探头34的移动范围，提高了调整的灵活程度，而且在收起时能够通过两个架体的折叠使臂架结构以及检测探头34整体平行于u形架的底边布置且收纳于u形架的u形空间内，便于收纳和携带。当然，在其他实施例中，臂架结构可以采用金属波纹管，金属波纹管的一端固定连接在u形架的底边上，检测探头34安装在金属波纹管的另一端，金属波纹管内部布设连接检测探头34与电插头31支架的导线，依靠金属波纹管自身的可变形性实现检测探头34的位置调整。
33.本实施例中，为了更加稳定的对检测探头34进行供电，且保证检测探头34的检测信息能够迅速可靠的传递给控制系统，检测探头34与控制系统之间有线连接。当然，在其他实施例中，检测探头34与控制系统之间也可采用无线通讯，此时需要在u形架上设置电源模块，例如蓄电池，以对检测探头34进行供电。本实施例中，u形架的底边的背向两侧边的一侧设置有电插头31，电插头31通过线缆组件5与控制系统电连接，以对检测模块3进行供电和信号传输，移动柜体1上设置有柜体插座111，柜体插座111在柜体内部与控制系统电连接，线缆组件5的一端通过插座与电插头31插合连接，另一端通过插头与柜体插座111插合连
接。电插头31与检测探头34之间通过导线连接，导线可以沿第一、第二架杆36布设，也可以使第一、第二架杆36为中空架杆，导线布置在中空架杆内。
34.检测探头34具体采用光电距离传感器，其在使用时正对限位螺母63的端面，以检测限位螺母63的端面在加压模块2对螺纹顶杆62施压前的与检测探头之间的距离以及在加压模块2对螺纹顶杆62施压到标准压力后与检测探头之间的距离，如果后者小于前者，则证明晶闸管组件6的硅堆压力减小，此时需要调节限位螺母63在螺纹顶杆62上的位置，直到与端板61顶紧，如此即使晶闸管的硅堆压力又被重新调整到标准压力，如果后者等于前者，则证明晶闸管组件6的硅堆压力没有变化，硅堆压力处于标准压力状态而是合格状态。
35.本实施例的检测逻辑是通过检测限位螺母63在螺纹顶杆62受压前后的距离并将距离进行对比得出限位螺母63的位置变化信息，进而判断硅堆压力是否等于标准压力，当然，在其他实施例中也可以通过光电传感器直接检测限位螺母63在螺纹顶杆62受压的整个过程中位置是否发生变化来判断硅堆压力是否等于标准压力，例如检测探头34采用超声波传感器，超声波传感器在螺纹顶杆62受压的整个过程中检测限位螺母63的位置信息是否变化。
36.移动柜体1内可以配置有电池模组作为电源或引出有接电插头31以连接市电，控制系统包括控制供电的部分以及进行信息处理并结合人机交互模块对加压模块2以及检测模块3进行控制的控制运行的部分。其中，如图8所示，人机交互模块主要包括移动柜体1顶面的控制面板，控制面板上设有触摸显示屏14，控制面板上设有控制加压的加压旋钮17、控制泄压的泄压按钮、自锁按键19、电源指示灯12以及加压工作过程中亮起的加压指示灯13。移动柜体1的侧面上设置有整机的电源开关16，移动柜体1的顶面上在相对的两侧边缘位置设有吊耳15，以便吊运，移动柜体1的底部设有万向轮11，以便移动。
37.本实施例的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置的使用过程也同时体现了换流阀晶闸管组件6硅堆压力检测方法。
38.具体的，将检测模块3锁紧固定在晶闸管组价的上夹紧带的靠近端板61位置处，通过调节臂架结构来调整检测探头34的位置，使其处于碟簧和限位螺母63之间且正对限位螺母63，将检测模块3与移动柜体1通过线缆组件5电连接；将液动加压头与液压输出管路4连接并卡装在端板61上；打开电源开关16，在加压前，按下操作面板上的自锁按键19，进行限位螺母63的距离测量，并将测量数值显示在触摸显示屏14上，保存测量数值在控制系统内，然后按下自锁按键19，恢复按键状态，停止测量；在加压时，按下自锁按键19，通过加压模块2对螺纹顶杆62加压至标准压力值，在该过程中，可选的，进行限位螺母63的实时距离测量，检测探头34测量的相关数据实时传输显示在触摸显示屏14上；在加压至标准压力值后，操作触摸显示屏14记录相关距离测量的数据。
39.以上的过程中，在加压时，操作人员双手同时拨动两个加压旋钮17，实现对螺纹顶杆62稳步加压至标准压力值，并实时在触摸显示屏14上显示变化的压力值，如释放任意一个加压旋钮17，则液压泵站暂停工作停止加压，压力维持在此刻的压力值，如需继续加压，需双手同时拨动两个加压旋钮17，继续液压输出，在触摸显示屏14上压力显示值相应跟随变化；当双手同时拨动两个加压旋钮17时，加压压力值直至标准的硅堆压力要求值时，即便同时拨动两个加压旋钮17，液压泵站也无法再继续加压。相关距离数据测量完后或对晶闸管组件6硅堆压力进行调准处理后，长按泄压按钮泄放液压输出管路4内的压力。
40.通过触摸显示屏14上显示系统自动对加压前和加压至标准压力后的限位螺母63的测量距离做差值，操作人员通过查看触摸显示屏14上加压前后限位螺母63的距离差值，判定晶闸管组件6的硅堆压力是否在要求的定值以及限位螺母63是否紧固到位。
41.针对不同规格的换流阀晶闸管组件6，可通过触摸显示屏14来手动输入加压模块2能够输出的标准压力，以适应不同规格的换流阀晶闸管组件6的标准压力，避免加压模块2加压过冲，超出硅堆的标准压力而导致硅堆结构损坏。
42.换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置采用两个加压旋钮17，且在加压控制逻辑中采用同时操作两个加压旋钮17才进行压力输出，能够避免在加压过程中操作人员意外触碰其他按钮或触摸显示屏14而影响整个装置的正常检测过程，保证加压过程的稳定。
43.以上的描述中，将硅堆压力是否合格理解为是否等于标准压力，即一旦上述检测过程中距离差值不为零，则硅堆压力不合格，而在某些换流阀晶闸管组件的使用要求中，硅堆压力是否合格可以要求为是否处于标准压力左右的设定范围内，如此的话，依然可以通过以上检测方法进行检测，此时需要判断距离差值是否处于与设定的压力范围对应的设定的距离范围内或超出该设定的距离范围，进而判断硅堆压力是否合格。
44.通过以上对本发明的实施例1的介绍可知，本发明的换流阀晶闸管组件硅堆压力检测装置整体上提高了换流阀组件硅堆压力的检测效率和准确度。通过对加压前的限位螺母距离与加到标准压力时的限位螺母距离的比较，便于直观分析，能快速精准地判断出晶闸管组件硅堆压力是否在要求的定值范围内，实现了一定程度的机械化自动化操作，可大量节约人工体能耗费与工作时长，在一定程度上提高了作业的安全系数；同时，极大提高了工作效率，满足对晶闸管组件硅堆压力在出厂校验、现场换流阀安装后检查、年度检修现场检测等各阶段短时、高效、准确的检测需求。尤其在换流阀设备检修期间，极大提高了对晶闸管组件硅堆压力的检修测试工作效率，缩短了换流阀晶闸管组件硅堆压力检测时间，有利于缩短直流输电换流阀设备的检修停电时长，满足精益化检修需求，提高直流输电系统的可利用率。
45.本发明还提供了其他不同于实施例1的其他优选实施例，这些优选实施例同样基于本发明的设计构思。
46.例如，在其他实施例中，与实施例1不同之处主要在于固定座的结构形式，具体的固定座为长方体状的块体结构，块体结构的两端位置开设有卡槽，卡槽的宽度略小于上夹紧带的两边带体的厚度进而与上夹紧带紧配合，在使用时直接将固定座从上向下卡装在上夹紧带上即可，这种情况下，检测探头可以直接固定安装在块体结构上，并在块体结构卡装在上夹紧带上时，检测探头即对准限位螺母。
47.例如，在其他实施例中，与上述实施例1不同之处主要在于检测探头在固定座上的安装方式，具体的，检测探头通过球铰座直接铰接在固定座上，如此在使用时需要调整检测探头的朝向使其倾斜朝向限位螺母，只需能够检测到与限位螺母之间的距离或能够检测限位螺母的位置即可。
48.再例如，在其他实施例中，检测探头也可以从径向上对准螺纹顶杆设置，此时可以螺纹顶杆上的螺纹为参照，通过检测探头检测螺牙是否移动以及移动的螺牙的数量来判断螺纹顶杆是否移动以及移动的距离，或者，在螺纹顶杆上设置用于与检测探头配合以便检测其位移的模数槽或模数齿等。
49.再或者，在其他实施例中，加压模块、检测模块均为独立模块，控制系统为独立系统，例如加压模块包括液压泵站以及连接在液压泵站的液压输出管路末端的液动加压头，检测模块包括自带有蓄电池的固定座以及安装在固定座上的检测探头，控制系统主要包括独立的集成式的手持控制器，类似于平板电脑，手持控制器与加压模块以及检测模块均无线通讯连接并建立控制关系。这样设计方便不同模块的维护更换，节约成本。
50.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。