一種相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)和測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路舞動試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓輸電線路相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路舞動是不均勻覆冰導(dǎo)線在風(fēng)激勵下產(chǎn)生的一種低頻率(0.1 Hz?3Hz)、大振幅(導(dǎo)線直徑的20倍?300倍)的自激振動。高壓輸電線路舞動能量很大，持續(xù)時間較長，一旦發(fā)生，對導(dǎo)線、金具、桿塔及其部件將會造成嚴(yán)重危害，導(dǎo)致線路跳閘、金具和桿塔受損，甚至大面積停電，引發(fā)重大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。
[0003]作為一種有效的舞動抑制手段，相間間隔棒被大規(guī)模引入?，F(xiàn)場的相間間隔棒懸掛于兩相導(dǎo)線間，兩端固定在導(dǎo)線的子間隔棒上。多年的經(jīng)驗表明，雖然相間間隔棒在舞動治理方面發(fā)揮了顯著的作用，但是其依然存在諸多問題有待改進(jìn)。
[0004]線路舞動能量大，極其考驗相間間隔棒的機(jī)械性能?，F(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗表明，相間間隔棒在輸電線路舞動時反復(fù)承受分裂導(dǎo)線子間隔棒的拉力、壓力、扭轉(zhuǎn)、彎折力和錯折力，造成相間間隔棒絕緣棒體及其連接金具斷裂。為了提高相間間隔棒的防舞動效果和自身的機(jī)械強(qiáng)度，避免相間間隔棒在使用過程中出現(xiàn)受損斷裂而失效，有必要研究舞動過程中相間間隔棒所承受的拉力、壓力和扭轉(zhuǎn)力等力學(xué)特性。
[0005]目前對相間間隔棒的考核，主要參考DL/T1058-2007《交流架空線路用復(fù)合絕緣相間間隔棒技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對相間間隔棒的大擾度屈曲試驗和屈曲振動疲勞試驗進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。其中，大擾度屈曲試驗是對相間間隔棒沿其軸線方向施加負(fù)荷，做縱向壓縮距離為最小相間放電距離的三次大擾度屈服試驗，而屈曲振動疲勞試驗是對相間間隔棒進(jìn)行不少于30萬次的軸向壓縮屈曲疲勞試驗，兩者都要求試驗后相間間隔棒不得出現(xiàn)芯棒破壞、端部密封失效等現(xiàn)象。這兩個試驗本質(zhì)上是相間間隔棒在單一方向上的拉壓試驗?，F(xiàn)場損壞的相間間隔棒表現(xiàn)為連接金具損壞、芯棒斷裂、硅橡膠外套受損等。實際運(yùn)行中的相間間隔棒除了受到子間隔棒的拉壓作用外，還受到扭轉(zhuǎn)、剪切及彎折荷載的綜合影響。而目前對于導(dǎo)線舞動過程中子間隔棒對相間間隔棒施加的彎折力、扭轉(zhuǎn)力等力形式，及相間間隔棒整體的舞動疲勞試驗，沒有相關(guān)的模擬考核。迄今為止，國內(nèi)還沒有用作相間間隔棒舞動承載特性測試的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)和測試方法，通過模擬實際線路舞動過程中導(dǎo)線子間隔棒的運(yùn)動形式，來分析相間間隔棒在導(dǎo)線舞動中的實際受力情況，進(jìn)一步總結(jié)相間間隔棒受損規(guī)律及邊界條件，為相間間隔棒動態(tài)承載特性的入網(wǎng)檢測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)，包括框架擺臂系統(tǒng)和底座擺臂系統(tǒng)，所述的框架擺臂系統(tǒng)包括框架擺臂機(jī)架、框架擺臂支架和框架擺臂，框架擺臂支架與框架擺臂機(jī)架連接，框架擺臂設(shè)置在框架擺臂支架上，框架擺臂由框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動在水平方向轉(zhuǎn)動；框架擺臂前端同軸設(shè)置有框架擺臂轉(zhuǎn)軸，框架擺臂轉(zhuǎn)軸由框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，框架擺臂轉(zhuǎn)軸的前端同軸設(shè)置有框架擺臂待測樣品連接裝置；所述的底座擺臂系統(tǒng)包括底座擺臂機(jī)架、底座擺臂支架和底座擺臂，底座擺臂支架與底座擺臂機(jī)架連接，底座擺臂設(shè)置在底座擺臂支架上，底座擺臂由底座擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動在水平方向轉(zhuǎn)動；底座擺臂前端設(shè)置有底座擺臂轉(zhuǎn)軸，底座擺臂轉(zhuǎn)軸的軸向在水平面內(nèi)與底座擺臂軸向垂直設(shè)置，底座擺臂轉(zhuǎn)軸由底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，底座擺臂轉(zhuǎn)軸前端同軸設(shè)置有底座擺臂待測樣品連接裝置。
[0008]所述的框架擺臂支架與框架擺臂機(jī)架豎向滑動連接，框架擺臂支架由框架擺臂支架直線驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0009]所述的框架擺臂與框架擺臂支架水平滑動連接，框架擺臂由框架擺臂直線驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0010]所述的底座擺臂機(jī)架設(shè)置在軌道上且與軌道水平滑動連接，底座擺臂機(jī)架由底座擺臂機(jī)架直線驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0011]所述的底座擺臂與底座擺臂支架水平滑動連接，底座擺臂由底座擺臂直線驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0012]所述的框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括框架擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)和框架擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)，框架擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)在框架擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動框架擺臂支架在水平方向轉(zhuǎn)動；底座擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)包括底座擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)和底座擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)，底座擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)在底座擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動底座擺臂支架在水平方向轉(zhuǎn)動。
[0013]所述的框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)和底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)均采用正反旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)減速機(jī)。
[0014]所述的框架擺臂轉(zhuǎn)軸的前端與框架擺臂待測樣品連接裝置之間設(shè)置有測力傳感器；底座擺臂轉(zhuǎn)軸前端與底座擺臂待測樣品連接裝置之間設(shè)置有測力傳感器。
[0015]一種基于權(quán)利要求1至8中任意一項所述的相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)的測試方法，依次包含以下步驟:
A:根據(jù)待測樣品的長度，分別利用框架擺臂支架直線驅(qū)動裝置和底座擺臂機(jī)架直線驅(qū)動裝置對框架擺臂高度和底座擺臂機(jī)架位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；
B:將框架擺臂待測樣品連接裝置和底座擺臂待測樣品連接裝置分別連接待測樣品的兩端；
C:根據(jù)試驗要求設(shè)置框架擺臂和底座擺臂的運(yùn)動軌跡及方式，并通過底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)、框架擺臂直線驅(qū)動裝置、底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)和底座擺臂直線驅(qū)動裝置分別設(shè)置各自產(chǎn)生的作用力大小、扭轉(zhuǎn)參數(shù)和彎折參數(shù)；
D:利用框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和底座擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)分別驅(qū)動框架擺臂和底座擺臂左右擺動，對待測樣品的抗壓性能和抗拉性能進(jìn)行測試；在驅(qū)動框架擺臂和底座擺臂左右擺動的同時，利用框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)、框架擺臂直線驅(qū)動裝置、底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)和底座擺臂直線驅(qū)動裝置分別驅(qū)動框架擺臂轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動、框架擺臂水平往復(fù)移動、底座擺臂轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動、底座擺臂水平往復(fù)移動，對待測樣品即相間間隔棒施加不同方向和不同形式的力，完成一次試驗過程中相間間隔棒所受到的軸向扭轉(zhuǎn)力、軸向錯折力、彎折力檢測；
E:重復(fù)試驗，并在測試過程中通過測力傳感器反饋待測樣品所承受的力值數(shù)據(jù)；通過在試驗中隨時增加框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、底座擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)、框架擺臂直線驅(qū)動裝置、底座擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)和底座擺臂直線驅(qū)動裝置的施加力，檢測待測樣品在發(fā)生損傷或損壞現(xiàn)象時所承受的力值范圍，并實時保存試驗力值數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明通過框架擺臂系統(tǒng)和底座擺臂系統(tǒng)的配合，來模擬實現(xiàn)導(dǎo)線舞動過程中子間隔棒的運(yùn)動形式，來分析相間間隔棒的受力情況，能夠模擬不同舞動頻率及幅值下，相間間隔棒的受力形式。本發(fā)明具有實用性強(qiáng)、操作方便、拉壓測力范圍可調(diào)、扭轉(zhuǎn)頻率可調(diào)和工作時間長等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為框架擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為底座擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖4的俯視圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作以詳細(xì)的描述:
如圖1至圖5所示，本發(fā)明所述的相間間隔棒舞動承載特性測試系統(tǒng)，包括框架擺臂系統(tǒng)和底座擺臂系統(tǒng)，通過框架擺臂系統(tǒng)和底座擺臂系統(tǒng)的配合模擬實現(xiàn)導(dǎo)線舞動過程中子間隔棒的運(yùn)動形式。
[0019]所述的框架擺臂系統(tǒng)包括框架擺臂機(jī)架1、框架擺臂支架2和框架擺臂3，框架擺臂支架2與框架擺臂機(jī)架I連接，框架擺臂3設(shè)置在框架擺臂支架2上，框架擺臂3由框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)4驅(qū)動在水平方向轉(zhuǎn)動。框架擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)4包括框架擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)和框架擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)，框架擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)在框架擺臂液壓伺服控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動框架擺臂支架2在水平方向轉(zhuǎn)動。框架擺臂齒輪齒條擺動系統(tǒng)中齒條由液壓桿驅(qū)動，利用齒條帶動與齒條嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動，再利用齒輪帶動框架擺臂支架2在水平方向左右轉(zhuǎn)動，模擬導(dǎo)線舞動時一相導(dǎo)線的子間隔棒的運(yùn)動?？蚣軘[臂3前端同軸設(shè)置有框架擺臂轉(zhuǎn)軸5，框架擺臂轉(zhuǎn)軸5由框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)6驅(qū)動轉(zhuǎn)動，以模擬導(dǎo)線舞動時子間隔棒的軸向扭轉(zhuǎn)，從而對相間間隔棒施加一定的軸向扭轉(zhuǎn)力?？蚣軘[臂轉(zhuǎn)軸5的前端同軸設(shè)置有框架擺臂待測樣品連接裝置7，用于連接待測樣品；框架擺臂轉(zhuǎn)軸5的前端與框架擺臂待測樣品連接裝置7之間設(shè)置有測力傳感器，能夠?qū)崟r采集待測樣品在測試過程中所受到的力。框架擺臂正反轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)6可采用正反旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)減速機(jī)。
[0020]本發(fā)明中，框架擺臂支架2與框架擺臂機(jī)架I豎向滑動連接，框架擺臂支架2由框架擺臂支架直線驅(qū)動裝置驅(qū)動?？蚣軘[臂支架2能夠在框架擺臂支架直線驅(qū)動裝置的作用下，帶動框架擺臂3在框架擺臂機(jī)架I上上下移動，對位置進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)節(jié)底座擺臂11和框架擺臂3之間的距離，并與底座擺臂11機(jī)構(gòu)配合，來滿足不同長度的相間間隔棒試樣試驗。
[0021]為了進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明的模擬準(zhǔn)確性，框架擺臂3與框架擺臂支架2水平滑動連接，框架擺臂3由框架擺臂直線驅(qū)動裝置8驅(qū)動；框架擺臂直線驅(qū)動裝置8采用水平移動伺服電機(jī)減速機(jī)。水平移動伺服電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動設(shè)置