[发明专利]复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统及其方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高压输变电领域的试验系统，具体讲涉及一种复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统及其方法。

背景技术：

在高压输变电领域，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，线路绝缘子会承受沿其轴向的拉力，而在一定条件下，这个拉力可能存在时大时小的变化，此外线路绝缘子还可能会受到正、反两个方向交变的扭转力的作用。复合绝缘子是一种常用的线路绝缘子，其主要承载力的部件是由玻璃纤维和环氧材料复合而成的芯棒通过压接的方式提供整体的机械强度。交变的拉力和扭转力均有可能造成复合绝缘子的蠕变，从而降低复合绝缘子的机械可靠性。

现有的复合绝缘子疲劳特性试验大多在导线微风振动试验平台上进行，或在传统拉力试验机上简单改造后进行。前者在试验过程中，几乎不存在扭转载荷，并且沿绝缘子轴向拉力的变化幅度也较小；后者受原有试验系统的限制，只能实现频率较低（不超过1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，因此完成一组疲劳试验的时间漫长。

本发明提出的试验系统使测试对象在原有轴向拉力方向上形成交变的拉伸载荷，同时使复合绝缘子的两端再受到正、反两个方向交变的扭转力的作用，从而使测试对象本身或在连接部位出现疲劳，并且该振动频率可在试验过程中随时调节。

发明内容：

本发明的目的是提供一种复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统及其方法，本发明为复合绝缘子在静态载荷、动态拉伸振动载荷和扭转载荷综合作用下的疲劳特性研究建立试验条件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，所述系统包括首尾依次的连接联接机构、拉力传感器、静动态载荷联合加载机构、冷却系统和扭转加载机构；所述拉力传感器、静动态载荷联合加载机构、冷却系统和扭转加载机构分别与测控系统连接；所述静动态载荷联合加载机构和扭转加载机构分别与基座连接。

本发明提供的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，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。

本发明提供的另一优选的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，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。

本发明提供的再一优选的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，所述扭转加载机构包括依次连接的转桶、曲柄和扭转加载油缸。

本发明提供的又一优选的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，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。

本发明提供的又一优选的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，所述测控系统包括上位机、交换机、通过交换机与所述上位机连接的振动控制模块和通过交换机与所述上位机连接的扭转控制模块，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。

本发明提供的又一优选的复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳试验系统，所述扭转控制模块包括CPU1、与CPU1相连的D/A转换器1和与CPU1相连的A/D转化器1；所述D/A转换器1依次通过放大器1、电液伺服阀1和转向轴与所述扭转加载油缸连接，所述扭转加载油缸通过位移传感器和压力传感器与所述A/D转化器1连接。

本发明提供的所述试验系统的试验方法，

（1）通过测控系统在复合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复合绝缘子一端施加频率可调的动态拉力；

（3）通过测试系统在复合绝缘子的另一端施加频率可调的扭转拉力。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案有以下优异效果：

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，实现在复合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，同时在叠加频率可调的正、反两个方向交变的扭转载荷，从而大幅削减研究线路复合绝缘子拉伸振动及扭转的综合疲劳特性试验时间；