復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括老化實(shí)驗(yàn)室，老化實(shí)驗(yàn)室頂面分別設(shè)有水噴頭和酸堿鹽噴霧器，老化實(shí)驗(yàn)室側(cè)壁上分別設(shè)有臭氧發(fā)生器、紫外燈、高低溫濕熱器和拉力機(jī)，拉力機(jī)的動(dòng)作端連有牽引桿，牽引桿上設(shè)有測力計(jì)，老化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝待測復(fù)合材料電桿的位置布置有重物、導(dǎo)線、縱向應(yīng)變光柵、環(huán)向應(yīng)變光柵以及分別與測力計(jì)、縱向應(yīng)變光柵和環(huán)向應(yīng)變光柵電連接的信號(hào)檢測處理器。本實(shí)用新型通過水噴頭、酸堿鹽噴霧器、臭氧發(fā)生器、紫外燈、高低溫濕熱器、拉力機(jī)、重物和導(dǎo)線相互配合綜合模擬各種自然環(huán)境，這樣能更全面準(zhǔn)確地測試出復(fù)合材料電桿的性能。適用于桿塔的測試。
【專利說明】復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電桿老化實(shí)驗(yàn)裝置，特別是涉及一種復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著新材料的快速發(fā)展，復(fù)合材料電桿應(yīng)運(yùn)而生，其可解決傳統(tǒng)電桿質(zhì)量大、運(yùn)輸安裝及維護(hù)困難、閃絡(luò)事故率高等問題，廣受關(guān)注。為保證復(fù)合材料電桿的安全長時(shí)間運(yùn)行，須對(duì)戶外使用的復(fù)合材料電桿進(jìn)行的耐侯老化性能測試。
[0003]目前，針對(duì)復(fù)合材料電桿的老化實(shí)驗(yàn)，一般僅模擬一種或兩種外界條件進(jìn)行老化行為實(shí)驗(yàn)，這種老化實(shí)驗(yàn)雖然能在一定程度上測試復(fù)合材料電桿的性能，但戶外使用的復(fù)合材料電桿在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，其面臨的是多種外界條件共同作用下的老化過程，其老化速度較I一2種條件更為惡劣。具體地，在自然環(huán)境下，復(fù)合材料電桿運(yùn)行過程中會(huì)長期面臨各種外界因素的侵蝕，較為嚴(yán)重的因素有大氣環(huán)境下高濕氣、高低溫交替、紫外光線輻射、臭氧和酸雨等，隨時(shí)間的增加，復(fù)合材料電桿桿身老化將持續(xù)進(jìn)行；與此同時(shí)，導(dǎo)線的風(fēng)偏、舞動(dòng)，也會(huì)使復(fù)合材料電桿桿身長期處在搖擺狀態(tài)中，從而引起復(fù)合材料電桿桿身應(yīng)力松弛疲勞老化；此外，高壓導(dǎo)線周圍的強(qiáng)電磁場還會(huì)誘使材料中極性基團(tuán)產(chǎn)生極化趨勢，影響材料使用穩(wěn)定性，加速材料老化。
[0004]因此，現(xiàn)有的老化實(shí)驗(yàn)并不能全面地測試出復(fù)合材料電桿的性能，這樣，為復(fù)合材料電桿的后續(xù)使用帶來了安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種可全面地測試出復(fù)合材料電桿性能的復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括老化實(shí)驗(yàn)室，所述老化實(shí)驗(yàn)室的頂面分別設(shè)有用于模擬雨水環(huán)境的水噴頭和用于配合水噴頭模擬酸雨環(huán)境的酸堿鹽噴霧器，所述老化實(shí)驗(yàn)室側(cè)壁上分別設(shè)有用于模擬臭氧環(huán)境的臭氧發(fā)生器、用于模擬紫外光線輻射環(huán)境的紫外燈和用于模擬高低溫交替環(huán)境的高低溫濕熱器，所述老化實(shí)驗(yàn)室側(cè)壁上還設(shè)有拉力機(jī)，所述拉力機(jī)的動(dòng)作端連接有用于連接待測復(fù)合材料電桿的牽引桿，所述牽引桿上設(shè)有測力計(jì)，所述老化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝所述待測復(fù)合材料電桿的位置布置有模擬橫擔(dān)掛線重量的重物、可連通外界高壓的導(dǎo)線、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿縱向應(yīng)變的縱向應(yīng)變光柵、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿環(huán)向應(yīng)變的環(huán)向應(yīng)變光柵以及分別與所述測力計(jì)、縱向應(yīng)變光柵和環(huán)向應(yīng)變光柵電連接的信號(hào)檢測處理器。通過水噴頭、酸堿鹽噴霧器、臭氧發(fā)生器、紫外燈、高低溫濕熱器、拉力機(jī)、重物和導(dǎo)線相互配合綜合模擬各種自然環(huán)境，這樣能更全面準(zhǔn)確地測試出復(fù)合材料電桿的性能，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便。
[0007]在上述方案中，所述水噴頭和酸堿鹽噴霧器相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室的頂面上，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境。
[0008]在上述方案中，所述臭氧發(fā)生器、紫外燈和高低溫濕熱器相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室的側(cè)壁上，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境。
[0009]在上述方案中，實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述導(dǎo)線一端通過絕緣子掛接在所述待測復(fù)合材料電桿的橫擔(dān)上，所述導(dǎo)線另一端接一相高壓，用于模擬高壓強(qiáng)電磁場環(huán)境。
[0010]在上述方案中，所述牽引桿與所述待測復(fù)合材料電桿相連的一端設(shè)有固定金具。[0011 ] 在上述方案中，本老化試驗(yàn)裝置還包括PLC控制器，所述水噴頭的控制電路、酸堿鹽噴霧器的控制電路、臭氧發(fā)生器的控制電路、紫外燈的控制電路、高低溫濕熱器的控制電路和拉力機(jī)的控制電路分別與所述PLC控制器相連。通過加設(shè)的所述PLC控制器能實(shí)現(xiàn)本老化實(shí)驗(yàn)裝置的自動(dòng)化，簡化實(shí)驗(yàn)操作。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，充分顯示其優(yōu)越性在于:
[0013]1、通過水噴頭、酸堿鹽噴霧器、臭氧發(fā)生器、紫外燈、高低溫濕熱器、拉力機(jī)、重物和導(dǎo)線相互配合綜合模擬各種自然環(huán)境，這樣能更全面準(zhǔn)確地測試出復(fù)合材料電桿的性能，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便；
[0014]2、通過將所述水噴頭和酸堿鹽噴霧器相互交錯(cuò)均勻布置，并將所述臭氧發(fā)生器、紫外燈和高低溫濕熱器也相互交錯(cuò)均勻布置，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境；
[0015]3、通過加設(shè)的所述PLC控制器能實(shí)現(xiàn)本老化實(shí)驗(yàn)裝置的自動(dòng)化，簡化實(shí)驗(yàn)操作。
[0016]本實(shí)用新型具有測試更全面更準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為縱向應(yīng)變光柵和環(huán)向應(yīng)變光柵的安裝示意圖。
[0019]圖中，老化實(shí)驗(yàn)室I，水噴頭2，酸堿鹽噴霧器3，PLC控制器4，臭氧發(fā)生器5，紫外燈6，高低溫濕熱器7，拉力機(jī)8，牽引桿9，測力計(jì)10，重物11，導(dǎo)線12，縱向應(yīng)變光柵13，環(huán)向應(yīng)變光柵14,信號(hào)檢測處理器15,待測復(fù)合材料電桿16,固定金具17。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0021]如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括老化實(shí)驗(yàn)室1，所述老化實(shí)驗(yàn)室I的頂面分別設(shè)有用于模擬雨水環(huán)境的水噴頭2和用于配合水噴頭2模擬酸雨環(huán)境的酸堿鹽噴霧器3，所述老化實(shí)驗(yàn)室I側(cè)壁上分別設(shè)有用于模擬臭氧環(huán)境的臭氧發(fā)生器5、用于模擬紫外光線輻射環(huán)境的紫外燈6和用于模擬高低溫交替環(huán)境的高低溫濕熱器7，所述老化實(shí)驗(yàn)室I側(cè)壁上還設(shè)有拉力機(jī)8，所述拉力機(jī)8的動(dòng)作端連接有用于連接待測復(fù)合材料電桿16的牽引桿9，所述牽引桿9上設(shè)有測力計(jì)10，所述老化實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝所述待測復(fù)合材料電桿16的位置布置有模擬橫擔(dān)掛線重量的重物11、可連通外界高壓的導(dǎo)線12、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿16縱向應(yīng)變的縱向應(yīng)變光柵13、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿16環(huán)向應(yīng)變的環(huán)向應(yīng)變光柵14以及分別與所述測力計(jì)10、縱向應(yīng)變光柵13和環(huán)向應(yīng)變光柵14電連接的信號(hào)檢測處理器15。通過水噴頭2、酸堿鹽噴霧器3、臭氧發(fā)生器5、紫外燈6、高低溫濕熱器7、拉力機(jī)8、重物11和導(dǎo)線12相互配合綜合模擬各種自然環(huán)境，這樣能更全面準(zhǔn)確地測試出復(fù)合材料電桿的性能，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便。
[0022]上述水噴頭2和酸堿鹽噴霧器3相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室I的頂面上，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境。所述臭氧發(fā)生器5、紫外燈6和高低溫濕熱器7相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室I的側(cè)壁上，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境。
[0023]實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述導(dǎo)線12—端通過絕緣子掛接在所述待測復(fù)合材料電桿16的橫擔(dān)上，所述導(dǎo)線12另一端接一相高壓，用于模擬高壓強(qiáng)電磁場環(huán)境。所述牽引桿9通過固定金具17與所述待測復(fù)合材料電桿16相連。
[0024]本老化試驗(yàn)裝置還包括PLC控制器4，所述水噴頭2的控制電路、酸堿鹽噴霧器3的控制電路、臭氧發(fā)生器5的控制電路、紫外燈6的控制電路、高低溫濕熱器7的控制電路和拉力機(jī)8的控制電路分別與所述PLC控制器4相連。通過加設(shè)的所述PLC控制器4能實(shí)現(xiàn)本老化實(shí)驗(yàn)裝置的自動(dòng)化，簡化實(shí)驗(yàn)操作。
[0025]本老化試驗(yàn)裝置的工作過程如下:
[0026]在實(shí)驗(yàn)開始前，先將待測復(fù)合材料電桿16安裝在老化實(shí)驗(yàn)室I內(nèi)，并將縱向應(yīng)變光柵13和環(huán)向應(yīng)變光柵14分別封裝在待測復(fù)合材料電桿16的表面上。具體地，參見如圖2:在待測復(fù)合材料電桿16的背面靠近橫擔(dān)一側(cè)植入縱向應(yīng)變光柵13，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測待測復(fù)合材料電桿16的縱身應(yīng)變情況，所有應(yīng)變光柵通過光纖傳導(dǎo)下來，并通過信號(hào)線引入到信號(hào)檢測處理器15上；同時(shí)，在塔身的下端附近，沿著環(huán)向方向植入環(huán)向應(yīng)變光柵14，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測待測復(fù)合材料電桿16的環(huán)向應(yīng)變情況，所有應(yīng)變光柵通過光纖傳導(dǎo)出來，并通過信號(hào)線引入到信號(hào)檢測處理器15上。
[0027]裝配好環(huán)向應(yīng)變光柵14和信號(hào)檢測處理器15后，開始設(shè)置PLC控制器4，具體地，預(yù)期老化時(shí)間5000h，人工加速老化環(huán)境可模擬輸電桿塔的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境，拉力機(jī)8加載1.0Hz低頻擺動(dòng)應(yīng)力，模擬塔身風(fēng)擺情況；水噴頭2模擬下雨天氣(約1.2L/m2.h)、酸堿鹽噴霧器3模擬酸堿鹽霧(7kg/m3)、高低溫濕熱器7模擬高溫(50V )、低溫(_30°C )交替和高濕(>90% )自然環(huán)境；紫外燈6模擬自然環(huán)境下紫外光照射(310nm波長紫外光，光能
0.26w/m2/nm);將導(dǎo)線12接入額定高電壓模擬帶電運(yùn)行環(huán)境；通過程序控制以上條件，按一定周期(可以是24小時(shí))運(yùn)行。當(dāng)然，還可根據(jù)實(shí)際需要更改各模擬環(huán)境的參數(shù)。
[0028]實(shí)驗(yàn)開始后，信號(hào)檢測處理器15會(huì)根據(jù)測力計(jì)10測出的應(yīng)力Ft與縱向應(yīng)變光柵13測出的應(yīng)變或測力計(jì)10測出的應(yīng)力Ft與環(huán)向應(yīng)變光柵14測出的應(yīng)變通過計(jì)算，并繪制出等溫不同時(shí)刻桿塔模量保留率曲線，即反應(yīng)出桿塔老化趨勢曲線X。具體地，應(yīng)變光柵實(shí)時(shí)監(jiān)測的桿塔應(yīng)變?yōu)棣?t(該參數(shù)可以是縱向應(yīng)變光柵13監(jiān)測出的應(yīng)變，也可以是環(huán)向應(yīng)變光柵14監(jiān)測出的應(yīng)變)，拉力機(jī)8提供的應(yīng)力Ft，由此換算出塔身的實(shí)時(shí)彈性模量Et。假設(shè)加速老化試驗(yàn)過程復(fù)合材料制品的截面積S變化忽略，則實(shí)時(shí)桿塔和橫擔(dān)樣品的彈性模量為:
[0029]Et = Ft/ ε t.S
[0030]通過實(shí)時(shí)監(jiān)測的桿塔應(yīng)變?chǔ)?t，換算成監(jiān)測復(fù)合材料桿塔的實(shí)時(shí)彈性模量變化，從而可以繪制出待測復(fù)合材料電桿16的模量變化曲線。同時(shí)，按GB/T 3857-2005標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出桿塔在不同時(shí)刻下模量的值Et與初始模量Etl的比值，并繪制出等溫不同時(shí)刻桿塔模量保留率曲線，即反應(yīng)出桿塔隨老化趨勢曲線x(可根據(jù)縱向應(yīng)變光柵13和環(huán)向應(yīng)變光柵14測出的兩個(gè)參數(shù)分別繪制出兩條曲線)。
[0031]本實(shí)用新型通過水噴頭2、酸堿鹽噴霧器3、臭氧發(fā)生器5、紫外燈6、高低溫濕熱器
7、拉力機(jī)8、重物11和導(dǎo)線12相互配合綜合模擬各種自然環(huán)境，這樣能更全面準(zhǔn)確地測試出復(fù)合材料電桿的性能，結(jié)構(gòu)簡單且操作方便；通過將所述水噴頭2和酸堿鹽噴霧器3相互交錯(cuò)均勻布置，并將所述臭氧發(fā)生器5、紫外燈6和高低溫濕熱器7也相互交錯(cuò)均勻布置，這樣能更真實(shí)地模擬自然環(huán)境；通過加設(shè)的所述PLC控制器4能實(shí)現(xiàn)本老化實(shí)驗(yàn)裝置的自動(dòng)化，簡化實(shí)驗(yàn)操作。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，包括老化實(shí)驗(yàn)室(I)，其特征在于，所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)的頂面分別設(shè)有用于模擬雨水環(huán)境的水噴頭(2)和用于配合水噴頭(2)模擬酸雨環(huán)境的酸堿鹽噴霧器(3)，所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)側(cè)壁上分別設(shè)有用于模擬臭氧環(huán)境的臭氧發(fā)生器(5)、用于模擬紫外光線輻射環(huán)境的紫外燈(6)和用于模擬高低溫交替環(huán)境的高低溫濕熱器(7)，所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)側(cè)壁上還設(shè)有拉力機(jī)(8)，所述拉力機(jī)(8)的動(dòng)作端連接有用于連接待測復(fù)合材料電桿(16)的牽引桿(9)，所述牽引桿(9)上設(shè)有測力計(jì)(10)，所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝所述待測復(fù)合材料電桿(16)的位置布置有模擬橫擔(dān)掛線重量的重物(11)、可連通外界高壓的導(dǎo)線(12)、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿(16)縱向應(yīng)變的縱向應(yīng)變光柵(13)、用于測量所述待測復(fù)合材料電桿(16)環(huán)向應(yīng)變的環(huán)向應(yīng)變光柵(14)以及分別與所述測力計(jì)(10)、縱向應(yīng)變光柵(13)和環(huán)向應(yīng)變光柵(14)電連接的信號(hào)檢測處理器(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述水噴頭(2)和酸堿鹽噴霧器(3)相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)的頂面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述臭氧發(fā)生器(5)、紫外燈(6)和高低溫濕熱器(7)相互交錯(cuò)均勻布置在所述老化實(shí)驗(yàn)室(I)的側(cè)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述導(dǎo)線(12) —端通過絕緣子掛接在所述待測復(fù)合材料電桿(16)的橫擔(dān)上，所述導(dǎo)線(12)另一端接一相高壓，用于模擬高壓強(qiáng)電磁場環(huán)境。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述牽引桿(9)與所述待測復(fù)合材料電桿(16)相連的一端設(shè)有固定金具(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料電桿多因子加速老化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括PLC控制器(4)，所述水噴頭⑵的控制電路、酸堿鹽噴霧器(3)的控制電路、臭氧發(fā)生器(5)的控制電路、紫外燈(6)的控制電路、高低溫濕熱器(7)的控制電路和拉力機(jī)⑶的控制電路分別與所述PLC控制器(4)相連。
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK204008416SQ201420451840
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】吳雄, 胡虔, 潘吉林, 梅端, 彭家順, 朱曉東, 何昌林 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 國家電網(wǎng)公司