一种架空导线的复合载荷试验装置及方法与流程

1.本发明涉及输电线路施工技术领域，具体涉及一种架空导线的复合载荷试验装置及方法。


背景技术：

2.架空输电线路导线通常采用同心裸绞线，即由多根股线逐层按同心圆方式螺旋绞合在中心股线上，其相邻层股线绞向相反。
3.在输电线路张力放线施工中，导线由张力场经过一定数量的放线滑车后到达牵引场。在此过程中，导线受轴向拉力、扭矩以及过滑车弯曲等多重载荷的耦合作用，各层股线在运动中反复挤压接触，多股铝线互相作用，松股、断股等缺陷时有发生，严重影响放线施工质量和安全，有时还需要进行换线处理，造成较大的经济损失。
4.目前有关导线在拉伸、弯曲和扭转等复杂载荷作用下的力学试验研究还较少，也缺乏相关试验设备，为研究导线在复杂受力状态下的股线变形带来困难。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，本发明提出了一种架空导线的复合载荷试验装置及方法。
6.第一方面，提供一种架空导线的复合载荷试验装置，所述一种架空导线的复合载荷试验装置包括：第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9，所述第二放线滑车8通过滑车支撑架7固定于顶板，所述第一放线滑车5和第三放线滑车9通过固定架固定于底板；
7.试验导线6依次穿过第一放线滑车5的滑轮、第二放线滑车8的滑轮和第三放线滑车9的滑轮后一端依次连接扭矩施加装置4和第一拉力传感器3，另一端依次连接扭矩测量装置10和第二拉力传感器11；
8.钢丝绳2一端连接第一拉力传感器3，另一端依次穿过第一转向滑车1的滑轮、钢丝绳收紧装置15的滑轮、第三转向滑车16的滑轮、驱动滑轮14的滑轮、钢丝绳绳长快速调节装置13的滑轮和第二转向滑车12的滑轮后连接第二拉力传感器11。
9.优选的，所述第一拉力传感器3和第二拉力传感器11的两端均分别连接试验导线6和钢丝绳2，用于测量钢丝绳2施加在试验导线6上的轴向拉力。
10.优选的，所述滑车支撑架7的长度可调节。
11.优选的，所述第一放线滑车5和第三放线滑车9固定于同一水平面上。
12.优选的，所述扭矩施加装置4包括：水平固定的轨道、与所述轨道配套的车以及固定在所述车上的第一伺服电机、扭矩减速器；
13.所述第一伺服电机通过扭矩减速器对所述试验导线6施加扭矩。
14.进一步的，所述扭矩施加装置4还包括：第一扭矩传感器，所述第一扭矩传感器检测试验导线6的扭矩值。
15.优选的，所述扭矩测量装置10包括：水平固定的轨道、与所述轨道配套的车以及固定在所述车上的第二扭矩传感器；
16.所述第二扭矩传感器检测试验导线6的扭矩值。
17.优选的，所述钢丝绳绳长快速调节装置13包括：滑轮和齿轮-齿条传动机构，所述滑轮安装于齿轮-齿条传动机构的齿轮上；
18.所述齿轮-齿条传动机构，用于通过第二伺服电机带动齿轮沿齿条的水平移动。
19.优选的，所述钢丝绳收紧装置15包括：滑轮和滚珠丝杠机构，所述滑轮安装于所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠上；
20.所述滚珠丝杠机构，用于通过第三伺服电机带动滚珠丝杠调节所述滑轮的水平位置。
21.第二方面，提供基于所述架空导线的复合载荷试验装置的试验方法，所述方法包括：
22.配置满足试验要求的第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9；
23.调节所述滑车支撑架7的长度，使试验导线对第二放线滑车8的包络角满足试验要求；
24.启动钢丝绳绳长快速调节装置13的第二伺服电机，调节钢丝绳2的长度，使试验导线6的张力达到试验工况要求值；
25.通过第一拉力传感器3、第二拉力传感器11测量试验导线6的轴向拉力实时数据，通过扭矩测量装置10测量试验导线6的扭矩实时数据；
26.优选的，所述方法还包括：
27.通过扭矩施加装置4对所述试验导线6施加扭矩，使试验导线6的扭矩值满足试验要求；
28.启动驱动滑轮14的驱动电机，通过驱动滑轮14的滑轮带动钢丝绳2牵引扭矩施加装置4和扭矩测量装置10在导轨上水平往复移动，使试验导线6往复通过第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9的速度和次数满足试验要求；
29.试验过程中通过钢丝绳收紧装置15微调钢丝绳2长度，实现对试验导线6轴向拉力的调节，使第一拉力传感器3的量测值始终维持在试验工况要求值。
30.优选的，所述方法还包括：检测试验导线6的外形数据，并基于所述外形数据确定试验导线6的外观变形情况。
31.进一步的，所述外形数据包括下述中的至少一种：直径和节距。
32.进一步的，所述外观变形情况包括下述中的至少一种：松股和散股。
33.本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
34.本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体提供了一种架空导线的复合载荷试验装置及方法，包括：所述装置包括：第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9，所述第二放线滑车8通过滑车支撑架7固定于顶板，所述第一放线滑车5和第三放线滑车9通过固定架固定于底板；试验导线6依次穿过第一放线滑车5的滑轮、第二放线滑车8的滑轮和第三放线滑车9的滑轮后一端依次连接扭矩施加装置4和第一拉力传感器3，另一端依次连接扭矩测量装置11和第二拉力传感器11；钢丝绳2一端连接第一拉力传感器3，另一端依次穿过第一转向滑车1的滑轮、钢丝绳收紧装置15的滑轮、第三转向滑车16的滑轮、驱动滑轮14的滑轮、钢丝绳绳长快速调节装置13的滑轮和第二转向滑车12的滑轮后连接第二拉力传感器11，该技术方案能够完成一定次数的导线过滑车试验过程，实现导线在拉伸/弯曲/扭转复
合载荷作用下的力学试验功能；
35.进一步的，通过试验测量不同工况下导线股线的结构变形，不仅可以分析导线在不同拉伸/弯曲/扭转复合载荷作用下的变形规律，还可以在试验条件下研究实际工程中导线出现松股、散股等缺陷的力学条件，对其进行复现，从而优化放线施工工艺。
附图说明
36.图1是本发明实施例的一种架空导线的复合载荷试验装置的主要结构框图；
37.其中，1为第一转向滑车、2为钢丝绳、3为第一拉力传感器、4为扭矩施加装置、5为第一放线滑车、6为试验导线、7为滑车支撑架、8为第二放线滑车、9为第三放线滑车、10为扭矩测量装置、11为第二拉力传感器、12为第二转向滑车、13为钢丝绳绳长快速调节装置、14为驱动滑轮、15为钢丝绳收紧装置、16为第三转向滑车。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的一种架空导线的复合载荷试验装置的主要结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的一种架空导线的复合载荷试验装置的主要结构包括：第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9，所述第二放线滑车8通过滑车支撑架7固定于顶板，所述第一放线滑车5和第三放线滑车9通过固定架固定于底板；
41.试验导线6依次穿过第一放线滑车5的滑轮、第二放线滑车8的滑轮和第三放线滑车9的滑轮后一端依次连接扭矩施加装置4和第一拉力传感器3，另一端依次连接扭矩测量装置10和第二拉力传感器11；
42.钢丝绳2一端连接第一拉力传感器3，另一端依次穿过第一转向滑车1的滑轮、钢丝绳收紧装置15的滑轮、第三转向滑车16的滑轮、驱动滑轮14的滑轮、钢丝绳绳长快速调节装置13的滑轮和第二转向滑车12的滑轮后连接第二拉力传感器11。
43.本实施例中，所述第一拉力传感器3和第二拉力传感器11的两端均分别连接试验导线6和钢丝绳2，用于测量钢丝绳2施加在试验导线6上的轴向拉力。
44.在一个实施方式中，第一拉力传感器3或第二拉力传感器11可以为电阻应变式传感器，含无线连接模块。
45.进一步的，为了防止钢丝绳2拉紧后旋转而导致试验导线连带旋转，本发明提供的一个实施方式中，可以在钢丝绳2与第一拉力传感器3或第二拉力传感器11之间接入旋转连接器，以释放钢丝绳扭转带来的扭矩，其中，旋转连接器可选用《dl/t 1310-2013架空输电线路旋转连接器》。
46.本实施例中，所述第一放线滑车5和第三放线滑车9固定于同一水平面上。所述滑车支撑架7的长度可调节。这样能够实现试验导线与滑车包络角的调节。
47.本实施例中，所述扭矩施加装置4包括：水平固定的轨道、与所述轨道配套的车以
及固定在所述车上的第一伺服电机、扭矩减速器和扭矩传感器；
48.所述伺服电机通过扭矩减速器对所述试验导线6施加扭矩。
49.在一个实施方式中，所述扭矩施加装置4还包括：第一扭矩传感器，所述第一扭矩传感器检测试验导线6的扭矩值。
50.本实施例中，所述扭矩测量装置10包括：水平固定的轨道、与所述轨道配套的车以及固定在所述车上的第二扭矩传感器；
51.所述第二扭矩传感器检测试验导线6的扭矩值。
52.在一个实施方式中，第一扭矩传感器和第二扭矩传感器是为了分别测量放线滑车两端的导线扭矩值，反映放线滑车两端导线扭矩差异。
53.本实施例中，所述钢丝绳绳长快速调节装置13包括：滑轮和齿轮-齿条传动机构，所述滑轮安装于齿轮-齿条传动机构的齿轮上；
54.所述齿轮-齿条传动机构，用于通过第二伺服电机带动齿轮沿齿条的水平移动。
55.在一个实施方式中，所述齿轮-齿条传动机构中，齿条固定在与地面连接的基座上，齿轮与滑轮连接，第二伺服电机带动齿轮沿齿条的水平移动，齿轮与滑轮连接，可将滑轮调整到预设位置，试验进行时，滑轮调整到预设位置后锁死滑轮，滑轮位置不再移动。
56.本实施例中，所述钢丝绳收紧装置15包括：滑轮和滚珠丝杠机构，所述滑轮安装于所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠上；
57.所述滚珠丝杠机构，用于通过第三伺服电机带动滚珠丝杠调节所述滑轮的水平位置。
58.在一个实施方式中，所述滚珠丝杠机构中的第三伺服电机连接滚珠丝杠的丝杠，滚珠轴承座连接滑轮，第三伺服电机驱动滚珠丝杠带动滑轮水平移动，张紧绕过第一转向滑车1和第三转向滑车16的钢丝绳。
59.进一步的，基于所述架空导线的复合载荷试验装置，本发明还提供了一种试验方法，所述方法包括：
60.配置满足试验要求的第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9；
61.调节所述滑车支撑架7的长度，使试验导线对第二放线滑车8的包络角满足试验要求；
62.启动钢丝绳绳长快速调节装置13的第二伺服电机，调节钢丝绳2的长度，使试验导线6的张力达到试验工况要求值；
63.通过第一拉力传感器3、第二拉力传感器11测量试验导线6的轴向拉力实时数据，通过扭矩测量装置10测量试验导线6的扭矩实时数据；
64.优选的，所述方法还包括：
65.通过扭矩施加装置4对所述试验导线6施加扭矩，使试验导线6的扭矩值满足试验要求；
66.启动驱动滑轮14的驱动电机，通过驱动滑轮14的滑轮带动钢丝绳2牵引扭矩施加装置4和扭矩测量装置10在导轨上水平往复移动，使试验导线6往复通过第一放线滑车5、第二放线滑车8和第三放线滑车9的速度和次数满足试验要求；
67.试验过程中通过钢丝绳收紧装置15微调钢丝绳2长度，实现对试验导线6轴向拉力的调节，使第一拉力传感器3的量测值始终维持在试验工况要求值。
68.优选的，所述方法还包括：检测试验导线6的外形数据，并基于所述外形数据确定试验导线6的外观变形情况。
69.本实施例中，所述外形数据包括下述中的至少一种：直径和节距。所述外观变形情况包括下述中的至少一种：松股和散股。
70.在一个实施方式中，对于发生松股、散股等股线变形较大的区域，可以截取借助外部三维ct扫描等测量设备进行股线变形的精细化测量。
71.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
72.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
73.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
74.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
75.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保护范围之内。