CN108827517A - 一种隔离开关操作扭矩实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔离开关操作扭矩实时监测装置，它包括顺次轴向固定连接的连杆、第一抱箍、过渡轴、扭矩传感器、第二抱箍和驱动机构，以及与扭矩传感器连接的扭矩测试仪；当驱动机构输出扭矩时可将扭矩传递给隔离开关，从而驱动隔离开关分闸或合闸，同时经扭矩传感器能将扭矩大小的变化信号实时传输给扭矩测试仪进行处理；它采用将扭矩传感器与扭矩输出轴直连的结构从而克服了现有技术测试结果准确性较差的缺陷，能实现监测隔离开关作业过程中操作扭矩的变化以及绘制扭矩变化曲线图，从而为产品改进以及新产品的开发提供科学的数据依据，也利于隔离开关进行早期故障预防诊断分析；它广泛适用于隔离开关操作扭矩检测配套使用。

Description

一种隔离开关操作扭矩实时监测装置

技术领域

本发明涉及监测设备，具体涉及一种隔离开关操作扭矩实时监测装置。

背景技术

随着我国经济持续快速发展，电力消耗保持高速增长，为了满足未来国民经济的发展，必将加大发展超高压及特高压交、直流输电的建设，而隔离开关是高压交、直流变电站中的一种重要设备，在电力***高压开关设备中，高压隔离开关是用量最多的一种，一般是断路器用量的2～4倍，因隔离开关传动机构主要由多级连杆、轴销与轴承等组成，长时间运行后，由于大气腐蚀、润滑脂流失、异物或灰尘的积累等，导致传动机构运动副易出现锈蚀、卡涩等不良情况；同时在国标GB1985-2014《高压交流隔离开关》中对隔离开关操作力矩也有明确的规定，而在实际工作中因没有专用测试设备，对隔离开关的检修主要依靠人力与直觉的经验来分析判断，很多时候还停留在靠工作人员的手感来判定是否有卡滞，显然测试依据不充分，测试结果的准确率低，导致隔离开关固有的缺陷不能得到充分暴露，从而埋下事故的隐患，因此隔离开关的机械故障不能做到早诊断、早处理，往往处于“不坏不知，不坏不修”的被动局面，没能做到早期检修预防，导致因隔离开关机械卡涩故障造成的事故频发，长期以来，隔离开关运行可靠性的问题一直困扰着电力设备检修人员。

目前很多电力设备生产厂家已开发出智能检测隔离开关操作力矩的方法：如在隔离开关操作杆表面贴应变片来检测隔离开关动作过程的操作力矩，或者在操作机构手柄上安装传感器来测量隔离开关动作过程的操作力矩，然后通过相应的测试仪对检测的数据结果进行显示判定，上述两种方法都是采用在操作杆表面设置感应装置来测量操作力矩，当安装位置不同所测量的数据偏差较大，导致测量结构准确性不高，同时现有的智能检测方法一般只能对检测的数据进行实时显示，适合于生产工厂一次性检测判定，数据结果一般不能保存，不适合设备的早期预防检修分析。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种隔离开关操作扭矩实时监测装置，它采用将扭矩传感器与扭矩输出轴直连的结构从而克服了现有技术测试结果准确性较差的缺陷，能有效的实时监测隔离开关作业过程中操作扭矩的变化，并能对监测结果数据进行实时显示和保存，整体结构科学合理，使用方便，市场前景广阔，便于推广使用。

为了实现上述目的，一种隔离开关操作扭矩实时监测装置，它包括顺次轴向固定连接的连杆、第一抱箍、过渡轴、扭矩传感器、第二抱箍和驱动机构，以及与扭矩传感器连接的扭矩测试仪；所述连杆的一端与第一抱箍固定连接，另一端与待测隔离开关配装；当驱动机构输出扭矩时，经依次同轴连接的第二抱箍、扭矩传感器、过渡轴、第一抱箍和连杆将扭矩传递给隔离开关，从而驱动隔离开关分闸或合闸，同时经扭矩传感器能将扭矩大小的变化信号实时传输给扭矩测试仪进行处理。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：所述第一抱箍包括两个半圆形结构的箍体，且半圆形箍体的径向两端连体弯折有耳板，所述耳板的端面上沿箍体轴向平行设置若干螺孔用于安装螺钉。

所述过渡轴为阶梯轴，该过渡轴的大径端与第一抱箍连接，过渡轴的小径端与扭矩传感器连接。

所述扭矩传感器的一端与过渡轴连接，扭矩传感器的另一端经第二抱箍与驱动机构的输出轴连接。

所述过渡轴与扭矩传感器采用键连接结构，所述过渡轴小径端的外圆表面设有键槽用于安装平键。

所述过渡轴小径端的外圆表面对称设有两个键槽。

所述扭矩测试仪还与计算机单元连接。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

(Ⅰ)本发明采用将扭矩传感器直接同轴连接在驱动机构扭矩输出传递的结构中，有利于提高测试结果的准确性，并便于实时监测隔离开关作业过程中扭矩的变化，以及经连接的扭矩测试仪对监测结果数据实时进行处理；

(Ⅱ)本发明采用抱箍将驱动机构输出轴、扭矩传感器、过渡轴和连杆顺次轴向连接的结构，其扭矩输出传递的机械效率高，从而保障测试结果准确可靠，有利于电力设备检修人员对隔离开关进行早期预防检修分析；

(Ⅲ)本发明采用将扭矩传感器与扭矩输出轴直连的结构从而克服了现有技术测试结果准确性较差的缺陷，能实现监测隔离开关作业过程中操作扭矩的变化并进行实时显示和保存，以及绘制隔离开关合闸、分闸时的扭矩变化曲线图，从而为产品改进以及新产品的开发提供科学的数据依据，也有利于对隔离开关进行早期故障预防诊断分析，整体结构科学合理，使用方便，具有显著的经济效益和社会效益。

本发明广泛适用于隔离开关操作扭矩检测配套使用。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中扭矩传感器的安装结构示意图。

图3是隔离开关的扭矩-时间曲线图。

图中：1-连杆，2-第一抱箍，21-耳板，3-过渡轴，4-扭矩传感器，5-第二抱箍，6-驱动机构，7-螺钉，8-扭矩测试仪，9-平键。

具体实施方式

参照图1～图2，本发明是这样实现的：一种隔离开关操作扭矩实时监测装置，它包括顺次轴向固定连接的连杆1、第一抱箍2、过渡轴3、扭矩传感器4、第二抱箍5和驱动机构6，以及与扭矩传感器4连接的扭矩测试仪8；所述连杆1的一端与第一抱箍2固定连接，另一端与待测隔离开关配装；当驱动机构6输出扭矩时，经依次同轴连接的第二抱箍5、扭矩传感器4、过渡轴3、第一抱箍2和连杆1将扭矩传递给隔离开关，从而驱动隔离开关分闸或合闸，同时经扭矩传感器4能将扭矩大小的变化信号实时传输给扭矩测试仪8进行处理。

参考图1所示，本发明中扭矩传感器4的一端与过渡轴3连接，扭矩传感器4的另一端经第二抱箍5与驱动机构6的输出轴连接；所述扭矩传感器4的本体中部内设有应变片，当扭矩传感器4传递扭矩时发生应力变化，相应的应变片也跟随产生形变而发出电信号，并经连接的数据线将扭矩变化的电信号传输给扭矩测试仪8进行采样、滤波、模数转换、以及显示处理，同时扭矩测试仪8还与计算机单元连接，经扭矩测试仪8能将模数转换后的电信号输出给计算机单元作进一步分析和保存处理。

参考图2所示，本发明中第一抱箍2包括两个半圆形结构的箍体，且半圆形箍体的径向两端连体弯折有耳板21，所述耳板21的端面上沿箍体轴向平行设置若干螺孔用于安装螺钉7，采用抱箍和螺钉的连接方式，结构简单，装拆方便快捷，维护成本低；所述过渡轴3为阶梯轴，该过渡轴3的大径端与第一抱箍2连接，过渡轴3的小径端与扭矩传感器4连接，所述过渡轴3与扭矩传感器4采用键连接结构，所述过渡轴3小径端的外圆表面设有键槽用于安装平键9，相应的扭矩传感器4与过渡轴3连接的一端为圆筒结构，其圆筒内壁上也开设键槽用于安装平键9，采用键连接结构便于保障扭矩传递平稳可靠；所述过渡轴3小径端的外圆表面对称设有两个键槽，能进一步提高扭矩传递的可靠性，同时有利于大扭矩的输出传递，保障大扭矩传递的可靠性。

结合图1～图2，本发明的工作原理为：首先顺次将驱动机构6的输出轴、第二抱箍5、扭矩传感器4、过渡轴3、第一抱箍2和连杆1同轴紧固连接，接着将连杆1与隔离开关的传动机构固定连接，经数据线将扭矩测试仪8与扭矩传感器4连接，同时将扭矩测试仪8经串口与计算机单元连接；当启动驱动机构1时经其输出轴输出扭矩，并经第二抱箍5、扭矩传感器4、过渡轴3、第一抱箍2和连杆1将扭矩传递给隔离开关，从而驱动隔离开关合闸或分闸，同时扭矩传感器4将扭矩的实现变化以电信号形式传输给扭矩测试仪8进行处理，处理后的信号经扭矩测试仪8传输给计算机单元，由计算机单元中的应用程序依据接收的实时信号绘制扭矩-时间曲线图，并对相关数据进行保存处理。

如图3所示，扭矩-时间曲线图中横坐标为时间T，纵坐标为扭矩F，一般以一定的时间间隔连续采集隔离开关的扭矩值，由计算机单元中的应用软件根据采集得到的扭矩值进行量化指标的计算从而生成扭矩-时间曲线，并能在计算机上直观显示，其中操作扭矩顺时针方向合闸扭矩值为正，逆时针方向分闸扭矩值为负；刚开始时隔离开关的操作扭矩小于隔离开关本身的自重力矩，随着操作扭矩的不断增强，使隔离开关逐渐合闸到位，接着操作扭矩与隔离开关本身自重力矩趋于平衡，操作扭矩F逐渐减小；根据曲线的平滑度可判断隔离开关的状态，具体为若曲线比较平滑呈正弦波形状态，则可判断隔离开关状态良好，若曲线出现比较尖锐的拐点、线条急剧升降、数据变化明显增大，则表明隔离开关操作不流畅，可能产生卡涩故障，则可判断隔离开关为不良状态，需要安排及时进行检修维护。

本发明能有效实时监测隔离开关操作扭矩的变化，为产品的改进和新产品的开发提供科学依据，同时通过扭矩-时间曲线图的直观显示可对扭矩进行运动分析，能为隔离开关的早期故障诊断方法和健康维护方法提供策略研究，能为电力设备检修人员提供实际的运行状况，达到有效的检修效果和目的，从而延长设备在线运行时间，显著降低运行成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于包括顺次轴向固定连接的连杆(1)、第一抱箍(2)、过渡轴(3)、扭矩传感器(4)、第二抱箍(5)和驱动机构(6)，以及与扭矩传感器(4)连接的扭矩测试仪(8)；所述连杆(1)的一端与第一抱箍(2)固定连接，另一端与待测隔离开关配装；当驱动机构(6)输出扭矩时，经依次同轴连接的第二抱箍(5)、扭矩传感器(4)、过渡轴(3)、第一抱箍(2)和连杆(1)将扭矩传递给隔离开关，从而驱动隔离开关分闸或合闸，同时经扭矩传感器(4)能将扭矩大小的变化信号实时传输给扭矩测试仪(8)进行处理。

2.根据权利要求1所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述第一抱箍(2)包括两个半圆形结构的箍体，且半圆形箍体的径向两端连体弯折有耳板(21)，所述耳板(21)的端面上沿箍体轴向平行设置若干螺孔用于安装螺钉(7)。

3.根据权利要求1所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述过渡轴(3)为阶梯轴，该过渡轴(3)的大径端与第一抱箍(2)连接，过渡轴(3)的小径端与扭矩传感器(4)连接。

4.根据权利要求3所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述扭矩传感器(4)的一端与过渡轴(3)连接，扭矩传感器(4)的另一端经第二抱箍(5)与驱动机构(6)的输出轴连接。

5.根据权利要求3所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述过渡轴(3)与扭矩传感器(4)采用键连接结构，所述过渡轴(3)小径端的外圆表面设有键槽用于安装平键(9)。

6.根据权利要求5所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述过渡轴(3)小径端的外圆表面对称设有两个键槽。

7.根据权利要求1所述隔离开关操作扭矩实时监测装置，其特征在于所述扭矩测试仪(8)还与计算机单元连接。