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技術頻道

航天測控公司電力桿塔試驗載荷測控系統

電力高壓/超高壓輸電桿塔試驗,主要是模擬電力桿塔受力的各種工況,以及在各工況下的應變情況,特別是桿塔獲取破壞前的各種數據。桿塔試驗的結果,可以用來驗證設計的正確性、可靠性,也對以后的桿塔設計提供重要參考。

  一.主要功能
  1.傳感器標定
  每次試驗前,對使用的力傳感器進行檢查、標定,計算生成傳感器誤差修正表,供試驗時測量系統對采集的載荷力數據進行實時的非線性校正使用。每次校驗完打印出傳感器標定報表。
  2.載荷伺服控制
  在進行桿、塔載荷試驗過程中,可按試驗規范要求,配置生成各種試驗工況與載荷譜,并據此對各個載荷伺服通道進行實時的控制,使各個受力點的載荷值按預定的載荷譜曲線均勻、平穩地分級改變;當穩定在某一級時,自動打印各路載荷值,以記錄加載的全過程。
  當出現載荷超限等故障情況時,控制閉鎖閥鎖定油缸,并發出聲光報警信號,提醒試驗人員及時處理,以保障系統與被測對象的安全。
  3.破壞性試驗的控制與數據采集
  在進行破壞性試驗時,對桿塔逐漸加載直至其發生斷裂倒塌,對破壞過程進行快速的數據采集與記錄,確保獲取最大瞬態載荷數據。

  二.桿塔試驗載荷測控系統構成
  載荷伺服控制系統的硬件結構框圖如圖1所示:

電力桿塔試驗載荷測控系統
圖1 測控系統結構圖

  三.上位計算機的功能

   1.對各種桿塔試驗的工況進行管理。可以察看、打印歷史數據。
   2.傳感器標定過程中,當標定力值穩定后,按照口令啟動數據采集,記錄傳感器輸出信號值,生成相對于標準力值的誤差校正表。
   3.在試驗前以填表方式設定各通道所用傳感器的參數,最大載荷,加載方式等等,生成試驗加載自動程序。試驗過程中實時下裝各通道加載值,顯示當前力值,并可隨機進行人工干預:通過暫停、閉鎖、單路調節加載過程,排除故障,待系統穩定后從中斷處繼續執行,或返回起始狀態。
   4.當試驗過程中發生越限報警情況時,自動發出指令,通過E1442A數字量輸出模塊控制閉鎖閥鎖定載荷,避免事故發生。
   5.可以回放桿塔斷裂前的數據曲線。
   6.試驗完,形成完整的歸檔數據,并打印出試驗報表。

   四.關鍵部件性能指標
   1.算法閉環控制器模塊E1415A,其主要性能指標見表1:

VXI特性
尺寸C
插槽1
VXI設備類型寄存器基
詳細說明
A/D、D/A分辯率16位
輸入輸出總通道數64
最大采樣速率56kSa/s
測量精度典型值±0.01%
控制算法PID

  系統內配置了兩塊E1415A算法閉環控制器模塊(可以根據需要擴展),每塊內安裝4片E1501A ,8通道直通式SCP和4片E1531A 8通道電壓輸出SCP,分別組成32個閉環PID控制回路。
  E1415A算法閉環控制器模塊是采用了高速數字處理器DSP的智能化模塊,可以自主按照預先設定的周期(最小可達10mS),自動采集各通道力值,與上位機下載的載荷設定值相比較,按照智能積分式PI算法計算、輸出控制電壓值;從而改變伺服閥的開度,控制液壓油缸的拉力,保證在試驗過程中準確、均衡、平穩地逐級加載。當載荷值偏離設定值過大時,能夠產生報警中斷信號。
  每一個模塊內各有一個FIFO緩沖存儲器,可以存儲65024個數,可以用于保存32個通道約10秒內的采集數據。
  2.64路繼電器輸出模塊E1442A,用以控制閉鎖閥,其主要性能指標見表2:

VXI特性
尺寸C
插槽1
VXI設備類型寄存器基
詳細說明
通道數64
最大功率/每個DC 40W/AC 40VA
個最大電流(非感性)1A
總動作時間13ms

  本系統在國家電力研究院的桿塔試驗基地已經安全、穩定、可靠的運行了四年多時間,為我國輸電桿塔的各種工況試驗提供了堅實的保障。

  電力桿干塔試驗控制系統的軟、硬件平臺是基于框架式的結構,通用性比較強。改變傳感器的類型,并相應的改變信號調理部分,可以適應多種不同的輸入信號。比如,將傳器改為溫度傳感器,在大型發動機的熱試驗中可以應用。其控制原理和方法還可應用于船舶、航空、航天等大型發動機的熱試驗控制系統。


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