本發(fā)明涉及輸變電技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

特高壓技術(shù)是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)能源資源統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)、配置和利用的基礎(chǔ)，因?yàn)橹挥须妷旱燃?jí)高、輸送容量大、輸送距離遠(yuǎn)的特高壓交、直流電網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)全球各大洲之間、洲內(nèi)能源基地與負(fù)荷中心之間的能量輸送。

我國(guó)正在開(kāi)展特高壓輸電工程建設(shè)。與中低緯度地區(qū)相比，部分特高壓輸電工程處于高緯度地區(qū)，在該地區(qū)建設(shè)輸變電工程，首先需要考慮應(yīng)對(duì)的就是低溫、強(qiáng)風(fēng)等極端環(huán)境荷載。低溫和強(qiáng)風(fēng)會(huì)造成輸電鐵塔螺栓松脫、斷裂，這也是導(dǎo)致輸電鐵塔振動(dòng)災(zāi)害的常見(jiàn)形式。因此需要模擬低溫環(huán)境，例如在溫度為10°～-70°的環(huán)境下，對(duì)輸電鐵塔螺栓進(jìn)行防松試驗(yàn)，而現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置只能提供振動(dòng)，不能提供低溫試驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)而導(dǎo)致試驗(yàn)的結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有試驗(yàn)裝置不能提供低溫試驗(yàn)環(huán)境導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置，該裝置包括：振動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、安裝臺(tái)、保溫裝置和第一測(cè)試裝置。其中，振動(dòng)裝置用于產(chǎn)生振動(dòng)；傳動(dòng)裝置與振動(dòng)裝置相連接，用于傳遞振動(dòng)；安裝臺(tái)與傳動(dòng)裝置相連接，用于輸電鐵塔螺栓的安裝；安裝臺(tái)置于保溫裝置內(nèi)，并且，保溫裝置內(nèi)設(shè)置有制冷裝置；第一測(cè)試裝置置于保溫裝置外且與輸電鐵塔螺栓相連接，用于測(cè)試輸電鐵塔螺栓的剩余預(yù)緊力。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中，述振動(dòng)裝置包括：電動(dòng)機(jī)和偏心輪；其中，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與偏心輪相連接，并且，偏心輪與傳動(dòng)裝置相連接。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中，傳動(dòng)裝置包括：傳動(dòng)桿；其中，傳動(dòng)桿的第一端與偏心輪的相連接，傳動(dòng)桿的第二端與安裝臺(tái)相連接。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中，傳動(dòng)裝置還包括：傳動(dòng)板；其中，傳動(dòng)板的第一端與傳動(dòng)桿的第二端相連接，傳動(dòng)板的第二端與安裝臺(tái)相連接。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置還包括：連接桿；其中，連接桿的第一端與傳動(dòng)桿的第二端相連接，連接桿的第二端與傳動(dòng)板的第一端相連接。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置還包括：第二測(cè)試裝置；其中，第二測(cè)試裝置設(shè)置于連接桿和傳動(dòng)板之間，第二測(cè)試裝置用于檢測(cè)振動(dòng)裝置產(chǎn)生的力的方向。

本發(fā)明提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置設(shè)置有制冷裝置，利用制冷裝置為輸電鐵塔螺栓的防松試驗(yàn)提供低溫環(huán)境，可以準(zhǔn)確、直接的測(cè)試輸電鐵塔螺栓在低溫下的防松性能，為低溫地區(qū)輸電塔的設(shè)計(jì)和事故分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，并且，將第一測(cè)試裝置置于保溫裝置外，避免了低溫對(duì)第一測(cè)試裝置測(cè)試精度的影響，進(jìn)一步確保了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

另一方面，本發(fā)明還提出了一種輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法，該方法包括如下步驟：扭矩施加步驟，將輸電鐵塔螺栓安裝于安裝臺(tái)，對(duì)輸電鐵塔螺栓施加預(yù)設(shè)扭矩；計(jì)算步驟，根據(jù)預(yù)設(shè)扭矩計(jì)算輸電鐵塔螺栓的初始預(yù)緊力f₁；讀取步驟，調(diào)節(jié)制冷裝置使輸電鐵塔螺栓處于預(yù)設(shè)溫度，啟動(dòng)輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中的振動(dòng)裝置對(duì)輸電鐵塔螺栓施加振動(dòng)，達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，關(guān)閉輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置，讀取輸電鐵塔螺栓的剩余預(yù)緊力f₂；防松性能評(píng)估步驟，計(jì)算初始預(yù)緊力f₁和剩余預(yù)緊力f₂的比值，并將f₂/f₁的值與防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K進(jìn)行比較，如果f₂/f₁大于防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K，則確定輸電鐵塔螺栓在預(yù)設(shè)溫度下防松性能合格。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法中，計(jì)算步驟進(jìn)一步包括：根據(jù)預(yù)緊力和扭矩的換算公式M＝kf₁D計(jì)算初始預(yù)緊力f₁；其中，M為施加于輸電鐵塔螺栓的扭矩，D為輸電鐵塔螺栓的公稱(chēng)直徑，k為擰緊力系數(shù)。

進(jìn)一步地，上述輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法中，防松性能評(píng)估步驟進(jìn)一步包括：如果f₂/f₁小于等于防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K，則確定輸電鐵塔螺栓的防松性能不合格。

本發(fā)明提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法可在低溫下進(jìn)行，對(duì)輸電鐵塔螺栓進(jìn)行準(zhǔn)確、快捷的防松使試驗(yàn)，為低溫地區(qū)輸電塔的設(shè)計(jì)和事故分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

裝置實(shí)施例：

參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該裝置包括：振動(dòng)裝置1、傳動(dòng)裝置2、安裝臺(tái)3、保溫裝置5和第一測(cè)試裝置6。其中，振動(dòng)裝置1用于產(chǎn)生振動(dòng)。傳動(dòng)裝置2與振動(dòng)裝置1相連接，用于傳遞振動(dòng)。安裝臺(tái)3與傳動(dòng)裝置2相連接，安裝臺(tái)3用于輸電鐵塔螺栓4的安裝。安裝臺(tái)3置于保溫裝置5內(nèi)，并且，保溫裝置5內(nèi)設(shè)置有制冷裝置(圖中未示出)，制冷裝置用于為輸電鐵塔螺栓的防松試驗(yàn)提供低溫環(huán)境。第一測(cè)試裝置6置于保溫裝置5外且與輸電鐵塔螺栓4相連接，用于測(cè)試輸電鐵塔螺栓4的剩余預(yù)緊力。具體地，安裝臺(tái)3可以設(shè)置有輸電鐵塔螺栓安裝槽(圖中未示出)和夾具(圖中未示出)，輸電鐵塔螺栓4可以置于輸電鐵塔螺栓安裝槽，夾具用于將輸電鐵塔螺栓4的位置進(jìn)行固定。低溫可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，在本實(shí)施例中，低溫的范圍為10℃～-70℃。

具體實(shí)施時(shí)，保溫裝置5可以由不銹鋼鏡面板或拉絲板氬弧焊制作而成，保溫裝置5為雙層結(jié)構(gòu)，包括：外膽和內(nèi)層，其中，外膽可以采用優(yōu)質(zhì)鋼板噴塑處理，內(nèi)層可以為高密度玻璃纖維棉，并且，內(nèi)層的厚度可以為105mm～200mm。

試驗(yàn)時(shí)，首先對(duì)輸電鐵塔螺栓4的試驗(yàn)溫度進(jìn)行設(shè)定，然后啟動(dòng)制冷裝置，輸電鐵塔螺栓4的試驗(yàn)環(huán)境溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，啟動(dòng)振動(dòng)裝置1，振動(dòng)裝置1將產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置2傳遞給安裝臺(tái)3，安裝臺(tái)3再進(jìn)一步將振動(dòng)傳遞給輸電鐵塔螺栓4。達(dá)到預(yù)設(shè)振動(dòng)時(shí)間后，停止振動(dòng)，第一測(cè)量裝置6讀取輸電鐵塔螺栓4的剩余預(yù)緊力。

可以看出，本實(shí)施例中，通過(guò)將輸電鐵塔螺栓4置于保溫裝置5內(nèi)，并且保溫裝置5內(nèi)設(shè)置有制冷裝置，這樣，制冷裝置能夠確保輸電鐵塔螺栓4的防松試驗(yàn)所需的低溫環(huán)境，可以準(zhǔn)確、直接地測(cè)試輸電鐵塔螺栓4在低溫下的防松性能，為低溫地區(qū)輸電塔的設(shè)計(jì)和事故分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，并且，第一測(cè)試裝置設(shè)置于保溫裝置外，避免了低溫對(duì)第一測(cè)試裝置測(cè)試精度的影響，進(jìn)一步確保了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參見(jiàn)圖1，上述各實(shí)施例中，振動(dòng)裝置1可以包括電動(dòng)機(jī)(圖中未示出)和偏心輪11。其中，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與偏心輪11相連接，并且，偏心輪11的中心不在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，同時(shí)，偏心輪11與傳動(dòng)裝置2相連接。

具體實(shí)施時(shí)，電動(dòng)機(jī)的頻率的范圍為1HZ～10HZ，例如，電動(dòng)機(jī)的頻率可以調(diào)節(jié)為2HZ。

可以看出，本實(shí)施例中，利用偏心輪11的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，并將產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞給安裝臺(tái)3，進(jìn)而使得輸電鐵塔螺栓4振動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

參見(jiàn)圖1，上述各實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置2可以包括傳動(dòng)桿21。其中，傳動(dòng)桿21的第一端(圖1所示的左端)可以與偏心輪11的相連接，傳動(dòng)桿21的第二端(圖1所示的右端)可以與安裝臺(tái)3相連接。

可以看出，本實(shí)施例中，傳動(dòng)桿21置于偏心輪11和安裝臺(tái)3之間，使偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)可以通過(guò)傳動(dòng)桿21更加平穩(wěn)地傳遞給安裝臺(tái)3。

參見(jiàn)圖1，上述各實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置2還可以包括傳動(dòng)板22。其中，傳動(dòng)板22的第一端(圖1所示的左端)可以與傳動(dòng)桿21的第二端相連接，傳動(dòng)板22的第二端(圖1所示的右端)可以與安裝臺(tái)3相連接。

可以看出，本實(shí)施例中，偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)可以有多種方向，將傳動(dòng)板22置于傳動(dòng)桿21和安裝臺(tái)3之間，使偏心輪11傳遞給安裝臺(tái)3的振動(dòng)方向主要為橫向振動(dòng)，進(jìn)而使輸電鐵塔螺栓4主要受到橫向振動(dòng)。

參見(jiàn)圖1，上述實(shí)施例中，輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置還可以包括：連接桿7。其中，連接桿7的第一端(圖1所示的左端)可以與傳動(dòng)桿21的第二端相連接，連接桿7的第二端(圖1所示的右端)可以與傳動(dòng)板22的第一端相連接。

可以看出，本實(shí)施例中，連接桿7置于傳動(dòng)桿21和傳動(dòng)板22之間，使偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)可以依次通過(guò)傳動(dòng)桿21、連接桿7和傳動(dòng)板22更加平穩(wěn)地傳遞給安裝臺(tái)3。

參見(jiàn)圖1，上述實(shí)施例中，輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置還可以包括：第二測(cè)試裝置8。其中，第二測(cè)試裝置8可以設(shè)置于連接桿7和傳動(dòng)板22之間，并且，第二測(cè)試裝置8用于檢測(cè)振動(dòng)裝置1產(chǎn)生的力的方向。

由于偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)可以有多種方向，而傳遞給輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)主要為橫向裝振動(dòng)，所述，將第二測(cè)試裝置8置于連接桿7和傳動(dòng)板22之間，使第二測(cè)試裝置8對(duì)偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)的方向進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到除橫向振動(dòng)外還有其他方向的振動(dòng)時(shí)，可以及時(shí)調(diào)整偏心輪11，以使偏心輪11傳遞給輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)方向主要為橫向振動(dòng)。

可以看出，本實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置第二測(cè)試裝置8，能夠更好地檢測(cè)振動(dòng)裝置1產(chǎn)生的振動(dòng)的方向，確保傳遞給輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)方向主要為橫向振動(dòng)。

綜上所述，本發(fā)明提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置設(shè)置有制冷裝置，利用制冷裝置為輸電鐵塔螺栓的防松試驗(yàn)提供低溫環(huán)境，可以準(zhǔn)確、直接的測(cè)試輸電鐵塔螺栓在低溫下的防松性能，為低溫地區(qū)輸電塔的設(shè)計(jì)和事故分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，并且，將第一測(cè)試裝置置于保溫裝置外，避免了低溫對(duì)第一測(cè)試裝置測(cè)試精度的影響，進(jìn)一步確保了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

方法實(shí)施例：

參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

扭矩施加步驟S1，將輸電鐵塔螺栓安裝于安裝臺(tái)，對(duì)輸電鐵塔螺栓施加預(yù)設(shè)扭矩。

具體地，將輸電鐵塔螺栓4安裝于輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中的安裝臺(tái)3，并使用扭力扳手給輸電鐵塔螺栓4施加預(yù)設(shè)扭矩，該預(yù)設(shè)扭矩可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，在本實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)扭矩的范圍為100N·m～250N·m。

計(jì)算步驟S2，根據(jù)預(yù)設(shè)扭矩計(jì)算輸電鐵塔螺栓的初始預(yù)緊力f₁。

具體地，根據(jù)預(yù)緊力和扭矩的換算公式M＝kf₁D計(jì)算初始預(yù)緊力f₁，其中，M為施加于輸電鐵塔螺栓4的扭矩，D為輸電鐵塔螺栓4的公稱(chēng)直徑，k為擰緊力系數(shù)。輸電鐵塔螺栓4的公稱(chēng)直徑D可以通過(guò)測(cè)量獲得，擰緊力系數(shù)k可以有相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表中查到。

讀取步驟S3，調(diào)節(jié)制冷裝置使輸電鐵塔螺栓處于預(yù)設(shè)溫度，啟動(dòng)輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中的振動(dòng)裝置對(duì)輸電鐵塔螺栓施加振動(dòng)，達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，關(guān)閉輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置，讀取輸電鐵塔螺栓的剩余預(yù)緊力f₂。

在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)裝置1中的電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率的范圍為1～10HZ，輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)幅值的范圍為0.1～0.3mm，振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間的范圍為3～8分鐘。例如，振動(dòng)裝置1中的電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率可以調(diào)節(jié)為2HZ，輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)幅值可以調(diào)節(jié)為0.19mm，振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間可以調(diào)節(jié)為4.5分鐘。

試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)振動(dòng)裝置1中的電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率為2HZ，并使輸電鐵塔螺栓4的振動(dòng)幅值為0.19mm。對(duì)輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中的制冷裝置設(shè)定預(yù)設(shè)溫度，啟動(dòng)該制冷裝置，使輸電鐵塔螺栓4所處環(huán)境達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。這時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)裝置1中的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪11產(chǎn)生的振動(dòng)依次通過(guò)傳動(dòng)桿21、連接桿7、第二測(cè)試裝置8、傳動(dòng)板22和安裝臺(tái)3傳遞給輸電鐵塔螺栓4，使得輸電鐵塔螺栓4在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行4.5分鐘的振動(dòng)試驗(yàn)，輸電鐵塔螺栓4達(dá)到振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間后，關(guān)閉輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置，并用輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)裝置中的第一測(cè)試裝置讀取輸電鐵塔螺栓4的剩余預(yù)緊力f₂。

防松性能評(píng)估步驟S4，計(jì)算初始預(yù)緊力f₁和剩余預(yù)緊力f₂的比值，并將f₂/f₁的值與防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K進(jìn)行比較，如果f₂/f₁大于防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K，則確定輸電鐵塔螺栓在預(yù)設(shè)溫度下防松性能合格。如果f₂/f₁小于等于所述防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K，則確定輸電鐵塔螺栓的防松性能不合格。

具體地，防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K表示振動(dòng)試驗(yàn)后輸電鐵塔螺栓4初始預(yù)緊力f₁的余值，防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K的范圍為0.2～0.5。優(yōu)選地，防松系數(shù)預(yù)設(shè)值K為0.4。

綜上所述，本發(fā)明提供的輸電鐵塔螺栓防松試驗(yàn)方法可在低溫下進(jìn)行，對(duì)輸電鐵塔螺栓進(jìn)行準(zhǔn)確、快捷的防松使試驗(yàn)，為低溫地區(qū)輸電塔的設(shè)計(jì)和事故分析提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。