高壓斷路器觸頭裝配測試系統的研究

劉桐 張從鵬

摘 要： 為了提高高壓斷路器動靜觸頭間的同心度，設計一套觸頭接觸的摩擦力測試系統，以期通過摩擦力的大小來反饋動靜觸頭間的同心度情況，從而判別裝配體的裝配質量優劣。系統主要采用拉壓力傳感器來對摩擦力進行實時測量，通過A/D轉換數據采集卡將數據上傳至軟件。

關鍵詞： 高壓斷路器；觸頭裝配；測試系統；Visual Basic

【中圖分類號】 TM 561 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2017）20-0068-02

1引言

隨著我國經濟社會的高速發展，全社會用電量在不斷突破新高，電網的建設也隨之迅猛發展，向高電壓高負荷的方向不斷邁進。而與此同時對電網的穩定性和可靠性也有了更高的要求。高壓斷路器做為變電站中的重要控制和保護設備，對電網的穩定、安全和可靠的運行起到了至關重要的作用，所以電網業務客戶對高壓斷路器生產制造企業的質量穩定性也在不斷提高，倒逼企業嘗試各種新思想新技術提升生產效率，并同時保持質量的穩定性。

在現代化的生產制造企業中，傳統的人工操作的生產模式已無法滿足的需求，這就要求企業應及時轉變思想，大膽嘗試新技術新理念，發展現代化的自動裝配及檢測技術，從而保障大規模批量生產產品的一致性。機電一體化技術的應用很好的解決了這類問題，運用其準確性與靈巧性協助或替代人力進行裝配和檢測在生產制造企業已經應用的越來越廣泛，技術也日趨成熟，給企業帶來的價值十分可觀，為企業實現高生產率及高質量的發展目標提供了有效的渠道。本課題的主要研究課題即為利用機電一體化技術解決企業生產裝配效率及質量控制中的實際問題。

2.高壓斷路器觸頭裝配測試系統介紹

本測試系統主體結構的設計原則為：秉承與現有生產線設施相互揉和、相互集成的設計理念。在不妨礙或盡可能少的妨礙正常生產裝配的基礎上，實現空間占用最小化。測試工序與裝配工序間盡可能做到無縫銜接，不增加裝配人員的勞動強度及時間占用。盡可能小的影響生產線的工作效率。依據如上原則將本系統區分為三個功能模塊：集成操作臂、就地電控箱和控制柜。

集成操作臂模塊。與現有的滅弧室裝配升降平臺集成在一起，實現不影響產品隨平臺正常起降裝配的同時，能夠進行摩擦力及回路電阻的測量，裝配與測試無縫銜接。

就地電控箱模塊。設置在升降平臺的圍欄上，與升降平臺的控制面板集成在一起，這樣裝配人員在裝配滅弧室的同時又可以就地對測試系統進行手動控制，便于識別、控制及特殊情況的急停。

控制柜模塊。設置在滅弧室升降平臺的旁邊，此區域不干涉零部件和人員的移動；裝配員不需移動位置即可完成裝配與測試間的工序轉換。

2.1各功能模塊的機械結構設計。

（1）集成操作臂模塊的設計改造。

升降平臺改造前沒有操作臂結構，僅為一個承重起降平臺，用于起降滅弧室組件，便于人員在合適的高度裝配作業。為實現摩擦力和回路電阻的測量功能特設計了操作臂模塊，集成在了升降平臺的下方。

操作臂在電機正反轉的驅動下實現直線上升及下降運動，驅動滅弧室傳動拉桿實現動觸頭的慢合慢分操作。同時拉壓力傳感器采集實時摩擦阻力值，直線位移傳感器實時采集操作臂的行程值。

（2）就地電控箱模塊的設計。

就地電控箱模塊改動較小，僅需將箱體的體積增加，以便增加新增功能的操作按鈕和相關配線，其余與原就地電控箱相同。

（3）控制柜模塊的設計。

控制柜包含如下部件及功能：

顯示單元、主機單元、鍵鼠抽屜：系統操控，人機界面。

回路電阻測試單元：內含回路電阻測試儀，測量試品的回路電阻值，數據上傳。

配電單元：電源的輸入輸出及保護。

2.2 系統硬件的設計。

系統硬件包含電路部分、氣動部分以及液壓傳動部分。

（1）機械傳動系統的硬件參數設定及選型。

包括：電磁鐵、拉壓力傳感器、直線位移傳感器、電機等。

拉壓力傳感器基本參數如下：量程500 N；精度0.1% F·S，經過測試軟件濾波處理后推力分辨率至0.1 N。

（2）氣動系統的硬件參數設定及選型。

包括：氣缸、二位五通電磁閥、減壓閥、節流閥、氣管等。

（3）液壓系統的硬件參數設定及選型。

包括：液壓缸、油管、電磁閥、壓力計、減壓閥等。

（4）計算機系統的硬件參數設定及選型。

包括：工控機、顯示器、鍵盤鼠標、 A/D數據采集卡。

其中A/D數據采集卡采用PCI8326B數據采集卡內含16位單端32路A/D、差分16 路A/D， 模擬量輸入范圍0～10 V，-5～+5 V，-10～+10 V，4～20 mA，采樣頻率100 kHz，32路可編程數字量DIO，3路可編程計數器CLK。

2.3系統軟件的設計。

依據以上設計要求，基于Visual Basic語言，進行應用程序開發。測試軟件采用Visual Basic 6.0可視化的設計平臺[12-13]，設計了測試面板，根據事件驅動為機制的程序設計語言，結合PCI8326B多功能數據采集卡和傳感器，編寫了數據采集程序，對測試數據保存為Excel格式文件，方便與其他程序接口。軟件界面截圖如下圖1所示：

左側為測試界面，完成相應測試的操作和顯示。采用坐標系的顯示方式，橫軸為滅弧室動觸頭分合閘行程，縱軸為對應的實時摩擦阻力值。

右側為運行狀態，顯示設備運行信息及操作的互動信息。

3.結語

本系統是將機電一體化技術應用到斷路器生產質量管控流程中，研究通過對接觸摩擦力物理量的監控來反饋裝配質量，這樣通過管理可量化的物理參數來控制產品質量更科學、更精確。用機器代替人去做分析判斷更客觀，更穩定、更可靠。如此變革對企業來講，意義十分重大。

參考文獻

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