全自動絕緣墊耐壓檢測系統的設計與研制

夏寧

【摘 要】綜述絕緣墊及耐壓檢測的必要性，人工手動絕緣墊耐壓檢測的現狀，據此提出并設計、研制了一種全自動絕緣墊耐壓檢測系統，并介紹了該全自動絕緣墊耐壓檢測系統的主要技術指標；相關組成機構；研發創新點；研究、技術水平以及社會效益。

【關鍵詞】絕緣墊；耐壓測試；全自動

1、引言

絕緣墊（毯）是由特種橡膠制成，具有良好的絕緣性能，用于加強工作人員對地的絕緣。目前對絕緣墊進行絕緣性能測試的過程主要有型式試驗與預防性試驗，主要以預防性試驗為主，預防性試驗具有固定的試驗周期，就絕緣墊預防性試驗而言主要以工頻耐壓試驗為主。絕緣墊的耐壓能力，直接反應其在實際工作狀態下的安全性能，是一個對人體安全有著直接影響的電參數，因此進行耐壓試驗是檢測絕緣墊安全性能的重要指標之一。

人工手動絕緣墊工頻耐壓檢測試驗，送檢絕緣墊數量多、氣味沖、灰塵大、份量重；工作機械枯燥、所需人員多、檢測時間長、體力消耗大、檢測效率低，擠占了其他工器具的檢測時間，嚴重影響了企業的檢測質量，存在人為失誤的風險，具有較大的安全隱患。加上日益增長的檢測需求，人工手動絕緣墊工頻耐壓檢測試驗根本難以滿足檢測現狀和今后的檢測趨勢。

絕緣墊的物理結構簡單且外觀統一標準，相比其他的安全工器具，更便于采用機械化、智能化的檢測試驗方式，具有較大的可行性和經濟性，因此設計并研發絕緣墊全自動耐壓檢測試驗系統，實現絕緣墊機械化、自動化、智能化檢測，有利于提高企業的品牌形象和競爭力，消除安全隱患，提高工作效率，節約的人力可以投入到改進檢測質量的工作中去。

2、機構介紹

2.1 整體結構

絕緣墊全自動耐壓檢測試驗系統主要由設備框架、移動抓取機構、電極加載塻塊、樣品小車等組成。

設備一側為試驗待檢區，小車上裝載的為待檢定的絕緣墊；中間區域為試驗區，當檢測到絕緣墊進入到試驗區后，設備的電極加載模塊通過伺服電機傳到到試驗區進行試驗；設備另一側區域為絕緣墊試驗合格區，小車上裝載的為合格樣品。

2.2 主框架

主框架主要由工業鋁型材搭接而成，做為整臺設備的基體，同時將懸臂架、運行指示燈、移動抓取機構運行導軌、接地電極等安裝在主框架上。

小車位置的框架中，內置了小車到位傳感器、位置傳感器，便于采集各路自動控制的信號；門框架上安裝了電磁鎖，便于實驗過程中鎖定，以免誤操作而產生危險。

2.3 移動抓取機構

移動抓取機構主要由：滑塊安裝板、吸盤安裝板、伺服電機、垂直軸、吸盤、控制器等組成。

移動抓取機構運行過程：按程序要求，首先移動到待檢絕緣墊小車的正上方，下降伺服電機帶動吸盤安裝板向小車方向移動，當到達指定位置后，吸盤內部被抽真空，隨后被吸住的絕緣墊被送至試驗區進行相應的試驗；

同樣，試驗完畢合格的試驗，移動抓取機構將絕緣墊送至設備合格小車上。

2.4 電極加載及框架

此部分為試驗電極（高壓電極）。極加載模塊，未試驗時，移動到框架的內部，框架的內部與電極加載模塊前后的門有互鎖機構，只有當電極加載模塊可靠的停留在框架內部時，設備的兩個門才可以打開（可以有效防止試驗過程中開門情況的發生）；試驗時，電極加載模塊通過伺服電機沿著導軌移動到設備的試驗區域，氣缸動作，帶動電極板將試驗樣品絕緣墊緊密的壓牢，再進行耐壓操作。電極與框架中間的所有構件都采用電木，有效實現了高壓絕緣。

2.5 電極加載模塊

電極加載模塊的作用是將高壓發電器輸出的試驗電壓傳輸到絕緣墊。

按程序設定要求，當檢測到移動抓取機構將絕緣墊送入檢測區后，電極加載模塊通過伺服電機，移動到檢測區，通過氣缸動作，高壓電極板將試驗樣品絕緣墊緊密的壓緊，將絕緣墊壓緊后再進行耐壓操作。試驗完畢后，氣缸動作，將絕緣墊松開，電極加載模塊退回，并與感應模塊接觸，試驗系統執行下一條指令；電極與框架中間的所有構件都采用電木板與電木梁構成，有效實現了高壓絕緣。

2.6 小車

小車的結構特點主要有：能保證絕緣墊基本處于小車的中心位置；同時擋條可移動，滿足不同型號的絕緣墊的要求；一側的擋條可以完全放倒，便于將絕緣墊放入小車，也便于將絕緣墊從小車中取出；小車的滾輪采用可鎖止結構，可以有效確定相對位置。

小車與主框間有相應的互鎖機構，當小車推入主框架相應位置，到位后，傳感器將信號反饋到控制中心，主框對應位置的電磁鐵動作，將小車牢牢地吸附于對應位置，只有通過主框架上的釋放按鍵才能將電磁鐵斷電，小車才能從主框架中拉出，可以有效防止誤操作。

2.7 軟件

軟件部分主要有控制移動抓取機構、移動并加載電極，完成測試數據的顯示、采集、儲存、分析、輸出等任務，通過程序實現測試電源部分的準確控制。待測電壓達到測試要求值時，啟動計時開始測試，測試結束后相應的測試指標會顯示在軟件界面上，同時顯示絕緣墊是否合格。無論在升壓還是在恒壓過程中，發生絕緣墊被擊穿現象時，試驗裝置急速降壓值零，并發出聲光報警信號，顯示出絕緣墊的實際擊穿電壓值和實際擊穿電流值。測試完成后軟件會自動形成測試數據明細。

3、研發創新點

（1）檢測機械化。該系統采用多個壓縮空氣驅動的吸盤，配以相應的伺服電機，實現機械化作業。被檢絕緣墊在整個檢測周期內，全自動閉環檢測，只在出現不合格品時需要人工處理，在正常情況下，上料、加壓、下料無需人工干預，自動完成。原來檢測絕緣墊需要4人以上才能有效開展的絕緣墊檢測工作，新裝置只需1人就可完成，值守人員還可以兼做其他工作，提高了試驗人員的工作效率。

（2）檢測標準化。全自動檢測克服了傳統檢測中存在的人為失誤的缺陷，所有的被試絕緣墊無差別的試驗。

（3）檢測智能化。由于采用PLC控制，檢測方法可能按需求或標準升級，例如，可以選擇按型式標準要求試驗，也可能選擇按照預防性試驗標準試驗，還可以采用在預防性試驗前加一個短時的按型式試驗要求的短至3s左右的電壓只需在電腦中輕易設置，而無需檢測人員浪費太多的精力，就可以用于防止前述不按標準生產的偽劣產品蒙混過關，從而保證檢測質量。

絕緣墊全自動檢測裝置的開發成功，在安全工器具的檢測領域開創“機器代人”的先河，具有國內同行業的領先水平。

4、研究、技術水平

目前國內對絕緣墊全自動耐壓檢測裝置的研發相對較少，較多絕緣墊耐壓檢測試驗裝置多為簡易裝置，檢測需耗費大量人工和時間，檢測存在較多的人為失誤。絕緣墊全自動耐壓檢測系統與國內同類技術相比，具有如下優點：

（1）該系統采用多個壓縮空氣驅動的吸盤，配以相應的伺服電機，實現機械化作業；

（2）自動取樣、檢測、判定、還樣，自主生成報告等功能，自動化程度高；

（3）采用PLC控制，可靠性高，抗干擾能力強，可持續改進；

（4）按弱電、強電、高壓電區域，設計合理各工作區間，減人增效，可以單人操作，批量檢測。

在安全工器具預防性試驗的領域，該絕緣墊全自動檢測試驗系統首次實現批量樣品的全自動的閉環檢測，真正實現了檢測標準化、自動化、機械化、智能化，達到了國內同行業的領先水平。

5、社會效益

試運行中，已經檢測出多副不合格的絕緣墊。投運后，可以實現少人甚至單人值守檢測絕緣墊，每年可節約人工費用十萬元以上，直接銷售額達到數十萬元，不僅實現了絕緣墊的批量檢測，提高絕緣墊檢測的工作效率與檢測質量，還實現了檢測工作的規范化、標準化、自動化，在國內安全工器具檢測領域填補了“機器換人”的空白，提高了企業的品牌形象和競爭力，贏得了更多的用戶的信任，為本地企業提供了更優質的檢測服務。

結束語

該裝置經使用表明，操作簡單、方便、靈活、可靠性高、適用性強，自動化程度高，極大程度地降低了工作強度，提高了工作效率，創造了可觀的經濟效益，真正實現了測、控、顯一體化。

參考文獻：

[1]陳國呈 PWM變頻調速及軟開關電力變換技[M]北京 機械工業出版社 2001

[2] 林衛星 十六位單片機在耐壓測試儀中是應用 [J] 工業控制計算機 2002 15（6）

（作者單位：嘉興市恒光電力建設有限責任公司

安大安全工器具檢測中心）