本實用新型涉及穿墻套管抗震試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國輸變電工程向高壓、超高壓和特高壓方向發(fā)展，直流換流站中裝備了大量的關(guān)鍵設(shè)備，如特高壓直流穿墻套管。穿墻套管由外套管和設(shè)于外套管內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)桿組成，其中外套管包括閥廳外側(cè)的戶外套管和閥廳內(nèi)側(cè)的戶內(nèi)套管組成，內(nèi)導(dǎo)桿包括閥廳外側(cè)的戶外導(dǎo)桿和閥廳內(nèi)側(cè)的戶內(nèi)導(dǎo)桿組成，中間通過過渡罐連成一個整體，該過渡罐通過安裝板懸掛安裝在閥廳墻體上。在多維地震作用下，閥廳墻體對特高壓直流穿墻套管有相當(dāng)?shù)膭恿Ψ糯笞饔茫虼颂馗邏褐绷鞔μ坠軐嶋H會受到更嚴(yán)苛的地震作用，需要對其進行嚴(yán)格的地震考核，確保其在地震中安全。目前，還沒有一個專門的抗震試驗裝置來模擬測試工況中的穿墻套管的抗震性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，本實用新型在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置，其能夠模擬測試實際工況下的穿墻套管，用以確定實際工況下穿墻套管的抗震性能。

其技術(shù)方案如下：

一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置，該穿墻套管包括外套管和設(shè)于所述外套管內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)桿，包括加速度測量裝置、支架、設(shè)于所述支架上的安裝板和設(shè)于所述支架底下的振動臺，所述支架設(shè)有支撐所述安裝板的支撐梁，所述安裝板開設(shè)有供穿墻套管穿過的安裝孔，所述加速度測量裝置包括設(shè)于所述振動臺上的第一加速度計、設(shè)于所述支撐梁上的第二加速度計、設(shè)于該外套管上的第三加速度計和設(shè)于所述內(nèi)導(dǎo)桿上的第四加速度計。

在其中一個實施例中，該穿墻套管還包括過渡罐，所述外套管包括位于所 述過渡罐兩端的第一套管和第二套管，所述內(nèi)導(dǎo)桿包括位于所述過渡罐兩端的第一導(dǎo)桿和第二導(dǎo)桿，所述第三加速度計和所述第四加速度計均至少為兩個，所述第一套管的重心處和所述第二套管的重心處均設(shè)有所述第三加速度計，所述第一導(dǎo)桿的重心處和所述第二導(dǎo)桿的重心處均設(shè)有第四加速度計。

在其中一個實施例中，所述第一套管靠近所述過渡罐的一端、所述第一套管遠離所述過渡罐的一端、所述第二套管靠近所述過渡罐的一端和所述第二套管遠離所述過渡罐的一端均設(shè)有所述第三加速度計。

在其中一個實施例中，所述加速度測量裝置還包括設(shè)于所述安裝板上的第五加速度計。

在其中一個實施例中，還包括位移測量裝置，所述位移測量裝置包括設(shè)于所述振動臺上的第一位移計、設(shè)于所述支撐梁上的第二位移計和設(shè)于所述外套管上的第三位移計。

在其中一個實施例中，所述第三位移計為多個，所述第一套管靠近所述過渡罐的一端、所述第一套管遠離過所述過渡罐的一端、所述第一套管的重心處、所述第二套管靠近所述過渡罐的一端、所述第二套管遠離過所述過渡罐的一端和所述第二套管的重心處均設(shè)有所述第三位移計。

在其中一個實施例中，還包括應(yīng)變測量裝置，所述應(yīng)變測量裝置包括設(shè)于所述外套管的外表面的第一應(yīng)變計和設(shè)于所述內(nèi)導(dǎo)桿的外表面的第二應(yīng)變計。

在其中一個實施例中，其特征在于，所述應(yīng)變計為至少兩個，所述第一套管靠近所述過渡罐的一端和所述第二套管靠近所述過渡罐的一端均設(shè)有所述第一應(yīng)變計，所述第一導(dǎo)桿靠近所述過渡罐的一端和所述第二導(dǎo)桿靠近所述過渡罐的一端均設(shè)有所述第二應(yīng)變計。

在其中一個實施例中，還包括控制器，所述振動臺和所述加速度測量裝置均與所述控制器電性連接。

下面對前述技術(shù)方案的優(yōu)點或原理進行說明：

本實用新型提供了一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置，其包括加速度測量裝置、安裝板、支架和振動臺，測試的穿墻套管通過安裝板固定于支架上。本實用新型所述的支架可設(shè)計為與實際閥廳墻體等質(zhì)量、等強度， 用以模擬真實的閥廳墻體，同時支架下方設(shè)有振動臺，振動臺用以輸出地震波，當(dāng)啟動振動臺時，支架對振動動力進行放大并傳遞至穿墻套管，因而本實用新型從整體上去對實際工況下的穿墻套管進行模擬，其可通過加速度測量裝置來測試穿墻套管在閥廳墻體的動力放大作用下的抗震性能。具體地，第一加速度計用于測定振動臺臺面實際輸出的地震激勵；第二加速度計用于測定支架對測試樣品的加速度放大作用，也即是穿墻套管試驗樣品實際受到的地震激勵，由于穿墻套管是通過安裝板安裝于支撐梁上，通過測量支撐梁上的加速度感應(yīng)值，可以直接獲得達到穿墻套管的地震激勵；第三加速度計即用于測定穿墻套管在試驗中的加速度響應(yīng)。通過對振動臺、支撐梁上和穿墻套管外表面的加速度值進行分析計算，從而確定實際工況下穿墻套管的抗震性能。同時，本實用新型所述的加速度測量裝置還包括設(shè)于內(nèi)導(dǎo)桿上的第四加速度計，通過第三加速度計和第四加速度計分別對外套管和內(nèi)導(dǎo)桿進行加速度測量，對兩者的測量結(jié)果進行積分計算可得出兩者的運動位移，從而根據(jù)兩者的位移來計算外兩者之間的相對位移，進而判斷穿墻套管在地震中有無碰撞、空氣間隙不足造成擊穿等問題。綜上可知，本實用新型提出了一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置及試驗方法，其能夠模擬測試實際工況下的穿墻套管，用以確定實際工況下穿墻套管的抗震性能，具有較大的實用性和適用性。

優(yōu)選地，第三加速度計和第四加速度計分別位于外套管和內(nèi)導(dǎo)桿的重心處，使得外套管和內(nèi)導(dǎo)桿的測點位于同一橫截面處，進而可以確定兩者在同一徑向的相對位移，從而可以更加準(zhǔn)確地判斷穿墻套管在地震中有無碰撞、空氣間隙不足造成擊穿等問題。

所述第三加速度計還分別設(shè)于第一套管靠近過渡罐的一端、第一套管遠離過渡罐的一端、第二套管靠近過渡罐的一端和第二套管遠離過渡罐的一端。因為穿墻套管的上述位置都是地震災(zāi)害下的薄弱環(huán)節(jié)，在充分考慮測試成本的基礎(chǔ)上，將測點設(shè)于上述位置，即可達到從整體上評估套管的抗震性能的效果。

所述加速度測量裝置還包括設(shè)于所述安裝板上的第四加速度計，第四加速度計用于測量安裝板的板外扭矩。

本實用新型還包括位移測量裝置，所述位移測量裝置用于對振動臺、支撐 梁和穿墻套管外表面進行位移測量。通過在本試驗裝置上安裝加速度測量裝置和位移測量裝置，可以對地震激勵下的穿墻套管加速度和位移進行測量，利用加速度與位移關(guān)系，可以相互校核試驗結(jié)果，確保傳感器測量結(jié)果的可靠性。

本實用新型還包括應(yīng)變測量裝置，該應(yīng)變測量裝置包括設(shè)于外套管外表面的第一應(yīng)變計和設(shè)于內(nèi)導(dǎo)桿外表面的第二應(yīng)變計，用以評估外套管和內(nèi)導(dǎo)桿的應(yīng)變和變形情況，從而確定測試樣品的抗震強度。

由于穿墻套管上與過渡罐連接的地方為抗震最薄弱的環(huán)節(jié)，在第一套管靠近過渡罐的一端和第二套管靠近過渡罐的一端布置第一應(yīng)變計，在第一導(dǎo)桿靠近過渡罐的一端以及第二導(dǎo)桿靠近過渡罐的一端布置第二應(yīng)變計，既可以達到測試應(yīng)變的效果，又可以節(jié)省測試成本。

靠近過渡罐的一端靠近過渡罐的一端本實用新型還包括控制器，通過控制器控制振動臺啟動和加速度測量裝置測量，同時對所測數(shù)據(jù)進行分析計算，進而可實現(xiàn)對整個測試裝置的自動控制與計算。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例所述的穿墻套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例所述的支架與安裝板的側(cè)向裝配示意圖；

圖4為本實用新型實施例所述的加速度測量裝置的布置示意圖；

圖5為本實用新型實施例所述的位移測量裝置的布置示意圖；

圖6為本實用新型實施例所述的應(yīng)變測量裝置的布置示意圖；

圖7(a)為本實用新型實施例所述的單個應(yīng)變花的布置示意圖；圖7(b)為本實用新型實施例所述的外套管上4個應(yīng)變花的布置示意圖；

圖8(a)為本實用新型實施例所述的單個應(yīng)變片的布置示意圖；圖8(b)為本實用新型實施例所述的內(nèi)導(dǎo)桿上4個應(yīng)變片的布置示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100、穿墻套管，110、外套管，111、第一套管，112、第二套管，120、內(nèi) 導(dǎo)桿，121、第一導(dǎo)桿，122、第二導(dǎo)桿，130、過渡罐，200、振動臺，210、臺面，300、支架，310、支撐梁，400、安裝板，410、安裝孔。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施方式，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，穿墻套管100由外套管110和內(nèi)導(dǎo)桿120組成，其中，外套管110包括第一套管111和第二套管112，內(nèi)導(dǎo)桿120包括第一導(dǎo)桿121和第二導(dǎo)桿122，第一套管111和第二套管112中間以及第一導(dǎo)桿121和第二導(dǎo)桿122中間通過過渡罐130連成一個整體。如圖2和圖3所示，本實用新型所述的特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置，其包括加速度測量裝置、支架300、設(shè)于支架300上的安裝板400和設(shè)于所述支架300底下的振動臺200。所述支架300上設(shè)有用于支撐所述安裝板400的支撐梁310，所述安裝板400開設(shè)有供穿墻套管100穿過的安裝孔410，本實用新型所述的安裝板400傾斜設(shè)置，其與豎直方向的夾角約為10度，使得測試樣品可傾斜安裝于支架300上，用于模擬實際工況下傾斜放置的穿墻套管100。本實用新型所述的支架300可設(shè)計為與實際閥廳墻體等質(zhì)量、等強度，用以模擬實際的閥廳墻體，同時支架300下方的振動臺200用以輸出地震波，當(dāng)啟動振動臺200時，支架300對振動動力進行放大并傳遞至穿墻套管100，因而本實用新型從整體上去對實際工況下的穿墻套管100進行模擬，其可通過加速度測量裝置來測試穿墻套管100在閥廳墻體的動力放大作用下的抗震性能。

具體地，如圖4所示，所述加速度測量裝置包括分別設(shè)于所述振動臺200的臺面210的第一加速度計A1、所述支撐梁310上(支撐梁310與安裝板400的連接處)的第二加速度計A2、穿墻套管100外表面的第三加速度計A3和設(shè)于所述內(nèi)導(dǎo)桿120上的第四加速度計A4。第一加速度計A1用于測定振動臺200臺面210實際輸出的地震激勵，第二加速度計A2用于測定支架300對測試樣品的加速度放大作用，也即是穿墻套管100試驗樣品實際受到的地震激勵，第三 加速度計A3即用于測定套管在試驗中的加速度響應(yīng)。通過對振動臺200、支撐梁310和穿墻套管100外表面的加速度值進行分析計算，從而確定實際工況下穿墻套管100的抗震性能。同時，本實用新型所述的加速度測量裝置還包括設(shè)于內(nèi)導(dǎo)桿120上的第四加速度計A4，通過第三加速度計A3和第四加速度計A4分別對外套管110和內(nèi)導(dǎo)桿120進行加速度測量，對兩者的測量結(jié)果進行積分計算可得出兩者的運動位移，從而根據(jù)兩者的位移來計算外兩者之間的相對位移，進而判斷穿墻套管100在地震中有無碰撞、空氣間隙不足造成擊穿等問題。綜上可知，本實用新型提出了一種特高壓直流復(fù)合穿墻套管內(nèi)外抗震試驗裝置及試驗方法，其能夠模擬測試實際工況下的穿墻套管100，用以確定實際工況下穿墻套管100的抗震性能，具有較大的實用性和適用性。

在本實施例中，所述第三加速度計A3和所述第四加速度計A4均至少為兩個，所述第一套管111的重心處和所述第二套管的重心處112均設(shè)有所述第三加速度計A3，所述第一導(dǎo)桿121的重心處和所述第二導(dǎo)桿122的重心處均設(shè)有第四加速度計A4。通過將第三加速度計A3和第四加速度計A4分別位于外套管110和內(nèi)導(dǎo)桿120的重心處，使得外套管110和內(nèi)導(dǎo)桿120的測點位于同一橫截面處，進而可以確定兩者在同一徑向的相對位移，從而可以更加準(zhǔn)確地判斷穿墻套管在地震中有無碰撞、空氣間隙不足造成擊穿等問題。

進一步地，第三加速度計A3還分別設(shè)于所述第一套管111靠近所述過渡罐130的一端、所述第一套管111遠離所述過渡罐130的一端、所述第二套管112靠近所述過渡罐130的一端和所述第二套管112遠離所述過渡罐130的一端。因為穿墻套管100的上述位置都是地震災(zāi)害下的薄弱環(huán)節(jié)，在充分考慮測試成本的基礎(chǔ)上，將測點設(shè)于上述位置，即可達到從整體上評估套管的抗震性能的效果。

在本實施例中，所述加速度測量裝置還包括設(shè)于所述安裝板400上的第五加速度計A5，第五加速度計A5用以測量安裝板400的面外扭轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述的第一加速度計A1、第二加速度計A2、第三加速度計A3、第四加速度計A4和第五加速度計A5均為三向加速度傳感器。其中，第一加速度計A1、第二加速度計A2和第五加速度計A5采用全局坐標(biāo)布置方式，即其測量 的三向分別為平行于地面方向的X向、Y向和垂直于地面的Z向，其中X向為穿墻套管100在水平面內(nèi)從一端指向另一端的方向，Y向在水平面內(nèi)垂直于X向。而由于一般情況下，穿墻套管100是傾斜設(shè)置，為了測試穿墻套管100本身的抗震響應(yīng)，設(shè)于穿墻套管100上的三向加速度傳感器的布置方向應(yīng)以穿墻套管100本身為基準(zhǔn)，具體地，第三加速度計A3和第四加速度計A4的測量三向為該穿墻套管100的軸向Xs、徑向Zs和垂直于Xs、Zs的Ys，Zs位于豎直面內(nèi)，Ys與Y方向相同。

在本實施例中，還包括位移測量裝置，如圖5所示，所述位移測量裝置包括分別設(shè)于所述振動臺200的臺面210的第一位移計D1、設(shè)于所述支撐梁310上的第二位移計D2和設(shè)于穿墻套管100外表面的第三位移計D3。第一位移計D1、第二位移計D2和第三位移計D3分別用于測定在地震激勵下的臺面210的絕對位移、支架300的絕對位移和套管樣品上的位移。通過在本試驗裝置上安裝加速度測量裝置和位移測量裝置，可以對地震激勵下的穿墻套管100加速度和位移進行測量，利用加速度與位移關(guān)系，可以相互校核試驗結(jié)果，確保傳感器測量結(jié)果的可靠性。

具體地，設(shè)于穿墻套管100外表面的第三位移計D3為多個，分別設(shè)于所述第一套管111靠近所述過渡罐130的一端、所述第一套管111遠離過所述過渡罐130的一端、所述第一套管111的重心處，所述第二套管112靠近所述過渡罐130的一端、所述第二套管112遠離過所述過渡罐130的一端和所述第二套管112的重心處。

所述的位移測量裝置也可根據(jù)實際需要設(shè)置至少兩個第四位移計D4，兩個第四位移計D4分別用于布置在第一導(dǎo)桿121和第二導(dǎo)桿122的重心處。通過第三位移計D3和第四位移計D4測量外套管110與內(nèi)導(dǎo)桿120在重心處的相對位移，從而進一步判斷確定外套管110與內(nèi)導(dǎo)桿120在地震中有無碰撞、空氣間隙不足造成擊穿等問題。

在本實施例中，所述的第一位移計D1、第二位移計D2、所述第三位移計D3和所述第四位移計D4均為三向位移傳感器，用于測量穿墻套管100在所述的X向、所述的Y向和所述的Z向的位置值。

如圖6所示，在本實施例中，本實用新型還包括應(yīng)變測量裝置，所述應(yīng)變測量裝置包括設(shè)于外套管110外表面的第一應(yīng)變計S1和設(shè)于所述內(nèi)導(dǎo)桿120外表面的第二應(yīng)變計S2，分別用以評估外套管110和內(nèi)導(dǎo)桿120的應(yīng)變和變形情況，從而確定測試樣品的抗震強度。

具體地，兩個所述第一應(yīng)變計S1分別設(shè)于所述第一套管111靠近過渡罐130的一端和第二套管112靠近過渡罐130的一端。由于穿墻套管100上與過渡罐130連接的地方為抗震最薄弱的環(huán)節(jié)，在該處布置應(yīng)變測量元件，既可以達到測試應(yīng)變的效果，又可以節(jié)省測試成本。如圖7(a)和圖7(b)所示，每個第一應(yīng)變計S1均包括四個三向應(yīng)變花S11(由呈三向布置的三個應(yīng)變片組成)，四個所述三向應(yīng)變花S11沿穿墻套管100的外周均勻布置，并且每個三向應(yīng)變花S11用于測量該穿墻套管100在X方向、Y方向和Z方向的應(yīng)變值，本實用新型達到了全面地測定穿墻套管100受力和變形情況的效果。

如圖6、圖8(a)和圖8(b)所示，所述的第二應(yīng)變計S2設(shè)于第一導(dǎo)桿121靠近過渡罐130的一端和第二導(dǎo)桿122靠近過渡罐130的一端。每個第二應(yīng)變計S2包括四個縱向應(yīng)變片S21，四個縱向應(yīng)變片S21周向均勻布置，每個縱向應(yīng)變片S21均用于測量穿墻套管100在Z方向上的應(yīng)變值。

優(yōu)選地，本實用新型還包括控制器，所述振動臺200、所述加速度測量裝置、所述位移測量裝置和所述應(yīng)變測量裝置均與所述控制器電性連接。通過控制器控制振動臺200啟動、加速度計測量加速度響應(yīng)、位移計測量位移和應(yīng)變計測量應(yīng)變，同時對所測數(shù)據(jù)進行分析計算，進而可實現(xiàn)對整個測試裝置的自動控制與計算。在本實施例中，每個測點的加速度計、位移計和應(yīng)變計均與控制器連接，以便清楚地確定穿墻套管100相應(yīng)部位的抗震性能。

本實用新型所述的穿墻套管100內(nèi)外抗震試驗方法，包括以下步驟：

將穿墻套管100樣品安裝在安裝板400上；

在振動臺200的臺面210布置第一加速度計A1，支撐梁310上布置第二加速度計A2，外套管110上布置第三加速度計A3，內(nèi)導(dǎo)桿120上布置第四加速度計A4，安裝板400上布置第五加速度計A5；在振動臺200的臺面210布置第一位移計D1，支撐梁310上布置第二位移計D2，外套管110外表面布置第三位移 計D3；在外套管110外表面布置第一應(yīng)變計S1和內(nèi)導(dǎo)桿120外表面布置第一應(yīng)變計S2；

啟動振動臺200；

第一加速度計A1、第二加速度計A2、第三加速度計A3、第四加速度計A4和第五加速度計A5分別采集振動臺200、支撐梁310、外套管110、內(nèi)導(dǎo)桿120和安裝板400的加速度值；第一位移計D1、第二位移計D2和第三位移計D3分別采集振動臺200、支撐梁310和外套管110的位移值；第一應(yīng)變計S1和第二應(yīng)變計S2分別采集穿墻套管100外表面的應(yīng)變值；

控制器對所測的加速度值、位移值和應(yīng)變值進行分析處理，用以確定實際工況下穿墻套管100的抗震性能。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。