全自動(dòng)絕緣墊耐壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制

夏寧

【摘 要】綜述絕緣墊及耐壓檢測(cè)的必要性，人工手動(dòng)絕緣墊耐壓檢測(cè)的現(xiàn)狀，據(jù)此提出并設(shè)計(jì)、研制了一種全自動(dòng)絕緣墊耐壓檢測(cè)系統(tǒng)，并介紹了該全自動(dòng)絕緣墊耐壓檢測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)；相關(guān)組成機(jī)構(gòu)；研發(fā)創(chuàng)新點(diǎn)；研究、技術(shù)水平以及社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】絕緣墊；耐壓測(cè)試；全自動(dòng)

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(qiáng)工作人員對(duì)地的絕緣。目前對(duì)絕緣墊進(jìn)行絕緣性能測(cè)試的過程主要有型式試驗(yàn)與預(yù)防性試驗(yàn)，主要以預(yù)防性試驗(yàn)為主，預(yù)防性試驗(yàn)具有固定的試驗(yàn)周期，就絕緣墊預(yù)防性試驗(yàn)而言主要以工頻耐壓試驗(yàn)為主。絕緣墊的耐壓能力，直接反應(yīng)其在實(shí)際工作狀態(tài)下的安全性能，是一個(gè)對(duì)人體安全有著直接影響的電參數(shù)，因此進(jìn)行耐壓試驗(yàn)是檢測(cè)絕緣墊安全性能的重要指標(biāo)之一。

人工手動(dòng)絕緣墊工頻耐壓檢測(cè)試驗(yàn)，送檢絕緣墊數(shù)量多、氣味沖、灰塵大、份量重；工作機(jī)械枯燥、所需人員多、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、體力消耗大、檢測(cè)效率低，擠占了其他工器具的檢測(cè)時(shí)間，嚴(yán)重影響了企業(yè)的檢測(cè)質(zhì)量，存在人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)，具有較大的安全隱患。加上日益增長(zhǎng)的檢測(cè)需求，人工手動(dòng)絕緣墊工頻耐壓檢測(cè)試驗(yàn)根本難以滿足檢測(cè)現(xiàn)狀和今后的檢測(cè)趨勢(shì)。

絕緣墊的物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且外觀統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相比其他的安全工器具，更便于采用機(jī)械化、智能化的檢測(cè)試驗(yàn)方式，具有較大的可行性和經(jīng)濟(jì)性，因此設(shè)計(jì)并研發(fā)絕緣墊全自動(dòng)耐壓檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)絕緣墊機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化檢測(cè)，有利于提高企業(yè)的品牌形象和競(jìng)爭(zhēng)力，消除安全隱患，提高工作效率，節(jié)約的人力可以投入到改進(jìn)檢測(cè)質(zhì)量的工作中去。

2、機(jī)構(gòu)介紹

2.1 整體結(jié)構(gòu)

絕緣墊全自動(dòng)耐壓檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由設(shè)備框架、移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)、電極加載塻塊、樣品小車等組成。

設(shè)備一側(cè)為試驗(yàn)待檢區(qū)，小車上裝載的為待檢定的絕緣墊；中間區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)區(qū)，當(dāng)檢測(cè)到絕緣墊進(jìn)入到試驗(yàn)區(qū)后，設(shè)備的電極加載模塊通過伺服電機(jī)傳到到試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)；設(shè)備另一側(cè)區(qū)域?yàn)榻^緣墊試驗(yàn)合格區(qū)，小車上裝載的為合格樣品。

2.2 主框架

主框架主要由工業(yè)鋁型材搭接而成，做為整臺(tái)設(shè)備的基體，同時(shí)將懸臂架、運(yùn)行指示燈、移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)運(yùn)行導(dǎo)軌、接地電極等安裝在主框架上。

小車位置的框架中，內(nèi)置了小車到位傳感器、位置傳感器，便于采集各路自動(dòng)控制的信號(hào)；門框架上安裝了電磁鎖，便于實(shí)驗(yàn)過程中鎖定，以免誤操作而產(chǎn)生危險(xiǎn)。

2.3 移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)

移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)主要由：滑塊安裝板、吸盤安裝板、伺服電機(jī)、垂直軸、吸盤、控制器等組成。

移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程：按程序要求，首先移動(dòng)到待檢絕緣墊小車的正上方，下降伺服電機(jī)帶動(dòng)吸盤安裝板向小車方向移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置后，吸盤內(nèi)部被抽真空，隨后被吸住的絕緣墊被送至試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)；

同樣，試驗(yàn)完畢合格的試驗(yàn)，移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)將絕緣墊送至設(shè)備合格小車上。

2.4 電極加載及框架

此部分為試驗(yàn)電極（高壓電極）。極加載模塊，未試驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)到框架的內(nèi)部，框架的內(nèi)部與電極加載模塊前后的門有互鎖機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)電極加載模塊可靠的停留在框架內(nèi)部時(shí)，設(shè)備的兩個(gè)門才可以打開（可以有效防止試驗(yàn)過程中開門情況的發(fā)生）；試驗(yàn)時(shí)，電極加載模塊通過伺服電機(jī)沿著導(dǎo)軌移動(dòng)到設(shè)備的試驗(yàn)區(qū)域，氣缸動(dòng)作，帶動(dòng)電極板將試驗(yàn)樣品絕緣墊緊密的壓牢，再進(jìn)行耐壓操作。電極與框架中間的所有構(gòu)件都采用電木，有效實(shí)現(xiàn)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(fā)電器輸出的試驗(yàn)電壓傳輸?shù)浇^緣墊。

按程序設(shè)定要求，當(dāng)檢測(cè)到移動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)將絕緣墊送入檢測(cè)區(qū)后，電極加載模塊通過伺服電機(jī)，移動(dòng)到檢測(cè)區(qū)，通過氣缸動(dòng)作，高壓電極板將試驗(yàn)樣品絕緣墊緊密的壓緊，將絕緣墊壓緊后再進(jìn)行耐壓操作。試驗(yàn)完畢后，氣缸動(dòng)作，將絕緣墊松開，電極加載模塊退回，并與感應(yīng)模塊接觸，試驗(yàn)系統(tǒng)執(zhí)行下一條指令；電極與框架中間的所有構(gòu)件都采用電木板與電木梁構(gòu)成，有效實(shí)現(xiàn)了高壓絕緣。

2.6 小車

小車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有：能保證絕緣墊基本處于小車的中心位置；同時(shí)擋條可移動(dòng)，滿足不同型號(hào)的絕緣墊的要求；一側(cè)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(jié)構(gòu)，可以有效確定相對(duì)位置。

小車與主框間有相應(yīng)的互鎖機(jī)構(gòu)，當(dāng)小車推入主框架相應(yīng)位置，到位后，傳感器將信號(hào)反饋到控制中心，主框?qū)?yīng)位置的電磁鐵動(dòng)作，將小車?yán)卫蔚匚接趯?duì)應(yīng)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(dòng)抓取機(jī)構(gòu)、移動(dòng)并加載電極，完成測(cè)試數(shù)據(jù)的顯示、采集、儲(chǔ)存、分析、輸出等任務(wù)，通過程序?qū)崿F(xiàn)測(cè)試電源部分的準(zhǔn)確控制。待測(cè)電壓達(dá)到測(cè)試要求值時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)開始測(cè)試，測(cè)試結(jié)束后相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)會(huì)顯示在軟件界面上，同時(shí)顯示絕緣墊是否合格。無論在升壓還是在恒壓過程中，發(fā)生絕緣墊被擊穿現(xiàn)象時(shí)，試驗(yàn)裝置急速降壓值零，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，顯示出絕緣墊的實(shí)際擊穿電壓值和實(shí)際擊穿電流值。測(cè)試完成后軟件會(huì)自動(dòng)形成測(cè)試數(shù)據(jù)明細(xì)。

3、研發(fā)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）檢測(cè)機(jī)械化。該系統(tǒng)采用多個(gè)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的吸盤，配以相應(yīng)的伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。被檢絕緣墊在整個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)，全自動(dòng)閉環(huán)檢測(cè)，只在出現(xiàn)不合格品時(shí)需要人工處理，在正常情況下，上料、加壓、下料無需人工干預(yù)，自動(dòng)完成。原來檢測(cè)絕緣墊需要4人以上才能有效開展的絕緣墊檢測(cè)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(yàn)人員的工作效率。

（2）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化。全自動(dòng)檢測(cè)克服了傳統(tǒng)檢測(cè)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(yàn)。

（3）檢測(cè)智能化。由于采用PLC控制，檢測(cè)方法可能按需求或標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，例如，可以選擇按型式標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)，也可能選擇按照預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，還可以采用在預(yù)防性試驗(yàn)前加一個(gè)短時(shí)的按型式試驗(yàn)要求的短至3s左右的電壓只需在電腦中輕易設(shè)置，而無需檢測(cè)人員浪費(fèi)太多的精力，就可以用于防止前述不按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的偽劣產(chǎn)品蒙混過關(guān)，從而保證檢測(cè)質(zhì)量。

絕緣墊全自動(dòng)檢測(cè)裝置的開發(fā)成功，在安全工器具的檢測(cè)領(lǐng)域開創(chuàng)“機(jī)器代人”的先河，具有國(guó)內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先水平。

4、研究、技術(shù)水平

目前國(guó)內(nèi)對(duì)絕緣墊全自動(dòng)耐壓檢測(cè)裝置的研發(fā)相對(duì)較少，較多絕緣墊耐壓檢測(cè)試驗(yàn)裝置多為簡(jiǎn)易裝置，檢測(cè)需耗費(fèi)大量人工和時(shí)間，檢測(cè)存在較多的人為失誤。絕緣墊全自動(dòng)耐壓檢測(cè)系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)同類技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）該系統(tǒng)采用多個(gè)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的吸盤，配以相應(yīng)的伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)；

（2）自動(dòng)取樣、檢測(cè)、判定、還樣，自主生成報(bào)告等功能，自動(dòng)化程度高；

（3）采用PLC控制，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，可持續(xù)改進(jìn)；

（4）按弱電、強(qiáng)電、高壓電區(qū)域，設(shè)計(jì)合理各工作區(qū)間，減人增效，可以單人操作，批量檢測(cè)。

在安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)的領(lǐng)域，該絕緣墊全自動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)批量樣品的全自動(dòng)的閉環(huán)檢測(cè)，真正實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、機(jī)械化、智能化，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先水平。

5、社會(huì)效益

試運(yùn)行中，已經(jīng)檢測(cè)出多副不合格的絕緣墊。投運(yùn)后，可以實(shí)現(xiàn)少人甚至單人值守檢測(cè)絕緣墊，每年可節(jié)約人工費(fèi)用十萬元以上，直接銷售額達(dá)到數(shù)十萬元，不僅實(shí)現(xiàn)了絕緣墊的批量檢測(cè)，提高絕緣墊檢測(cè)的工作效率與檢測(cè)質(zhì)量，還實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)工作的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化，在國(guó)內(nèi)安全工器具檢測(cè)領(lǐng)域填補(bǔ)了“機(jī)器換人”的空白，提高了企業(yè)的品牌形象和競(jìng)爭(zhēng)力，贏得了更多的用戶的信任，為本地企業(yè)提供了更優(yōu)質(zhì)的檢測(cè)服務(wù)。

結(jié)束語

該裝置經(jīng)使用表明，操作簡(jiǎn)單、方便、靈活、可靠性高、適用性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，極大程度地降低了工作強(qiáng)度，提高了工作效率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，真正實(shí)現(xiàn)了測(cè)、控、顯一體化。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳國(guó)呈 PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技[M]北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001

[2] 林衛(wèi)星 十六位單片機(jī)在耐壓測(cè)試儀中是應(yīng)用 [J] 工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2002 15（6）

（作者單位：嘉興市恒光電力建設(shè)有限責(zé)任公司

安大安全工器具檢測(cè)中心）