论文部分内容阅读
【摘 要】综述绝缘垫及耐压检测的必要性，人工手动绝缘垫耐压检测的现状，据此提出并设计、研制了一种全自动绝缘垫耐压检测系统，并介绍了该全自动绝缘垫耐压检测系统的主要技术指标；相关组成机构；研发创新点；研究、技术水平以及社会效益。
【关键词】绝缘垫；耐压测试；全自动
1、引言
绝缘垫（毯）是由特种橡胶制成，具有良好的绝缘性能，用于加强工作人员对地的绝缘。目前对绝缘垫进行绝缘性能测试的过程主要有型式试验与预防性试验，主要以预防性试验为主，预防性试验具有固定的试验周期，就绝缘垫预防性试验而言主要以工频耐压试验为主。绝缘垫的耐压能力，直接反应其在实际工作状态下的安全性能，是一个对人体安全有着直接影响的电参数，因此进行耐压试验是检测绝缘垫安全性能的重要指标之一。
人工手动绝缘垫工频耐压检测试验，送检绝缘垫数量多、气味冲、灰尘大、份量重；工作机械枯燥、所需人员多、检测时间长、体力消耗大、检测效率低，挤占了其他工器具的检测时间，严重影响了企业的检测质量，存在人为失误的风险，具有较大的安全隐患。加上日益增长的检测需求，人工手动绝缘垫工频耐压检测试验根本难以满足检测现状和今后的检测趋势。
绝缘垫的物理结构简单且外观统一标准，相比其他的安全工器具，更便于采用机械化、智能化的检测试验方式，具有较大的可行性和经济性，因此设计并研发绝缘垫全自动耐压检测试验系统，实现绝缘垫机械化、自动化、智能化检测，有利于提高企业的品牌形象和竞争力，消除安全隐患，提高工作效率，节约的人力可以投入到改进检测质量的工作中去。
2、机构介绍
2.1 整体结构
绝缘垫全自动耐压检测试验系统主要由设备框架、移动抓取机构、电极加载塻块、样品小车等组成。
设备一侧为试验待检区，小车上装载的为待检定的绝缘垫；中间区域为试验区，当检测到绝缘垫进入到试验区后，设备的电极加载模块通过伺服电机传到到试验区进行试验；设备另一侧区域为绝缘垫试验合格区，小车上装载的为合格样品。
2.2 主框架
主框架主要由工业铝型材搭接而成，做为整台设备的基体，同时将悬臂架、运行指示灯、移动抓取机构运行导轨、接地电极等安装在主框架上。
小车位置的框架中，内置了小车到位传感器、位置传感器，便于采集各路自动控制的信号；门框架上安装了电磁锁，便于实验过程中锁定，以免误操作而产生危险。
2.3 移动抓取机构
移动抓取机构主要由：滑块安装板、吸盘安装板、伺服电机、垂直轴、吸盘、控制器等组成。
移动抓取机构运行过程：按程序要求，首先移动到待检绝缘垫小车的正上方，下降伺服电机带动吸盘安装板向小车方向移动，当到达指定位置后，吸盘内部被抽真空，随后被吸住的绝缘垫被送至试验区进行相应的试验；
同样，试验完毕合格的试验，移动抓取机构将绝缘垫送至设备合格小车上。
2.4 电极加载及框架
此部分为试验电极（高压电极）。极加载模块，未试验时，移动到框架的内部，框架的内部与电极加载模块前后的门有互锁机构，只有当电极加载模块可靠的停留在框架内部时，设备的两个门才可以打开（可以有效防止试验过程中开门情况的发生）；试验时，电极加载模块通过伺服電机沿着导轨移动到设备的试验区域，气缸动作，带动电极板将试验样品绝缘垫紧密的压牢，再进行耐压操作。电极与框架中间的所有构件都采用电木，有效实现了高压绝缘。
2.5 电极加载模块
电极加载模块的作用是将高压发电器输出的试验电压传输到绝缘垫。
按程序设定要求，当检测到移动抓取机构将绝缘垫送入检测区后，电极加载模块通过伺服电机，移动到检测区，通过气缸动作，高压电极板将试验样品绝缘垫紧密的压紧，将绝缘垫压紧后再进行耐压操作。试验完毕后，气缸动作，将绝缘垫松开，电极加载模块退回，并与感应模块接触，试验系统执行下一条指令；电极与框架中间的所有构件都采用电木板与电木梁构成，有效实现了高压绝缘。
2.6 小车
小车的结构特点主要有：能保证绝缘垫基本处于小车的中心位置；同时挡条可移动，满足不同型号的绝缘垫的要求；一侧的挡条可以完全放倒，便于将绝缘垫放入小车，也便于将绝缘垫从小车中取出；小车的滚轮采用可锁止结构，可以有效确定相对位置。
小车与主框间有相应的互锁机构，当小车推入主框架相应位置，到位后，传感器将信号反馈到控制中心，主框对应位置的电磁铁动作，将小车牢牢地吸附于对应位置，只有通过主框架上的释放按键才能将电磁铁断电，小车才能从主框架中拉出，可以有效防止误操作。
2.7 软件
软件部分主要有控制移动抓取机构、移动并加载电极，完成测试数据的显示、采集、储存、分析、输出等任务，通过程序实现测试电源部分的准确控制。待测电压达到测试要求值时，启动计时开始测试，测试结束后相应的测试指标会显示在软件界面上，同时显示绝缘垫是否合格。无论在升压还是在恒压过程中，发生绝缘垫被击穿现象时，试验装置急速降压值零，并发出声光报警信号，显示出绝缘垫的实际击穿电压值和实际击穿电流值。测试完成后软件会自动形成测试数据明细。
3、研发创新点
（1）检测机械化。该系统采用多个压缩空气驱动的吸盘，配以相应的伺服电机，实现机械化作业。被检绝缘垫在整个检测周期内，全自动闭环检测，只在出现不合格品时需要人工处理，在正常情况下，上料、加压、下料无需人工干预，自动完成。原来检测绝缘垫需要4人以上才能有效开展的绝缘垫检测工作，新装置只需1人就可完成，值守人员还可以兼做其他工作，提高了试验人员的工作效率。
（2）检测标准化。全自动检测克服了传统检测中存在的人为失误的缺陷，所有的被试绝缘垫无差别的试验。 （3）检测智能化。由于采用PLC控制，检测方法可能按需求或标准升级，例如，可以选择按型式标准要求试验，也可能选择按照预防性试验标准试验，还可以采用在预防性试验前加一个短时的按型式试验要求的短至3s左右的电压只需在电脑中轻易设置，而无需检测人员浪费太多的精力，就可以用于防止前述不按标准生产的伪劣产品蒙混过关，从而保证检测质量。
绝缘垫全自动检测装置的开发成功，在安全工器具的检测领域开创“机器代人”的先河，具有国内同行业的领先水平。
4、研究、技术水平
目前国内对绝缘垫全自动耐压检测装置的研发相对较少，较多绝缘垫耐压检测试验装置多为简易装置，检测需耗费大量人工和时间，检测存在较多的人为失误。绝缘垫全自动耐压检测系统与国内同类技术相比，具有如下优点：
（1）该系统采用多个压缩空气驱动的吸盘，配以相应的伺服电机，实现机械化作业；
（2）自动取样、检测、判定、还样，自主生成报告等功能，自动化程度高；
（3）采用PLC控制，可靠性高，抗干擾能力强，可持续改进；
（4）按弱电、强电、高压电区域，设计合理各工作区间，减人增效，可以单人操作，批量检测。
在安全工器具预防性试验的领域，该绝缘垫全自动检测试验系统首次实现批量样品的全自动的闭环检测，真正实现了检测标准化、自动化、机械化、智能化，达到了国内同行业的领先水平。
5、社会效益
试运行中，已经检测出多副不合格的绝缘垫。投运后，可以实现少人甚至单人值守检测绝缘垫，每年可节约人工费用十万元以上，直接销售额达到数十万元，不仅实现了绝缘垫的批量检测，提高绝缘垫检测的工作效率与检测质量，还实现了检测工作的规范化、标准化、自动化，在国内安全工器具检测领域填补了“机器换人”的空白，提高了企业的品牌形象和竞争力，赢得了更多的用户的信任，为本地企业提供了更优质的检测服务。
结束语
该装置经使用表明，操作简单、方便、灵活、可靠性高、适用性强，自动化程度高，极大程度地降低了工作强度，提高了工作效率，创造了可观的经济效益，真正实现了测、控、显一体化。
参考文献：
[1]陈国呈 PWM变频调速及软开关电力变换技[M]北京 机械工业出版社 2001
[2] 林卫星 十六位单片机在耐压测试仪中是应用 [J] 工业控制计算机 2002 15（6）
（作者单位：嘉兴市恒光电力建设有限责任公司
安大安全工器具检测中心）
【关键词】绝缘垫；耐压测试；全自动
1、引言
绝缘垫（毯）是由特种橡胶制成，具有良好的绝缘性能，用于加强工作人员对地的绝缘。目前对绝缘垫进行绝缘性能测试的过程主要有型式试验与预防性试验，主要以预防性试验为主，预防性试验具有固定的试验周期，就绝缘垫预防性试验而言主要以工频耐压试验为主。绝缘垫的耐压能力，直接反应其在实际工作状态下的安全性能，是一个对人体安全有着直接影响的电参数，因此进行耐压试验是检测绝缘垫安全性能的重要指标之一。
人工手动绝缘垫工频耐压检测试验，送检绝缘垫数量多、气味冲、灰尘大、份量重；工作机械枯燥、所需人员多、检测时间长、体力消耗大、检测效率低，挤占了其他工器具的检测时间，严重影响了企业的检测质量，存在人为失误的风险，具有较大的安全隐患。加上日益增长的检测需求，人工手动绝缘垫工频耐压检测试验根本难以满足检测现状和今后的检测趋势。
绝缘垫的物理结构简单且外观统一标准，相比其他的安全工器具，更便于采用机械化、智能化的检测试验方式，具有较大的可行性和经济性，因此设计并研发绝缘垫全自动耐压检测试验系统，实现绝缘垫机械化、自动化、智能化检测，有利于提高企业的品牌形象和竞争力，消除安全隐患，提高工作效率，节约的人力可以投入到改进检测质量的工作中去。
2、机构介绍
2.1 整体结构
绝缘垫全自动耐压检测试验系统主要由设备框架、移动抓取机构、电极加载塻块、样品小车等组成。
设备一侧为试验待检区，小车上装载的为待检定的绝缘垫；中间区域为试验区，当检测到绝缘垫进入到试验区后，设备的电极加载模块通过伺服电机传到到试验区进行试验；设备另一侧区域为绝缘垫试验合格区，小车上装载的为合格样品。
2.2 主框架
主框架主要由工业铝型材搭接而成，做为整台设备的基体，同时将悬臂架、运行指示灯、移动抓取机构运行导轨、接地电极等安装在主框架上。
小车位置的框架中，内置了小车到位传感器、位置传感器，便于采集各路自动控制的信号；门框架上安装了电磁锁，便于实验过程中锁定，以免误操作而产生危险。
2.3 移动抓取机构
移动抓取机构主要由：滑块安装板、吸盘安装板、伺服电机、垂直轴、吸盘、控制器等组成。
移动抓取机构运行过程：按程序要求，首先移动到待检绝缘垫小车的正上方，下降伺服电机带动吸盘安装板向小车方向移动，当到达指定位置后，吸盘内部被抽真空，随后被吸住的绝缘垫被送至试验区进行相应的试验；
同样，试验完毕合格的试验，移动抓取机构将绝缘垫送至设备合格小车上。
2.4 电极加载及框架
此部分为试验电极（高压电极）。极加载模块，未试验时，移动到框架的内部，框架的内部与电极加载模块前后的门有互锁机构，只有当电极加载模块可靠的停留在框架内部时，设备的两个门才可以打开（可以有效防止试验过程中开门情况的发生）；试验时，电极加载模块通过伺服電机沿着导轨移动到设备的试验区域，气缸动作，带动电极板将试验样品绝缘垫紧密的压牢，再进行耐压操作。电极与框架中间的所有构件都采用电木，有效实现了高压绝缘。
2.5 电极加载模块
电极加载模块的作用是将高压发电器输出的试验电压传输到绝缘垫。
按程序设定要求，当检测到移动抓取机构将绝缘垫送入检测区后，电极加载模块通过伺服电机，移动到检测区，通过气缸动作，高压电极板将试验样品绝缘垫紧密的压紧，将绝缘垫压紧后再进行耐压操作。试验完毕后，气缸动作，将绝缘垫松开，电极加载模块退回，并与感应模块接触，试验系统执行下一条指令；电极与框架中间的所有构件都采用电木板与电木梁构成，有效实现了高压绝缘。
2.6 小车
小车的结构特点主要有：能保证绝缘垫基本处于小车的中心位置；同时挡条可移动，满足不同型号的绝缘垫的要求；一侧的挡条可以完全放倒，便于将绝缘垫放入小车，也便于将绝缘垫从小车中取出；小车的滚轮采用可锁止结构，可以有效确定相对位置。
小车与主框间有相应的互锁机构，当小车推入主框架相应位置，到位后，传感器将信号反馈到控制中心，主框对应位置的电磁铁动作，将小车牢牢地吸附于对应位置，只有通过主框架上的释放按键才能将电磁铁断电，小车才能从主框架中拉出，可以有效防止误操作。
2.7 软件
软件部分主要有控制移动抓取机构、移动并加载电极，完成测试数据的显示、采集、储存、分析、输出等任务，通过程序实现测试电源部分的准确控制。待测电压达到测试要求值时，启动计时开始测试，测试结束后相应的测试指标会显示在软件界面上，同时显示绝缘垫是否合格。无论在升压还是在恒压过程中，发生绝缘垫被击穿现象时，试验装置急速降压值零，并发出声光报警信号，显示出绝缘垫的实际击穿电压值和实际击穿电流值。测试完成后软件会自动形成测试数据明细。
3、研发创新点
（1）检测机械化。该系统采用多个压缩空气驱动的吸盘，配以相应的伺服电机，实现机械化作业。被检绝缘垫在整个检测周期内，全自动闭环检测，只在出现不合格品时需要人工处理，在正常情况下，上料、加压、下料无需人工干预，自动完成。原来检测绝缘垫需要4人以上才能有效开展的绝缘垫检测工作，新装置只需1人就可完成，值守人员还可以兼做其他工作，提高了试验人员的工作效率。
（2）检测标准化。全自动检测克服了传统检测中存在的人为失误的缺陷，所有的被试绝缘垫无差别的试验。 （3）检测智能化。由于采用PLC控制，检测方法可能按需求或标准升级，例如，可以选择按型式标准要求试验，也可能选择按照预防性试验标准试验，还可以采用在预防性试验前加一个短时的按型式试验要求的短至3s左右的电压只需在电脑中轻易设置，而无需检测人员浪费太多的精力，就可以用于防止前述不按标准生产的伪劣产品蒙混过关，从而保证检测质量。
绝缘垫全自动检测装置的开发成功，在安全工器具的检测领域开创“机器代人”的先河，具有国内同行业的领先水平。
4、研究、技术水平
目前国内对绝缘垫全自动耐压检测装置的研发相对较少，较多绝缘垫耐压检测试验装置多为简易装置，检测需耗费大量人工和时间，检测存在较多的人为失误。绝缘垫全自动耐压检测系统与国内同类技术相比，具有如下优点：
（1）该系统采用多个压缩空气驱动的吸盘，配以相应的伺服电机，实现机械化作业；
（2）自动取样、检测、判定、还样，自主生成报告等功能，自动化程度高；
（3）采用PLC控制，可靠性高，抗干擾能力强，可持续改进；
（4）按弱电、强电、高压电区域，设计合理各工作区间，减人增效，可以单人操作，批量检测。
在安全工器具预防性试验的领域，该绝缘垫全自动检测试验系统首次实现批量样品的全自动的闭环检测，真正实现了检测标准化、自动化、机械化、智能化，达到了国内同行业的领先水平。
5、社会效益
试运行中，已经检测出多副不合格的绝缘垫。投运后，可以实现少人甚至单人值守检测绝缘垫，每年可节约人工费用十万元以上，直接销售额达到数十万元，不仅实现了绝缘垫的批量检测，提高绝缘垫检测的工作效率与检测质量，还实现了检测工作的规范化、标准化、自动化，在国内安全工器具检测领域填补了“机器换人”的空白，提高了企业的品牌形象和竞争力，赢得了更多的用户的信任，为本地企业提供了更优质的检测服务。
结束语
该装置经使用表明，操作简单、方便、灵活、可靠性高、适用性强，自动化程度高，极大程度地降低了工作强度，提高了工作效率，创造了可观的经济效益，真正实现了测、控、显一体化。
参考文献：
[1]陈国呈 PWM变频调速及软开关电力变换技[M]北京 机械工业出版社 2001
[2] 林卫星 十六位单片机在耐压测试仪中是应用 [J] 工业控制计算机 2002 15（6）
（作者单位：嘉兴市恒光电力建设有限责任公司
安大安全工器具检测中心）