本发明专利技术提供模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置及方法，套具套设在变电站构架柱的顶部，形成左右两侧的实体面；约束架对套具两侧实体面进行夹持；测量系统包括位移传感器、温度传感器、上位机。火灾实验炉包括炉腔，固定底座位于炉腔内，变电站构架柱顶部穿过炉腔顶部位于炉腔外。本发明专利技术涉及的试验装置制作简单，组装方便，可以各组件现场焊接，方便运输。通过约束架实现模拟构架柱实际应用场景中的顶部的约束情况，完成竖向力对构架柱的影响测试，同时做到荷载施加和防止构件侧移。套具的设计为约束架提供施力点，无需改变变电站构架柱自身结构，提高测试的真实度。将变电站构架柱的柱体置于实验炉中，可真实模拟火灾时构造柱下半部分的受热情况。造柱下半部分的受热情况。造柱下半部分的受热情况。
【技术实现步骤摘要】
模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及电力设施的时延
，具体来说是一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置及方法。
技术介绍
[0002]电网中运行的大型电力变压器一般为油浸式电力变压器，构成的原材料包括变压器油，绝缘纸、木质垫块或压板等。尽管变压器发生火灾的概率较低，但一旦起火，会损坏变压器及其周遭构筑物，其中起着支承电力设备及承受导线拉力等作用的构架结构会受到火灾影响而迅速升温。这种构架结构以钢材居多，靠近火源的构架柱力学性能会首先降低，特别是承载力会逐步下降，所支撑的电力设备及导线会被火灾吞噬，造成更大的经济损失。因此，开展对变电站构架柱耐火性能的研究，对避免或减轻构架结构在火灾中的破坏具有重要意义，其中开展科学实验是必备的研究手段。
[0003]变电站构架柱大体为人字形构架柱，目前的测试方式一般采用1:1的模拟测试，该方法耗时耗材耗力。另一种方法是对人字形构架柱的节点进行检测，该检测结果无法体现人字形构架柱的整体力学性能，参考价值不大。如公告号为CN 205642868 U的中国专利一种人字柱节点双向荷载共同作用性能测试装置，包括外部框架固定装置，外部框架固定装置内设置有试件加载装置，试件加载装置下部设置有试件固定装置，试件加载装置连接数据采集系统，本技术测试装置水平荷载采用作动器进行加载，可灵活调节作动器的行程，在加载过程中通过电脑实现高精度控制，同时在试件底部设置底座和压梁，可有效防止试验过程中试件发生移动，测试精度高。该技术测试装置拆卸和组装方便、安全和可靠，并且克克服了千斤顶提供水平力误差较大和人字柱节点端板受力不均匀的难题。虽然该技术能够对人字形构架柱的节点进行测试，但无法体现构架柱的整体力学性能，在实际场景中，人字形构架柱所处环境复杂，不仅仅只有节点处受到荷载，构架柱可能会因受到周边火灾辐射的高温影响、甚至处于着火区域内而降低力学性能或丧失力学性能，所以对于人字形构造柱的整体形成测试是非常必要的。
[0004]但是由于人字形构造柱在实际场景中其顶部与桁架梁固定，具有水平约束力。所以在测试时，如何既要满足实际场景中人字形构造柱的受力情况，又满足对人字形构造柱的整体力学形成测试的目的，是急需解决的。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种模拟火灾情况下变电站构架柱的实际约束情况，对其进行整体力学性能测试。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0007]一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，包括竖向反力架(1)、横向反力架(2)、约束架(3)、套具(4)、固定底座(5)、测量系统、火灾实验炉(8)；所述横向反力架(2)固定在竖向反力架(1)的上部，所述约束架(3)固定在横向反力架(2)下部，所述套具(4)套
设在变电站构架柱(10)的顶部，形成左右两侧的实体面；所述约束架(3)对套具(4)两侧实体面进行夹持；第一作动器(6)固定在横向反力架(2)下部，向变电站构架柱(10)施加竖向荷载；所述变电站构架柱(10)柱脚与所述固定底座(5)固定；
[0008]所述测量系统包括位移传感器(71)、温度传感器(72)、上位机；所述位移传感器(71)固定在所述约束架(3)上，测量变电站构架柱(10)顶部位移，所述温度传感器(72)为多个，分布在变电站构架柱(10)的不同位置，所述位移传感器(71)、温度传感器(72)均与上位机通信连接；
[0009]所述火灾实验炉(8)包括炉腔，所述固定底座(5)位于炉腔内，所述变电站构架柱(10)顶部穿过炉腔顶部位于炉腔外。
[0010]本专利技术涉及的试验装置制作简单，组装方便，可以各组件现场焊接，方便运输。通过约束架实现模拟构架柱实际应用场景中的顶部的约束情况，且通过约束架的设置，可将构架柱的顶部空出，供作动器加载竖向力，完成竖向力对构架柱的影响测试，同时做到荷载施加和防止构件侧移。套具的设计为约束架提供施力点，无需改变变电站构架柱自身结构，提高测试的真实度。将变电站构架柱的柱体置于实验炉中，可真实模拟火灾时构造柱下半部分的受热情况。
[0011]进一步的，所述约束架(3)包括两个固定架(31)；两个所述固定架(31)可拆卸固定在横向反力架(2)的下表面，两个固定架(31)的相对面固定有水平支撑杆(32)；两根支撑杆(32)的端部分别与套具(4)的两实体面抵接，第一作动器固定在所述横向反力架上，输出端朝向套具(4)顶部，对变电站构架柱(10)施加竖向力。
[0012]进一步的，所述支撑杆(32)端部固定有钢半球(33)，所述钢半球(33)的球面与实体面抵接。
[0013]进一步的，所述支撑杆(32)的一端设有外螺纹，在固定架的对应位置固定有与支撑杆(32)螺纹配合的套筒(34)。
[0014]进一步的，所述套具(4)包括倒U型槽，所述倒U型槽扣在所述变电站构架柱(10)顶部。
[0015]进一步的，所述炉腔顶部为炉盖(83)，所述炉盖(83)分为左盖和右盖，所述左盖和右盖之间形成供变电站构架柱(10)穿出的缝隙，所述缝隙采用防火棉密封。
[0016]进一步的，所述火灾实验炉(8)包括燃烧炉(81)和加高层(82)；所述燃烧炉(81)的顶部为敞口，所述加高层(82)为沿燃烧炉(81)炉壁向上采用防火砖垒砌到设定高度；所述炉盖(83)封堵加高层(82)顶部；所述燃烧炉(81)的侧壁上开有多个喷火嘴和烟道；所述喷火嘴与燃烧器连接。
[0017]进一步的，所述固定底座(5)包括砼块和预埋在砼块内的螺栓；两个变电站构架柱的柱脚固定有固定板，所述固定板上开有螺孔，所述变电站构架柱通过螺孔与螺栓配合固定。
[0018]与上述装置对应的，本专利技术还提供一种变电站构架柱的力学性能测试方法，应用于上述装置，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]加工试验构建，根据试验目的，加工制作变电站构架柱(10)的缩尺模型、加工约束架(3)、套具(4)、固定底座(5)、火灾实验炉8；
[0020]将横向反力架(2)的两端与竖向反力架(1)固定，然后将第一作动器与横向反力架
(2)固定，吊装固定底座(5)至火灾实验炉8内，将变电站构架柱的柱脚与固定底座(5)固定，并保证变电站构架柱与第一作动器中心一致；将套具(4)套设在变电站构架柱顶部，再将约束架(3)吊装到制定位置安装固定，最后安装移动传感器和温度传感器(72)，并与上位机通信连接，然后关闭左滑门和右滑门，将门缝处用防火棉塞紧密封，火灾实验炉8的喷火嘴与我部火焰供应装置连通，安装调试结束后即可点火开始测试。
[0021]进一步的，采用铅锤或细绳向下标定第一作动器与固定底座(5)的中心。
[0022]本专利技术的优点在于：
[0023]本专利技术涉及的试验装置制作简单，组装方便，可以各组件现场焊接，方便运输。通过约束架实现模拟构架柱实际应用场景中的顶部的约束情况，且通过约束架的设置，可将构架柱的顶部空出，供作动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，其特征在于，包括竖向反力架(1)、横向反力架(2)、约束架(3)、套具(4)、固定底座(5)、测量系统、火灾实验炉(8)；所述横向反力架(2)固定在竖向反力架(1)的上部，所述约束架(3)固定在横向反力架(2)下部，所述套具(4)套设在变电站构架柱(10)的顶部，形成左右两侧的实体面；所述约束架(3)对套具(4)两侧实体面进行夹持；第一作动器(6)固定在横向反力架(2)下部，向变电站构架柱(10)施加竖向荷载；所述变电站构架柱(10)柱脚与所述固定底座(5)固定；所述测量系统包括位移传感器(71)、温度传感器(72)、上位机；所述位移传感器(71)固定在所述约束架(3)上，测量变电站构架柱(10)顶部位移，所述温度传感器(72)为多个，分布在变电站构架柱(10)的不同位置，所述位移传感器(71)、温度传感器(72)均与上位机通信连接；所述火灾实验炉(8)包括炉腔，所述固定底座(5)位于炉腔内，所述变电站构架柱(10)顶部穿过炉腔顶部位于炉腔外。2.根据权利要求1所述的一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，其特征在于，所述约束架(3)包括两个固定架(31)；两个所述固定架(31)可拆卸固定在横向反力架(2)的下表面，两个固定架(31)的相对面固定有水平支撑杆(32)；两根支撑杆(32)的端部分别与套具(4)的两实体面抵接，第一作动器固定在所述横向反力架上，输出端朝向套具(4)顶部，对变电站构架柱(10)施加竖向力。3.根据权利要求2所述的一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，其特征在于，所述支撑杆(32)端部固定有钢半球(33)，所述钢半球(33)的球面与实体面抵接。4.根据权利要求3所述的一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，其特征在于，所述支撑杆(32)的一端设有外螺纹，在固定架的对应位置固定有与支撑杆(32)螺纹配合的套筒(34)。5.根据权利要求1至4任一所述的一种模拟火灾下变电站构架柱力学性能测试装置，其特征在于，所述套具...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳庆，刘睿，柯艳国，张晓东，黄伟民，谢佳，朱太云，刘辉，黄玉彪，苏文，程宜风，章彬彬，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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