一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置

技术领域

本发明涉及电力施工设备技术领域，尤其涉及一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置。

背景技术

随着人们对供电需求的提高，经常需要带电检修作业，为了保障作业人员的安全，一般借助绝缘杆完成带电电缆的检修维护。在这过程中需要切除部分电缆的绝缘层，由于电缆规格不同，容易出现切深不够或者过切造成对电缆线芯的破坏，降低工作效率。如果在切除前能得到电缆的内外径参数，则可以更好地指导剥皮操作。

目前对于架空的带电高压电缆的内外径测量装置较少，常见的电缆激光测径仪价格昂贵，且难以与绝缘杆配合进行带电作业。同时，在实际操作中，架空的高压电缆通常是弯曲的，不是一条直线，常规测径仪是基于激光测量原理进行测量，对于弯曲的电缆无法实现准确测量。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置。

本发明提出的一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置，包括圆形基板、绝缘杆，所述圆形基板的外周上设置有顶端卡口，所述圆形基板的轴心位于顶端卡口中，所述绝缘杆的顶端固定在圆形基板的下端面或外周上，且所述绝缘杆与顶端卡口的延长线重合；所述圆形基板上端面设置有底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪，三个测量夹爪互成120°对称分布，且所述底部测量夹爪位于在顶端卡口的延长线上；所述底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪内均设置有超声波探头和磁栅式位移传感器，所述底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪均通过齿轮齿条机构控制向圆形基板的轴心方向进行同步进给运动，并利用超声波探头和磁栅式位移传感器实现对顶端卡口内的高压电缆的内外径进行在线同步无损测量。

优选的，所述底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪均包括导轨、滑块、直线齿条、固定基座、固定块，所述底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪的三个导轨成以圆形基板的轴心为中心，并互成120°夹角的放射性对称分布；所述滑块安装在导轨上，所述直线齿条设置有两个并分别安装在滑块的两侧，所述固定基座安装在滑块上，所述固定基座内设置有滑槽，所述固定块安装在固定基座内并卡合在滑槽内，所述磁栅式位移传感器安装在固定块上，所述超声波探头安装在磁栅式位移传感器前端。

优选的，所述磁栅式位移传感器的前端安装有探头固定盖，所述超声波探头安装在探头固定盖内。

优选的，所述磁栅式位移传感器后端的固定基座内部上安装有接近控制开关，所述磁栅式位移传感器与接近控制开关之间的距离低于设定阈值时，所述接近控制开关能够收到信号。

优选的，所述固定块后端面设置有弹簧固定孔，所述弹簧固定孔中安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧后端露出弹簧固定孔并悬置。

优选的，所述圆形基板上下端面上分别设置有上盖和下盖，所述磁栅式位移传感器的上方安装有磁尺，所述磁尺固定在上盖内壁上。

优选的，所述齿轮齿条机构包括齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四和控制电机，所述齿轮一和齿轮二安装在底部测量夹爪左侧的圆形基板上端面并相互啮合的，所述齿轮一与左侧测量夹爪内的直线齿条相啮合，所述齿轮二与底部测量夹爪左侧的直线齿条相啮合；所述齿轮三、齿轮四安装在底部测量夹爪右侧的圆形基板上端面并相互啮合，所述齿轮三与右侧测量夹爪内的直线齿条相啮合，所述齿轮四与底部测量夹爪右侧的直线齿条相啮合；所述齿轮一、齿轮二、齿轮三及齿轮四中的一个通过控制电机驱动。

所述底部测量夹爪左侧的圆形基板上端面安装有相互啮合的齿轮一和齿轮二，所述齿轮一与左侧测量夹爪内的直线齿条相啮合，所述齿轮二与底部测量夹爪左侧的直线齿条相啮合；所述底部测量夹爪右侧的圆形基板上端面安装有相互啮合的齿轮三和齿轮四，所述齿轮三与右侧测量夹爪内的直线齿条相啮合，所述齿轮四与底部测量夹爪右侧的直线齿条相啮合；所述齿轮一、齿轮二、齿轮三及齿轮四中的一个通过控制电机驱动。

优选的，所述底部测量夹爪左右两侧的圆形基板上端面均分别安装有两个齿轮孔，所述齿轮一、齿轮二、齿轮三及齿轮四均通过深沟球轴承分别安装在四个齿轮孔中，所述控制电机安装在圆形基板下端面，所述齿轮一、齿轮二、齿轮三及齿轮四中的一个安装在控制电机的输出轴上。

优选的，所述绝缘杆的顶端通过快速接头装置与圆形基板相固定；所述快速接头装置包括接头公端、接头母端、滑套,所述滑套为管状结构并由内径不同的上端扩口段、中间收口段及下端扩口段组成；所述接头母端下端与绝缘杆顶端固定，其上端外壁上自下而上依次设置有滑套弹簧、钢球限位孔及环形挡圈限位槽；所述滑套套设在接头母端上端外侧，所述滑套弹簧设置在下端扩口段内侧，且所述滑套弹簧下端与接头母端外壁固定，其上端与滑套内部的中间收口段及下端扩口段连接处固定；所述环形挡圈限位槽中安装有环状挡圈并与滑套的上端扩口段内壁相挤压；所述接头公端上端与圆形基板的下端面或外周固定，其下端插入在接头母端上端内，且所述接头公端下端外壁上设置有环状钢球限位槽,所述钢球限位孔设置有若干个并成环状均布，所述钢球限位孔中均设置有钢球，所述钢球能够在滑套的中间收口段内壁的挤压下卡合在接头公端的环状钢球限位槽内。

优选的，所述底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪的滑块或固定基座外侧的圆形基板上端面上均设置有限位螺钉。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置，结构紧凑、操作便利，手持绝缘杆将电缆卡入装置顶端卡口，通过圆形基板上端面设置的底部测量夹爪、左侧测量夹爪、右侧测量夹爪同步对心进给实现电缆的稳定加载夹持，可适应不同规格的电缆，利用超声波探头测量电缆的绝缘层厚度，利用磁栅式位移传感器测量夹爪的位移量来间接计算待测量电缆的外径，以此实现高压电缆内外径在线同步无损测量，自动化程度和作业效率高，可靠性好，大幅降低带电作业的劳动强度和安全风险。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明装置的内部结构示意图一；

图3为本发明装置的内部结构示意图二；

图4为图3中A处结构放大图；

图5为本发明装置的快速接头装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

参照图1-5，本发明提出的一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置，包括圆形基板1、绝缘杆4，圆形基板1的外周上设置有顶端卡口11，圆形基板1的轴心位于顶端卡口11中。绝缘杆4的顶端固定在圆形基板1的下端面或外周上，且绝缘杆4与顶端卡口11的延长线重合，即顶端卡口11位于圆形基板1的外周顶端，而绝缘杆4垂直位于圆形基板1的外周最底端。

圆形基板1上端面设置有底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7，三个测量夹爪互成120°对称分布，且底部测量夹爪5位于在顶端卡口11的延长线上。底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7内均设置有超声波探头507和磁栅式位移传感器505，底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7均通过齿轮齿条机构控制向圆形基板1的轴心方向进行同步进给运动，并最终与待检测高压电缆100实现接触夹紧。超声波探头507与待检测高压电缆100相接触后即可测量出待检测高压电缆100外侧绝缘层的厚度H。

底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7的初始位置明确，其与圆形基板1的轴心的距离为R；磁栅式位移传感器505可以测量其位移量L(即三个夹爪初始位置与最终位置之间的距离)，即可计算出待检测高压电缆100的外径为R-L，而其内径即为R-L-H，从而实现对顶端卡口11内的高压电缆的内外径进行在线同步无损测量。

实施例2：

参照图1-5，本发明提出的一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置，包括圆形基板1、绝缘杆4，圆形基板1上下端面上分别设置有上盖2和下盖3，绝缘杆4的顶端固定在圆形基板1的下端面或外周上。

圆形基板1的外周上设置有顶端卡口11，圆形基板1的轴心位于顶端卡口11中，绝缘杆4的顶端固定在圆形基板1的下端面或外周上，且绝缘杆4与顶端卡口11的延长线重合，即顶端卡口11位于圆形基板1的外周顶端，而绝缘杆4垂直位于圆形基板1的外周最底端。

圆形基板1上端面设置有底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7，三个测量夹爪互成120°对称分布，且底部测量夹爪5位于在顶端卡口11的延长线上。底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7内均设置有超声波探头507和磁栅式位移传感器505，底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7均通过电机齿轮机构控制向圆形基板1的轴心方向进行同步进给运动，并利用超声波探头507和磁栅式位移传感器505实现对顶端卡口11内的高压电缆的内外径在线同步无损测量。

其中，底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7均包括导轨501、滑块502、直线齿条503、固定基座510、固定块504，底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7的三个导轨501成以圆形基板1的轴心为中心，并互成120°夹角的放射性对称分布。滑块502安装在导轨501上，直线齿条503设置有两个并分别安装在滑块502的两侧，固定基座510安装在滑块502上，固定基座510内设置有滑槽，固定块504安装在固定基座510内并卡合在滑槽内，磁栅式位移传感器505安装在固定块504上，超声波探头507安装在磁栅式位移传感器505前端。

齿轮齿条机构包括齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14、齿轮四15和控制电机16，齿轮一12和齿轮二13安装在底部测量夹爪5左侧的圆形基板1上端面并相互啮合的，齿轮一12与左侧测量夹爪6内的直线齿条503相啮合，齿轮二13与底部测量夹爪5左侧的直线齿条503相啮合；齿轮三14、齿轮四15安装在底部测量夹爪5右侧的圆形基板1上端面并相互啮合，齿轮三14与右侧测量夹爪7内的直线齿条503相啮合，齿轮四15与底部测量夹爪5右侧的直线齿条503相啮合；齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14及齿轮四15中的一个通过控制电机16驱动。底部测量夹爪5左右两侧的圆形基板1上端面均分别安装有两个齿轮孔，齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14及齿轮四15均通过深沟球轴承分别安装在四个齿轮孔中，控制电机16安装在圆形基板1下端面，齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14及齿轮四15中的一个安装在控制电机16的输出轴上。

控制电机16的运行可以驱动齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14及齿轮四15中的一个进行旋转，然后通过其他齿轮与直线齿条503的相互齿合，即可带动底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7的同步进给。

磁栅式位移传感器505的前端安装有探头固定盖506，超声波探头507安装在探头固定盖506内。固定块504后端面设置有弹簧固定孔，弹簧固定孔中安装有压缩弹簧509，压缩弹簧509后端露出弹簧固定孔并悬置。

磁栅式位移传感器505后端的固定基座510内部上安装有接近控制开关511，接近控制开关511能够收到磁栅式位移传感器505的接近信号。磁栅式位移传感器505的上方安装有磁尺508，磁尺508固定在上盖2内壁上。

整个装置的工作过程：开始工作时，三个测量夹爪张开，操作人员借助绝缘杆4将装置送到指定位置，控制电机16驱动齿轮齿条带动三个夹爪同时向电缆进给。在底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7，三个夹爪均通过齿轮齿条机构控制向圆形基板1的轴心方向进行同步进给运动时，某一个夹爪中的超声波探头507首先与待检测高压电缆100实现接触；三个夹爪继续进给，首先接触电缆的超声波探头507受力后，其固定块504在固定基座510内滑动，使固定块504后端的压缩弹簧509产生收缩，超声波探头507最终收缩与固定基座510前端对齐，即超声波探头507与固定基座510同时与待检测高压电缆100实现接触；首先接触电缆的夹爪的固定基座510推动待检测高压电缆100逐步向圆形基板1的轴心处运动，最终底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7中的三个超声波探头507及固定基座510均与待检测高压电缆100实现接触，运动受限，此时三个接近控制开关511都产生触发信号，控制电机16检测到三路触发信号后断电停止转动，三个超声波探头507即可测量出待检测高压电缆100外侧绝缘层的厚度(平均值)H。

在三个夹爪的持续进给过程中，三个夹爪后侧的接近控制开关511会先后收到其前方的磁栅式位移传感器505的接近信号，并最终产生触发信号。

底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7的初始位置明确，其与圆形基板1的轴心的距离为R。磁栅式位移传感器505可以配合磁尺508可以分别测量计算出三个夹爪的位移量平均值L(即三个固定基座510其初始位置与最终位置之间的距离)。值得注意的是，L并不是直接测量出来的，由于磁栅式位移传感器505是固定在固定块504上的，在夹持待测高压电缆100的过程中，固定块504相对于三个夹爪主体(即固定基座510)在其滑槽内有位移，通过磁栅式位移传感器505直接测量出的是固定块504的初始与最终位置间的位移量L

底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7的滑块502或固定基座510外侧的圆形基板1上端面上均设置有限位螺钉。在控制电机16反转控制三个夹爪分别向外运动时，限位螺钉能够对三个夹爪的运动起到限位作用，防止受损。

绝缘杆4的顶端通过快速接头装置8与圆形基板1相固定；快速接头装置8包括接头公端81、接头母端82、滑套83,滑套83为管状结构并由内径不同的上端扩口段831、中间收口段832及下端扩口段833组成；接头母端82下端与绝缘杆4顶端固定，其上端外壁上自下而上依次设置有滑套弹簧84、钢球限位孔85及环形挡圈限位槽86；滑套83套设在接头母端82上端外侧，滑套弹簧84设置在下端扩口段833内侧，且滑套弹簧84下端与接头母端82外壁固定，其上端与滑套83内部的中间收口段832及下端扩口段833连接处固定；环形挡圈限位槽86中安装有环状挡圈87并与滑套83的上端扩口段831内壁相挤压；接头公端81上端与圆形基板1的下端面或外周固定，其下端插入在接头母端82上端内，且接头公端81下端外壁上设置有环状钢球限位槽,钢球限位孔85设置有若干个并成环状均布，钢球限位孔85中均设置有钢球88，钢球88能够在滑套83的中间收口段832内壁的挤压下卡合在接头公端81的环状钢球限位槽内。

本发明的一种高压电缆内外径在线同步无损测量装置，结构紧凑，能够在不停电的环境下，通过圆形基板1上端面设置的底部测量夹爪5、左侧测量夹爪6、右侧测量夹爪7同步进给并对待测量电缆进行夹紧，利用超声波探头测量电缆的绝缘层厚度，利用磁栅式位移传感器测量夹爪的位移量来间接计算待测量电缆的外径，以此实现高压电缆内外径在线同步无损测量，自动化程度和作业效率高，可靠性好，大幅降低带电作业的劳动强度和安全风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。