一种变压器套管智能卷绕装置及方法与流程

本发明属于卷绕轴径测量，具体涉及一种变压器套管智能卷绕装置及方法。

背景技术：

1、随着我国电力工业的发展，供电量逐年上升，电力变压器也逐渐向高电压、大容量方向发展，因此对电力变压器的生产技术要求也不断提高。变压器套管作为变压器的核心部件，其生产加工质量直接决定了变压器是否合格，故对生产变压器套管的卷绕机进行优化，解决其所存在的关键问题迫在眉睫。目前国内套管卷绕机主要存在的问题在于套管轴径测量，造成该问题的主要原因是两个热辊位置固定，而卷绕工作过程中卷绕轴和压辊的位置会逐渐升高，使得套管直径不能直接测量，从而难以实现卷绕过程中切刀的精确控制。

2、现有技术中心通过在卷绕轴下方设置位移传感器，从而对套管轴径测量，但是该轴径检测方法会受到卷绕过程中套管振动的影响，存在误差，对套管轴径的检测精度只能保持在0.5mm以内，无法进一步提升，而且设置位移传感器需要对应支架进行固定安装，复杂了整体设备结构。

3、因此研发一种新的变压器套管卷绕设备很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种变压器套管智能卷绕装置及方法，通过编码器对传动轴旋转角度进行测量，以实现套管轴径实时检测，并根据所测轴径对切刀进行准确控制，从而完成变压器套管的智能绕制。

2、为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种变压器套管智能卷绕装置，包括传动轴组件、编码器、热辊组件、压辊、导电杆组件、切刀组件、机架、移动组件和控制组件，所述热辊组件为两个，两个热辊组件安装在机架上，导电杆组件可移动安装在两个热辊组件顶部中间位置，传动轴组件和移动组件也安装在机架上，传动轴组件上安装有编码器用于对传动轴组件的旋转角度进行测量，所述压辊和切刀组件安装在移动组件上，其中传动轴组件、热辊组件、压辊、导电杆组件的轴向相互平行，并且压辊设置于导电杆组件顶部，所述传动轴组件、编码器、热辊组件、导电杆组件、切刀组件和移动组件分别与控制组件电连接。

3、优选的，所述传动轴组件与两个热辊组件处于同一水平线上。

4、优选的，所述传动轴组件包括传动轴和第一伺服电机，第一伺服电机的动力输出端连接传动轴的一端，编码器安装在传动轴上用于对传动轴的旋转角度进行测量，第一伺服电机与控制组件电连接；所述热辊组件包括热辊和第二伺服电机，第二伺服电机的动力输出端连接热辊的一端，第二伺服电机与控制组件电连接；所述导电杆组件包括导电杆和力矩电机，力矩电机的动力输出端连接导电杆，力矩电机与控制组件电连接。

5、优选的，所述切刀组件为两组，切刀组件包括切刀和驱动件，驱动件一端安装在移动组件上，驱动件另一端连接切刀，驱动件与控制组件电连接，两组切刀组件可移动分布于导电杆组件轴向两端。

6、优选的，所述移动组件包括升降气缸和水平气缸，升降气缸带动压辊上下移动，水平气缸带动压辊左右移动，升降气缸和水平气缸分别与控制组件连接。

7、优选的，一种变压器套管智能卷绕方法，包括以下步骤：

8、步骤1：通过控制组件设定物料的规格、绕制张力、绕制速度，以及目标套管轴径；

9、步骤2：载入工艺参数，包括屏号、左右梯形绕制直径、左右切刀位置和绕制模式参数，绕制模式包括圆柱、梯形或者阶梯形；

10、步骤3：启动设备，待切刀移动到绕制起点位置后，设备开始绕制；

11、步骤4：套管绕制，安装有编码器的传动轴将物料输送至导电杆进行套管绕制，导电杆的上端设置有压辊对物料进行挤压、下端设置有两个热辊对物料进行加热及挤压，保证套管的绕制质量，导电杆在卷绕物料的过程中，由控制组件计算套管轴径，到达目标套管轴径时，由切刀对物料进行切割，完成对应类型的套管绕制；

12、若为梯形绕制模式，根据不同屏号对应的左右梯形绕制直径以及当前的位置参数，自动调整切刀的移动速度，完成绕制；

13、若为阶梯形绕制模式，根据不同屏号对应的左右梯形绕制直径，控制组件提前计算下一屏切刀的位置参数，自动调整切刀位置，完成绕制。

14、优选的，所述步骤4中套管绕制时，通过编码器对传动轴的转动角度α传进行测量，并将数据传输给控制组件。

15、优选的，所述步骤4中控制组件计算套管轴径的公式为：

16、

17、

18、d＝2(r导+n1d)

19、式中：

20、l-传递物料长度，mm；

21、α传-转动角度，度；

22、r传-传动轴半径，mm；

23、d-物料厚度，mm；

24、r导-导电杆半径，mm；

25、n1-任意时刻物料卷绕层数；

26、d-任意时刻套管直径，mm。

27、优选的，当绕制模式为梯形绕制模式时，利用x表示套管单边物料厚度、y表示物料单边坡度轴向距离，θ表示物料与套管夹角，根据公式求出物料卷绕层数n，接着求出卷绕套管所需物料长度l，套管卷绕完成后传动轴所转动角度α传公式为：通过电机性能推算转动角度α传所需时间t，并由计算出套管单边物料增加速度v厚，根据公式求出切刀所需的轴向移动速度，从而控制切刀完成物料剪切。

28、优选的，当绕制模式为阶梯形绕制模式时，利用x表示套管单边物料厚度、y表示台阶物料间的轴向距离，根据公式可求出物料卷绕层数n，进而求出卷绕套管所需物料长度l，按照公式计算出传动轴所需的转动角度α传，在传动轴转动到该角度时，控制切刀向轴向移动距离y，从而完成物料剪切，根据阶梯形套管台阶数对上述过程进行重复，重复时按照公式α1＝α传-α2计算当前台阶绕制所需的传动轴转动角度α1，式中α2为绕制之前全部台阶所需的传动轴转动角度。

29、与现有技术相比，本发明的优点在于：

30、(1)本发明变压器套管智能卷绕装置是在传动轴上安装编码器，该编码器能够直接固定在传动轴上，无需对应支架，结构简单，拆装方便，简化了整体设备结构；

31、(2)本发明通过计算编码器所测数据得出套管轴径，该方法检测精度高，受外界干扰因素较小，本发明检测精度能保证在0.2mm以内，精度提升效果显著；

32、(3)本发明在检测套管轴径时，每次所测量的轴径值仅受当前周期内绕制状态影响，并不受之前测量值的影响，能够有效避免检测累计误差、提高测量精度；

33、(4)本发明由高精度套管轴径检测指导切刀实施准确控制，完成对应类型套管的智能绕制，在实际工程项目中取得了良好应用效果。

技术特征：

1.一种变压器套管智能卷绕装置，其特征在于：包括传动轴组件(2)、编码器(3)、热辊组件(4)、压辊(5)、导电杆组件(6)、切刀组件(7)、机架(10)、移动组件和控制组件，所述热辊组件(4)为两个，两个热辊组件(4)安装在机架(10)上，导电杆组件(6)可移动安装在两个热辊组件(4)顶部中间位置，传动轴组件(2)和移动组件也安装在机架(10)上，传动轴组件(2)上安装有编码器(3)用于对传动轴组件(2)的旋转角度进行测量，所述压辊(5)和切刀组件(7)安装在移动组件上，其中传动轴组件(2)、热辊组件(4)、压辊(5)、导电杆组件(6)的轴向相互平行，并且压辊(5)设置于导电杆组件(6)顶部，所述传动轴组件(2)、编码器(3)、热辊组件(4)、导电杆组件(6)、切刀组件(7)和移动组件分别与控制组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器套管智能卷绕装置，其特征在于：所述传动轴组件(2)与两个热辊组件(4)处于同一水平线上。

3.根据权利要求1所述的一种变压器套管智能卷绕装置，其特征在于：所述传动轴组件(2)包括传动轴(2-1)和第一伺服电机，第一伺服电机的动力输出端连接传动轴(2-1)的一端，编码器(3)安装在传动轴(2-1)上用于对传动轴(2-1)的旋转角度进行测量，第一伺服电机与控制组件电连接；所述热辊组件(4)包括热辊(4-1)和第二伺服电机，第二伺服电机的动力输出端连接热辊(4-1)的一端，第二伺服电机与控制组件电连接；所述导电杆组件(6)包括导电杆(6-1)和力矩电机，力矩电机的动力输出端连接导电杆(6-1)，力矩电机与控制组件电连接。

4.根据权利要求1所述的一种变压器套管智能卷绕装置，其特征在于：所述切刀组件(7)为两组，切刀组件(7)包括切刀(7-1)和驱动件，驱动件一端安装在移动组件上，驱动件另一端连接切刀(7-1)，驱动件与控制组件电连接，两组切刀组件(7)可移动分布于导电杆组件(6)轴向两端。

5.根据权利要求1所述的一种变压器套管智能卷绕装置，其特征在于：所述移动组件包括升降气缸(8)和水平气缸(9)，升降气缸(8)带动压辊(5)上下移动，水平气缸(9)带动压辊(5)左右移动，升降气缸(8)和水平气缸(9)分别与控制组件连接。

6.一种变压器套管智能卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种变压器套管智能卷绕方法，其特征在于，所述步骤4中套管绕制时，通过编码器(3)对传动轴(2-1)的转动角度α传进行测量，并将数据传输给控制组件。

8.根据权利要求7所述的一种变压器套管智能卷绕方法，其特征在于，所述步骤4中控制组件计算套管轴径的公式为：

9.根据权利要求8所述的一种变压器套管智能卷绕方法，其特征在于：当绕制模式为梯形绕制模式时，利用x表示套管单边物料厚度、y表示物料单边坡度轴向距离，θ表示物料与套管夹角，根据公式求出物料卷绕层数n，接着求出卷绕套管所需物料(1)长度l，套管卷绕完成后传动轴(2-1)所转动角度α传公式为：通过电机性能推算转动角度α传所需时间t，并由计算出套管单边物料增加速度v厚，根据公式求出切刀(7-1)所需的轴向移动速度，从而控制切刀(7-1)完成物料(1)剪切。

10.根据权利要求8所述的一种变压器套管智能卷绕方法，其特征在于：当绕制模式为阶梯形绕制模式时，利用x表示套管单边物料厚度、y表示台阶物料间的轴向距离，根据公式可求出物料卷绕层数n，进而求出卷绕套管所需物料长度l，按照公式计算出传动轴(2-1)所需的转动角度α传，在传动轴(2-1)转动到该角度时，控制切刀(7-1)向轴向移动距离y，从而完成物料(1)剪切，根据阶梯形套管台阶数对上述过程进行重复，重复时按照公式α1＝α传-α2计算当前台阶绕制所需的传动轴(2-1)转动角度α1，式中α2为绕制之前全部台阶所需的传动轴(2-1)转动角度。

技术总结
本发明公开了一种变压器套管智能卷绕装置及方法，包括传动轴组件、编码器、热辊组件、压辊、导电杆组件、切刀组件、机架、移动组件和控制组件，所述热辊组件为两个，两个热辊组件安装在机架上，导电杆组件可移动安装在两个热辊组件顶部中间位置，传动轴组件和移动组件也安装在机架上，传动轴组件上安装有编码器用于对传动轴组件的旋转角度进行测量，所述压辊和切刀组件安装在移动组件上，其中传动轴组件、热辊组件、压辊、导电杆组件的轴向相互平行，并且压辊设置于导电杆组件顶部，所述传动轴组件、编码器、热辊组件、导电杆组件、切刀组件和移动组件分别与控制组件电连接。

技术研发人员：王纪龙,赵楠,楚江锋,冯盼,赵琰,杨少林
受保护的技术使用者：西安捷盛电子技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16