CN102636748A - 电磁继电器老化状态多因子检测系统与老化状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电磁继电器老化状态多因子检测系统与老化状态评估方法，通过测量多个老化敏感参数如接触电阻、线圈电阻、吸合电压、释放电压、线圈温度、线圈漆包线绝缘等级，以及进行触点表面微观检测与微区成分分析，综合分析电磁继电器的老化部位以及老化原因，从而全面、准确地评估电磁继电器的老化状态。
Description
技术领域
本发明涉及电磁继电器老化状态多因子检测系统，还涉及电磁继电器老化状态评估方法。
背景技术
作为典型的控制元件，电磁继电器被广泛地应用于核电厂控制系统中。已有研究表明，电磁继电器属于易老化失效的元器件之一。电磁继电器的老化降级将直接影响其性能，导致可靠性降低，给核电厂控制系统的可靠运行带来影响，所以有必要对电磁继电器的老化状态进行有效地检测与评估，掌握其当前的老化状态，以便及时采取有效措施，避免继电器老化导致的严重后果。
目前对电磁继电器的检测技术包括测量触点接触电阻、线圈电阻、吸合电压、释放电压、回跳时间、绝缘电阻等，这些检测的方法简单，测量的参数均为直观参数，且没有对测试结果进行评估的方法，也没有涉及到微观检测，对线圈漆包线的绝缘等级的测试也很少见，更没有将各种检测手段结合进行综合评估的方法。
发明内容
本发明的目的是提供电磁继电器老化状态多因子检测系统以及基于该检测系统的测量结果来对继电器的老化状态进行评估的方法，这样能够针对采购的、库存的以及使用过的电磁继电器，通过多种检测手段（如微观检测、线圈漆包线绝缘等级的测试等）测量电磁继电器的多个老化敏感参数，并自动记录测试结果，根据测试结果，能够综合分析继电器的老化部位以及老化原因，从而全面、准确地评估该继电器的老化状态。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种电磁继电器老化状态多因子检测系统，包括
能够为不同电压等级的待测继电器提供模拟电压的可调稳压源；
能够测量所述待测继电器的触点接触电阻和线圈电阻的电阻测量仪；
能够测量所述待测继电器的吸合电压与释放电压的万用表；
能够测量所述待测继电器的线圈温度的热电偶温度传感器；
能够采集所述可调稳压源的电压数据、所述电阻测量仪测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、所述万用表测量到的吸合电压与释放电压数据、所述热电偶温度传感器测量到的线圈温度数据的多通道数据采集卡；
能够实时存储所述多通道数据采集卡采集到的数据并进行实时显示的计算机；
能够测量微安级电流下所述待测继电器的触点接触电阻并能够将测量到的该触点接触电阻传输给所述计算机进行实时存储和显示的触点微电流接触电阻测试装置；
能够对所述待测继电器进行触点表面微观检测与微区成分分析的带能谱分析的扫描电子显微镜；
能够获得所述待测继电器的线圈漆包线绝缘等级的装置。
使用上述电磁继电器老化状态多因子检测系统对待测继电器进行老化状态评估的方法，包括：
（1）获得所述待测继电器通过所述电阻测量仪测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、通过所述万用表测量到的吸合电压和释放电压数据、通过所述热电偶温度传感器测量到的线圈温度数据后，与对比继电器的相应测量数据或出厂数据进行比对，初步判断所述待测继电器的老化状态；
（2）获得所述待测继电器通过所述触点微电流接触电阻测试装置测量到的触点接触电阻数据后，进一步判断所述待测继电器的触点的老化状态；
（3）所述带能谱分析的扫描电子显微镜对所述待测继电器、对比继电器进行触点表面形貌分析比对以及微区成分分析比对，判断所述待测继电器的触点的老化状态；
（4）获得所述待测继电器、对比继电器的线圈漆包线的外径与导体直径后，计算所述待测继电器、所述对比继电器的线圈漆包线的绝缘层厚度，得到所述待测继电器、所述对比继电器的线圈漆包线的绝缘等级，然后进行比对，判断所述待测继电器的线圈的老化状态。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过测量多个老化敏感参数如接触电阻、线圈电阻、吸合电压、释放电压、线圈温度、线圈漆包线绝缘等级，以及进行触点表面微观检测与微区成分分析，综合分析电磁继电器的老化部位以及老化原因，从而全面、准确地评估电磁继电器的老化状态。
附图说明
附图1为本发明的示意图；
附图2为通过扫描电子显微镜观测到的电磁继电器的触点表面形貌图；
附图3为电磁继电器的触点表面微区成分分析图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步阐述本发明。
参见图1，电磁继电器老化状态多因子检测系统，包括可调稳压源1、电阻测量仪3、万用表5、温度传感器4、多通道数据采集卡6、计算机7、触点微电流接触电阻测试装置8、带能谱分析的扫描电子显微镜9、获得线圈漆包线绝缘等级的装置10，在图1中，可调稳压源1与待测的电磁继电器2相连接，为不同电压等级的待测继电器2提供模拟电压，电阻测量仪3测量得到待测继电器2的触点接触电阻和线圈电阻，万用表5测量得到待测继电器2的吸合电压与释放电压，温度传感器4通过热电偶测量得到待测继电器2的线圈温度，多通道数据采集卡6采集可调稳压源1的电压数据、电阻测量仪3测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、万用表5测量到的吸合电压与释放电压数据、热电偶温度传感器4测量到的线圈温度数据，计算机7实时存储多通道数据采集卡6采集到的数据并进行实时显示，触点微电流接触电阻测试装置8测量微安级电流下待测继电器2的触点接触电阻，并将测量到的该触点接触电阻数据传输给计算机进行实时存储和显示，触点微电流接触电阻测试装置8参见中国专利公开文献“一种微电流接触电阻变化趋势跟踪仪”CN201392367，带能谱分析的扫描电子显微镜9对待测继电器2进行触点表面微观检测与微区成分分析，通过装置10，首先测量得到待测继电器2的线圈漆包线的外径与导体直径，然后计算待测继电器2的线圈漆包线的绝缘层厚度，从而获得待测继电器的线圈漆包线绝缘等级。
使用如图1所示的电磁继电器老化状态多因子检测系统对待测继电器2进行老化状态评估的方法，包括以下步骤：
（1）获得待测继电器2通过电阻测量仪3测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、通过万用表5测量到的吸合电压和释放电压数据、通过热电偶温度传感器4测量到的线圈温度数据后，与对比继电器的相应测量数据或出厂数据进行比对，初步判断待测继电器2的老化部位和老化状态；
（2）获得待测继电器2通过触点微电流接触电阻测试装置8测量到的触点接触电阻数据后，进一步判断待测继电器2的触点的老化状态；
（3）带能谱分析的扫描电子显微镜9对待测继电器2、对比继电器进行触点表面形貌分析比对以及微区成分分析比对，判断待测继电器2的触点的老化状态；
（4）获得待测继电器2、对比继电器的线圈漆包线的外径与导体直径后，计算待测继电器2、对比继电器的线圈漆包线的绝缘层厚度，得到待测继电器、对比继电器的线圈漆包线的绝缘等级，然后进行比对，判断待测继电器2的线圈的老化状态。
在评估方法中，上述的待测继电器、上述的对比继电器的定义是可以互换的，也就是说，当需要评估对比继电器的老化状态时，能够认为对比继电器为上述的待测继电器，原先的待测继电器为上述的对比继电器。另外，在评估方法中，一般先进行步骤（1），再进行步骤（2）（3）（4），步骤（2）（3）（4）是没有先后次序的。
通过测量多个老化敏感参数如接触电阻、线圈电阻、吸合电压、释放电压、线圈温度、线圈漆包线绝缘等级，以及进行触点表面微观检测与微区成分分析，综合分析电磁继电器的老化部位以及老化原因，从而全面、准确地评估电磁继电器的老化状态。
下面给出一个具体实施的例子：
以某电厂某型号电磁继电器为例，对本专利的评估方法进行说明。共3只试验样品，其中新样品一只（N1），旧样品2只（O1、O2），3只试验样品互为对比，即在认为其中一个或二个继电器为上述的待测继电器时，剩下的继电器为上述的对比继电器，触点接触电阻、线圈电阻、吸合电压、释放电压以及线圈绝缘等级的测试结果见表1~表5。
根据国标GBT 15078-1994的规定，触点的接触电阻应小于0.1欧姆。根据表1的测量结果，样品N1的接触电阻很小，样品O1、O2已经出现接触电阻增大的趋势，但尚未超出标准允许的范围。
表1接触电阻的测试结果mΩ
表2线圈电阻的测试结果kΩ
| 编号 | 测试1 | 测试2 | 测试3 | 平均值 |
| N1 | 2.78 | 2.79 | 2.79 | 2.79 |
| O1 | 2.71 | 2.72 | 2.72 | 2.72 |
| O2 | 2.60 | 2.60 | 2.60 | 2.60 |
根据厂家给出的样品参数信息，该型号继电器的线圈直流电阻应在2678与3622Ω之间。结合表2的测量结果，发现O2的线圈直阻已经小于厂家规定的范围。在同样的电压等级下，继电器O2线圈的发热量会明显增大，进一步加速线圈绝缘的老化。
表3吸合电压与释放电压的测试结果V
| 编号 | 吸合电压 | 释放电压 |
| N1 | 23.8 | 16.0 |
| O1 | 26.6 | 5.94 |
| O2 | 25.2 | 8.16 |
厂家对该型号继电器的吸合电压与释放电压并未给出具体参数。根据表3的测量结果，样品N1的吸合电压较样品O1、O2低，而释放电压较样品O1、O2高，在一定程度上说明了样品N1的性能或可靠性更高。
表4线圈漆包线外径的测量结果mm
| 编号 | 位置1 | 位置2 | 位置3 | 位置4 | 位置5 | 平均值 |
| N1 | 0.055 | 0.052 | 0.048 | 0.048 | 0.048 | 0.0502 |
| O1 | 0.053 | 0.047 | 0.049 | 0.046 | 0.047 | 0.0484 |
| O2 | 0.052 | 0.045 | 0.041 | 0.05 | 0.051 | 0.0478 |
表5漆包线（1米）电阻、导体直径、绝缘等级的测量结果
根据表4、表5的测量结果，样品N1的绝缘等级为1级，样品O1、O2的绝缘等级低于1级。根据GB/T6109的规定，漆包线的最低等级为1级。因此样品O1、O2的漆包线已经出现老化降级，并且不再能满足基本要求。
触点表面形貌分析与微区成分分析的结果见图2，图3。根据分析结果，触点为表面镀金的银触点，样品N1的表面平滑，氧化、碳化程度较轻；样品O1、O2的表面杂质、划痕较多，氧化与碳化程度均较为明显，其触点出现了老化降级。
综上分析，样品O1、O2已经出现老化降级，且线圈绝缘已经不能满足要求。
Claims (2)
1.一种电磁继电器老化状态多因子检测系统，其特征在于：包括
能够为不同电压等级的待测继电器提供模拟电压的可调稳压源；
能够测量所述待测继电器的触点接触电阻和线圈电阻的电阻测量仪；
能够测量所述待测继电器的吸合电压与释放电压的万用表；
能够测量所述待测继电器的线圈温度的热电偶温度传感器；
能够采集所述可调稳压源的电压数据、所述电阻测量仪测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、所述万用表测量到的吸合电压与释放电压数据、所述热电偶温度传感器测量到的线圈温度数据的多通道数据采集卡；
能够实时存储所述多通道数据采集卡采集到的数据并进行实时显示的计算机；
能够测量微安级电流下所述待测继电器的触点接触电阻并能够将测量到的该触点接触电阻传输给所述计算机进行实时存储和显示的触点微电流接触电阻测试装置；
能够对所述待测继电器进行触点表面微观检测与微区成分分析的带能谱分析的扫描电子显微镜；
能够获得所述待测继电器的线圈漆包线绝缘等级的装置。
2.使用如权利要求1所述的电磁继电器老化状态多因子检测系统对待测继电器进行老化状态评估的方法，其特征在于：包括：
（1）获得所述待测继电器通过所述电阻测量仪测量到的触点接触电阻和线圈电阻数据、通过所述万用表测量到的吸合电压和释放电压数据、通过所述热电偶温度传感器测量到的线圈温度数据后，与对比继电器的相应测量数据或出厂数据进行比对，初步判断所述待测继电器的老化状态；
（2）获得所述待测继电器通过所述触点微电流接触电阻测试装置测量到的触点接触电阻数据后，进一步判断所述待测继电器的触点的老化状态；
（3）所述带能谱分析的扫描电子显微镜对所述待测继电器、对比继电器进行触点表面形貌分析比对以及微区成分分析比对，判断所述待测继电器的触点的老化状态；
（4）获得所述待测继电器、对比继电器的线圈漆包线的外径与导体直径后，计算所述待测继电器、所述对比继电器的线圈漆包线的绝缘层厚度，得到所述待测继电器、所述对比继电器的线圈漆包线的绝缘等级，然后进行比对，判断所述待测继电器的线圈的老化状态。
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