一種基于振動聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種絕緣子檢測裝置及檢測方法，具體地說是一種基于振動聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]支柱絕緣子是發(fā)電廠和變電站的重要組成設(shè)備，大量使用于電力系統(tǒng)，起著支撐導(dǎo)線、斷路器和高壓開關(guān)作用。瓷支柱絕緣子是其中最重要部件，近年來斷裂事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，做好預(yù)防檢測是減少斷裂事故的關(guān)鍵。然而支柱瓷絕緣子的老化和失效是一個漸變的過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并不容易。但是不及時發(fā)現(xiàn)和處理，就可能導(dǎo)致電力設(shè)備發(fā)生故障，甚至引發(fā)突發(fā)性的電力事故，造成巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。許多電力企業(yè)和電站的工作實(shí)踐表明，預(yù)防的關(guān)鍵是在絕緣子運(yùn)行過程中，提前檢出其內(nèi)外部各種裂紋及機(jī)械強(qiáng)度降低等缺陷，在檢測結(jié)果基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，避免事故的發(fā)生。
[0003]瓷支柱絕緣子乃是由粘土、長石、石英等硅酸鹽原件混合配置，加工成一定形狀后，在高溫下燒結(jié)成的無機(jī)絕緣材料，主要由分布在玻璃狀基體里的石英粒子組成。制造絕緣子的過程中，這些粒子遭受著明顯地拉伸應(yīng)力的作用，這種應(yīng)力出現(xiàn)在瓷制品煅燒后的冷卻情況下，源于兩種材料不同的線性膨脹系數(shù)。在這些應(yīng)力的作用下，于石英粒子中、玻璃狀基體中和它們的邊界上滋生出微裂紋，這一過程，在某種程度上甚至也表現(xiàn)于優(yōu)質(zhì)的瓷絕緣子上。
[0004]絕緣子裂紋具有已下特性:
[0005]I)裂紋的尺寸很小(例如，表面裂紋深度才0.1mm，分布在絕緣子的底法蘭面上)就能夠使絕緣子損壞；
[0006]2)裂紋從其滋生到瓷制件破損發(fā)展時間的長短難以預(yù)測(可從一秒鐘到好幾年)；
[0007]3)不可能用肉眼去發(fā)現(xiàn)瓷制件的內(nèi)部裂紋，包括位于絕緣子法蘭面下邊的裂紋，而且用肉眼去發(fā)現(xiàn)表面裂紋也很困難。
[0008]4)對絕緣子受到外力作用時出現(xiàn)附加的應(yīng)力，使新的粒子受到損傷，導(dǎo)致微裂紋跳躍式的增長。
[0009]目前國內(nèi)在役瓷支柱絕緣子探傷技術(shù)普遍存在著操作復(fù)雜、危險性高、設(shè)備成本高等問題，因此迫切需要發(fā)展一種簡單、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于振動聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置及方法，其通過在瓷支柱絕緣子上施加振動載荷并對瓷支柱絕緣子的振動頻率進(jìn)行檢測以實(shí)現(xiàn)對瓷支柱絕緣子的完整檢測功能，解決不能帶電檢測的問題，通過振動頻譜圖的形式直觀且有效地反映檢測結(jié)果，節(jié)約了大量的人力物力。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種基于振動聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置，其特征是:包括探測裝置、絕緣桿和后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；
[0012]所述探測裝置包括殼體、發(fā)射探針和接收探針，所述的發(fā)射探針和接收探針設(shè)置在殼體的上端，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制電路板，殼體的下端設(shè)置有一螺紋固定孔；
[0013]所述發(fā)射探針包括發(fā)射探針殼體和發(fā)射探針頭，所述發(fā)射探針殼體套在發(fā)射探針頭的外部，所述發(fā)射探針頭的后端通過彈性部件固定在發(fā)射探針殼體內(nèi)；所述激振器固定在發(fā)射探針頭的后端的凹槽內(nèi)且與控制電路板相連；
[0014]所述接收探針包括接收探針殼體和接收探針頭，所述接收探針殼體套在接收探針頭的外部，所述接收探針頭的后端通過彈性部件固定在接收探針殼體內(nèi)；所述加速度振動傳感器固定在接收探針頭的后端的凹槽內(nèi)且與控制電路板相連；
[0015]所述絕緣桿的上端設(shè)置有螺桿，所述螺桿與螺紋固定孔螺旋連接；
[0016]所述后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過無線網(wǎng)路與探測裝置相連。
[0017]優(yōu)選地，所述彈性部件包括彈簧，通過在發(fā)射探針和接收探針設(shè)置彈簧等彈性部件，有效防止進(jìn)行檢測時發(fā)射探針和接收探針的尖端抵觸到絕緣子底部法蘭支承板上用力過猛導(dǎo)致發(fā)射探針、接收探針或者法蘭被破壞。
[0018]優(yōu)選地，所述探測裝置的殼體下端還設(shè)置有開關(guān)按鈕、復(fù)位按鈕、USB接口、工作狀態(tài)燈和電源指示燈，所述的開關(guān)按鈕、復(fù)位按鈕、USB接口、工作狀態(tài)燈和電源指示燈分別與控制電路板相連。
[0019]優(yōu)選地，所述絕緣桿包括多節(jié)，各節(jié)相互螺旋連接或者卡扣連接，可以根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)絕緣桿的長度，以滿足不同高度絕緣子的檢測需要。
[0020]優(yōu)選地，所述無線網(wǎng)絡(luò)包括3G、4G、CDMA, GSM、GPRS和WLAN無線網(wǎng)路中的任意一種。
[0021]優(yōu)選地，所述絕緣桿由電木、膠木、塑料帶以及環(huán)氧玻璃布管中的一種或多種成。
[0022]優(yōu)選地，所述控制電路板包括CPU、濾波器、功率放大器、升壓器、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、電源模塊、存儲器和無線模塊，所述CPU的輸出端與濾波器的輸入端連接；所述濾波器的輸出端與功率放大器的輸入端連接，所述功率放大器的輸出端與升壓器的輸入端連接，所述升壓器的輸出端與激振器的輸入端連接；所述加速度振動傳感器的輸出端與信號放大器的輸入端連接，所述信號放大器的輸出端與Α/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與CPU的輸入端連接；所述電源模塊與CPU的供電端連接；所述存儲器通過數(shù)據(jù)總線與CPU連接，所述無線模塊與CPU的通信接口連接。
[0023]優(yōu)選地，所述電源模塊包括電池，在所述殼體的上表面上設(shè)置有電池盒蓋，在電池盒蓋的內(nèi)側(cè)表面安裝有與控制電路板相連的電池盒，在上表面的內(nèi)側(cè)電池盒附近設(shè)置有與控制電路板相連的蜂鳴器。
[0024]優(yōu)選地，所述后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括安裝有頻譜分析程序的計算機(jī)或筆記本電腦，利用頻譜分析程序?qū)z測信號進(jìn)行頻譜分析，將瓷支柱絕緣子的振動頻率以頻譜圖的形式顯示出來，其檢測方法簡單、直觀、方便。
[0025]本發(fā)明還提供了一種基于振動聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷檢測方法，其特征是:包括以下步驟:
[0026](I)采用如上所述的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置，將所述探測裝置放置的靠近被檢測瓷支柱絕緣子底部的法蘭位置，并使發(fā)射探針和接收探針的尖端抵觸到絕緣子底部法蘭支承板上，盡量讓探針垂直于法蘭底面；
[0027](2)驅(qū)動激振器產(chǎn)生振動信號，該振動信號施加到被檢測瓷支柱絕緣子上使其發(fā)生縱向振動；
[0028](3)加速度振動傳感器接收被檢測瓷支柱絕緣子的振動回波信號，并發(fā)送給控制電路板，控制電路板對信號進(jìn)行數(shù)字化處理后生成數(shù)字音頻信號并將數(shù)字音頻信號通過無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；
[0029](4)后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對接收的數(shù)字音頻信號進(jìn)行頻譜分析生成振動頻譜圖，將該振動頻譜圖與絕緣子振動功率譜密度評定圖進(jìn)行比對判斷該瓷支柱絕緣子存在缺陷。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031 ] 1、本發(fā)明通過發(fā)射探針向瓷支柱絕緣子施加振動載荷，通過接收探針采集瓷支柱絕緣子的振動頻率并存儲在探測裝置內(nèi)部，能夠批量采集各個瓷支柱絕緣子的振動頻率并將采集的數(shù)據(jù)傳送給安裝有頻譜分析程序的后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，由后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)瓷支柱絕緣子的振動頻譜來評價瓷支柱絕緣子的剛性強(qiáng)度，通過將檢測的振動頻譜圖與絕緣子振動功率譜密度評定圖進(jìn)行比對判斷該瓷支柱絕緣子存在缺陷，如果該振動頻譜圖除了頻率4500赫茲的基本波峰外，還有在1000-3000赫茲頻率區(qū)域的峰值則判定該絕緣子的底部法蘭有缺陷，如果該振動頻譜圖除了頻率4500赫茲的基本波峰外，還有在8000-10000赫茲頻率區(qū)域的峰值則判定該絕緣子的頂部法蘭有缺陷，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的檢測功能，不僅能夠檢測出瓷支柱絕緣子的外部損傷，也可以檢測出其內(nèi)部出現(xiàn)的損傷，還可以檢測出其損傷程度及損傷位置，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確及批量檢測功能。
[0032]2、本發(fā)明能夠在線一次性對瓷支柱絕緣子的表面缺陷及內(nèi)部缺陷做出全面評價，在檢測過程中，不影響正