一種基于振動(dòng)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(cè)裝置及檢測(cè)方法，具體地說(shuō)是一種基于振動(dòng)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(chǎng)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(xiàn)、斷路器和高壓開(kāi)關(guān)作用。瓷支柱絕緣子是其中最重要部件，近年來(lái)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(cè)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(gè)漸變的過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不容易。但是不及時(shí)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(guò)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(cè)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(zhǎng)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(wú)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(guò)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(xiàn)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(guò)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(shí)間的長(zhǎng)短難以預(yù)測(cè)(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(duì)絕緣子受到外力作用時(shí)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(zhǎng)。
[0009]目前國(guó)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(xiǎn)性高、設(shè)備成本高等問(wèn)題，因此迫切需要發(fā)展一種簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于振動(dòng)聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置及方法，其通過(guò)在瓷支柱絕緣子上施加振動(dòng)載荷并對(duì)瓷支柱絕緣子的振動(dòng)頻率進(jìn)行檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓷支柱絕緣子的完整檢測(cè)功能，解決不能帶電檢測(cè)的問(wèn)題，通過(guò)振動(dòng)頻譜圖的形式直觀(guān)且有效地反映檢測(cè)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(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種基于振動(dòng)聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷裝置，其特征是:包括探測(cè)裝置、絕緣桿和后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；
[0012]所述探測(cè)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(guò)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(guò)彈性部件固定在接收探針殼體內(nèi)；所述加速度振動(dòng)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(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路與探測(cè)裝置相連。
[0017]優(yōu)選地，所述彈性部件包括彈簧，通過(guò)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(cè)時(shí)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(guò)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(cè)裝置的殼體下端還設(shè)置有開(kāi)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(kāi)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(chǎng)情況調(diào)節(jié)絕緣桿的長(zhǎng)度，以滿(mǎn)足不同高度絕緣子的檢測(cè)需要。
[0020]優(yōu)選地，所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包括3G、4G、CDMA, GSM、GPRS和WLAN無(wú)線(xiàn)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(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、電源模塊、存儲(chǔ)器和無(wú)線(xiàn)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(dòng)傳感器的輸出端與信號(hào)放大器的輸入端連接，所述信號(hào)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(chǔ)器通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與CPU連接，所述無(wú)線(xiàn)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(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括安裝有頻譜分析程序的計(jì)算機(jī)或筆記本電腦，利用頻譜分析程序?qū)z測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，將瓷支柱絕緣子的振動(dòng)頻率以頻譜圖的形式顯示出來(lái)，其檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、直觀(guān)、方便。
[0025]本發(fā)明還提供了一種基于振動(dòng)聲波的瓷支柱絕緣子帶電探傷檢測(cè)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(cè)裝置放置的靠近被檢測(cè)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(dòng)激振器產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，該振動(dòng)信號(hào)施加到被檢測(cè)瓷支柱絕緣子上使其發(fā)生縱向振動(dòng)；
[0028](3)加速度振動(dòng)傳感器接收被檢測(cè)瓷支柱絕緣子的振動(dòng)回波信號(hào)，并發(fā)送給控制電路板，控制電路板對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后生成數(shù)字音頻信號(hào)并將數(shù)字音頻信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；
[0029](4)后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)接收的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行頻譜分析生成振動(dòng)頻譜圖，將該振動(dòng)頻譜圖與絕緣子振動(dòng)功率譜密度評(píng)定圖進(jìn)行比對(duì)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(guò)發(fā)射探針向瓷支柱絕緣子施加振動(dòng)載荷，通過(guò)接收探針采集瓷支柱絕緣子的振動(dòng)頻率并存儲(chǔ)在探測(cè)裝置內(nèi)部，能夠批量采集各個(gè)瓷支柱絕緣子的振動(dòng)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(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，由后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)瓷支柱絕緣子的振動(dòng)頻譜來(lái)評(píng)價(jià)瓷支柱絕緣子的剛性強(qiáng)度，通過(guò)將檢測(cè)的振動(dòng)頻譜圖與絕緣子振動(dòng)功率譜密度評(píng)定圖進(jìn)行比對(duì)判斷該瓷支柱絕緣子存在缺陷，如果該振動(dòng)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(dòng)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(cè)功能，不僅能夠檢測(cè)出瓷支柱絕緣子的外部損傷，也可以檢測(cè)出其內(nèi)部出現(xiàn)的損傷，還可以檢測(cè)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(cè)功能。
[0032]2、本發(fā)明能夠在線(xiàn)一次性對(duì)瓷支柱絕緣子的表面缺陷及內(nèi)部缺陷做出全面評(píng)價(jià)，在檢測(cè)過(guò)程中，不影響正