鋼芯鋁絞線的漏磁與射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

熊 亮，萬克洋，劉 恒，劉蛟蛟，曹 智

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410007；2.湖南省湘電鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心有限公司，長(zhǎng)沙 410004；3.國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司孝感供電公司，孝感 432100)

鋼芯鋁絞線的漏磁與射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

熊 亮1,2，萬克洋1,2，劉 恒3，劉蛟蛟1,2，曹 智2

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410007；2.湖南省湘電鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心有限公司，長(zhǎng)沙 410004；3.國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司孝感供電公司，孝感 432100)

介紹了采用漏磁與射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋼芯鋁絞線進(jìn)行檢測(cè)的方法，應(yīng)用該技術(shù)可對(duì)鋼芯鋁絞線在安裝過程中進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。在對(duì)鋼芯鋁絞線進(jìn)行漏磁檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)缺陷后，再用射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行成像復(fù)驗(yàn)，結(jié)果表明：采用漏磁檢測(cè)與射線數(shù)字成像檢測(cè)聯(lián)合的方法可對(duì)鋼芯鋁絞線進(jìn)行缺陷的定性和定量檢測(cè)。

鋼芯鋁絞線；漏磁檢測(cè)；射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)

鋼芯鋁絞線的質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)，特別是重要跨越線路電網(wǎng)的安全運(yùn)行極為重要[1]。在鋼芯鋁絞線的制造過程中，如果其承力鋼芯存在斷股等缺陷，在運(yùn)行過程的多種應(yīng)力作用下就會(huì)發(fā)生斷線事故，嚴(yán)重影響甚至危及電網(wǎng)安全。標(biāo)準(zhǔn)GB 50233-2005《110～500 kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》也明確規(guī)定鋼芯鋁絞線不允許存在鋼芯斷股的嚴(yán)重?fù)p傷情況，因此，在安裝過程中開展鋼芯鋁絞線的質(zhì)量檢測(cè)，特別是重要跨越線路的全線檢測(cè)，便顯得十分重要。

對(duì)高壓輸電線安裝過程進(jìn)行缺陷檢測(cè)關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，但適用的檢測(cè)方法并不是很多，常用的檢測(cè)方法有人工目視檢查法、航測(cè)法、紅外熱成像檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法等。采用人工目視檢查法時(shí)，只有在鋁絲已完全斷離甚至斷頭翹起的情況下，才能發(fā)現(xiàn)缺陷；采用航測(cè)法時(shí)，由于攝影的限制，以及必須對(duì)最終的圖像進(jìn)行肉眼檢查，檢查速度非常慢，準(zhǔn)確性也不高；采用紅外熱成像檢測(cè)法時(shí)，由于需要檢測(cè)被檢物表面的溫度場(chǎng)分布，此檢測(cè)方法的靈敏度與環(huán)境溫度有較大的相關(guān)性，而且該方法必須在輸電線帶電的情況下才可進(jìn)行檢測(cè)，在輸電線安裝過程中難以實(shí)現(xiàn)紅外熱成像檢測(cè)；采用渦流檢測(cè)法檢測(cè)高壓輸電線時(shí)，由于其渦流滲透深度不足，只適合用于檢測(cè)鋼芯外部的鋁股線。

筆者采用漏磁和射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像(DDR)聯(lián)合的檢測(cè)技術(shù)，即用穿過式漏磁檢測(cè)儀全線檢測(cè)鋼芯鋁絞線是否存在鋼芯斷股或其他質(zhì)量問題，再用數(shù)字射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)適時(shí)驗(yàn)證的方法，可以對(duì)鋼芯鋁絞線中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

1 漏磁檢測(cè)原理及試驗(yàn)方法

1.1 檢測(cè)原理

利用永磁體形成的磁場(chǎng)對(duì)輸電線鋼芯進(jìn)行縱向磁化，輸電線上的斷股、碰焊未熔合及氣孔、夾渣、點(diǎn)蝕等缺陷會(huì)導(dǎo)致鋼芯橫截面積發(fā)生變化，當(dāng)鋼芯鋁絞線通過漏磁檢測(cè)儀時(shí)，缺陷處由于橫截面發(fā)生變化產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)被置于中間的霍爾元件接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過放大處理該電信號(hào)，由示波器顯示出波形及信號(hào)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼芯鋁絞線的缺陷檢測(cè)，漏磁檢測(cè)原理如圖1所示。

圖1 漏磁檢測(cè)原理示意

1.2 試驗(yàn)方法

分別制作了斷1股、3股和7股(全斷)的三根LGJ 240/40型鋼芯鋁絞線來進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)斷股鋼芯的漏磁信號(hào)十分明顯，三根試樣中的斷股被全部檢出。提取到的電壓脈沖信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和蜂鳴器工作，實(shí)現(xiàn)缺陷報(bào)警，并通過缺陷波形圖分析輸電線缺陷的大小和類別。

圖2 三根試樣的脈沖波形

圖2為三根試樣的脈沖波形，輸出信號(hào)是與鋼絲繩的缺陷大小及類別有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)波形和幅度，其中脈沖波形反映出缺陷的局部受損大小，脈沖的振幅與鋼絲繩橫截面積的局部損失成正比，由圖可知，隨著斷股數(shù)的增加，其脈沖的振幅也成比例增加；而方波信號(hào)反映出缺陷的報(bào)警信號(hào)次數(shù)，由圖可明顯看出，方波的個(gè)數(shù)和鋼芯斷股個(gè)數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的。

2 射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)原理及試驗(yàn)方法

2.1 檢測(cè)原理

數(shù)字實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)[2]包括X射線源、成像板系統(tǒng)、信號(hào)放大和數(shù)據(jù)采集處理單元、計(jì)算機(jī)圖像處理存儲(chǔ)傳輸系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)等。射線穿過被檢測(cè)物體后攜帶了物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)厚度組成信息，在經(jīng)過成像板后，將會(huì)將X光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見光，并利用非晶硅陣列的電子接收單元將可見光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)加以記錄，轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號(hào)大小和射入其中的射線強(qiáng)度成正比關(guān)系。隨后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和一定的預(yù)處理，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和后處理。

2.2 試驗(yàn)方法

(1) 試樣a的數(shù)字射線檢測(cè)圖像如圖3(a)所示。試樣c的數(shù)字射線檢測(cè)圖像如圖3(b)所示，該圖像經(jīng)過處理及加測(cè)量標(biāo)注后，用測(cè)量工具測(cè)量斷口的寬為7.67 mm。

(2) 試樣b的數(shù)字射線檢測(cè)圖像如圖4所示，圖像中可以清楚地看到鋼芯斷裂的位置，以及斷裂位置的基本特征。通過測(cè)量工具測(cè)量鋼芯直徑為7.89 mm，缺陷區(qū)域剩下的寬度為4.48 mm，進(jìn)而可算出發(fā)生斷裂的鋼芯股數(shù)為3股。

圖3 兩根試樣的數(shù)字射線檢測(cè)圖像

圖4 試樣b的數(shù)字射線檢測(cè)圖像

由以上試驗(yàn)分析可知，DDR系統(tǒng)成像速度非常快，幾秒鐘就可以完成一幅射線圖像的檢測(cè)，并且成像質(zhì)量好、檢測(cè)效果直觀，還可以通過一系列的軟件處理功能觀察不同的檢測(cè)區(qū)域，大大提高了缺陷判斷的準(zhǔn)確性。因此，在高壓輸電線安裝全過程中，先使用穿過式漏磁檢測(cè)儀全線檢測(cè)鋼芯鋁絞線是否存在鋼芯斷股或其他質(zhì)量問題后，再用射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)適時(shí)分析驗(yàn)證的方法是完全可行的，同時(shí)使用DDR技術(shù)還有助于提高檢測(cè)效率和檢測(cè)精度。

3 結(jié)語

通過比較目前高壓輸電線安裝全過程中檢測(cè)鋼芯鋁絞線損傷的各種方法，提出了鋼芯鋁絞線漏磁和射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像聯(lián)合的檢測(cè)方法，并通過制作試樣進(jìn)行了試驗(yàn)分析,同時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行了功能改造以便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可對(duì)鋼芯鋁絞線的損傷進(jìn)行定性和定量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性好，可對(duì)所有規(guī)格的鋼芯鋁絞線進(jìn)行損傷檢測(cè)。

[1] 蔡成良，丁一工，康宜華.基于渦流和漏磁檢測(cè)原理的輸電線路導(dǎo)線損傷檢測(cè)[J] .電網(wǎng)技術(shù)，2000，24(11)：18-22.

[2] 負(fù)明凱，劉力. 數(shù)字實(shí)時(shí)成像(DR)與X射線膠片成像對(duì)比分析[J] . CT理論與應(yīng)用研究，2005,14(3)：13-17.

Testing Technique of Steel Reinforced Aluminum Bunched Wires by Using Combined MFL and DDR

XIONG Liang1，2， WAN Keyang1,2， LIU Heng3， LIU Jiaojiao1,2， CAO Zhi2

(1.State Grid Hunan Electric Power Company Research Institute，Changsha 410007，China；2.Hunan Xiangdian Boiler Pressure Vessel Tests Center Co., Ltd.， Changsha 410004，China；3. State Grid Hubei Electric Power Company Xiaogan Power Supply Company，Xiaogan 432100，China)

A combined detection based on magnetic flux leakage and DDR (Direct Digital Radiography) for quality assurance during ACSR (Aluminum Conductors Steel-Reinforced) installation was put forward in this paper. First the system uses magnetic flux leakage method to detect the steel core, and then it uses DDR to review the defects. The results show that the magnetic flux leakage and X-ray digital imaging testing method can be used in qualitative and quantitative detection of the steel rainforced aluminum bunched wires.

ACSR; magnetic flux leakage detection; DDR detection

2016-09-17

熊 亮(1983-),男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事無損檢測(cè)技術(shù)、材料失效原因分析、壽命評(píng)價(jià)工作

熊 亮, 5601818@qq.com

10.11973/wsjc201707009

TG115.28

A

1000-6656(2017)07-0043-03