電力設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究

孫言蓓

摘要：無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于電力設(shè)備的重要性不言而喻，目前已在電力設(shè)備檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并得到了改進(jìn)、完善和發(fā)展。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)種類較多，文章主要對(duì)目前應(yīng)用于電力設(shè)備檢測(cè)主流性、前景性的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析，并提出了在電力設(shè)備檢測(cè)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)方法及建議，以促進(jìn)這些技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；超聲檢測(cè)技術(shù)；射線檢測(cè)技術(shù)；聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM732 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.016

無(wú)損檢測(cè)，即對(duì)被檢測(cè)對(duì)象不產(chǎn)生性能或?qū)傩杂绊?、損害的基礎(chǔ)上，做出狀態(tài)、缺陷等情況的準(zhǔn)確檢查、測(cè)試及判定，為檢測(cè)對(duì)象的維修、更換提供重要的參考依據(jù)。無(wú)損檢測(cè)以其全面性、非破壞性、可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，當(dāng)然也滿足電力行業(yè)的高安全性、穩(wěn)定性要求，這使其成為保證電力設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)的重要技術(shù)之一。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展與整合，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已在電力設(shè)備檢測(cè)中得到了深入的應(yīng)用。目前而言，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要有超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、紅外檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)這幾種，在電力設(shè)備檢測(cè)中都有所涉及，但就其應(yīng)用廣泛性和發(fā)展前景而言，尤以超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)最為突出，這將是文章所研究的重點(diǎn)，現(xiàn)分析

如下：

1 超聲檢測(cè)技術(shù)

超聲檢測(cè)技術(shù)是利用聲波震動(dòng)原理，通過頻段檢測(cè)零部件內(nèi)外可能存在的缺陷。超聲波較高的頻率，使其直線性高速傳播，并極易在界面中發(fā)生反射，從而更好地進(jìn)行缺陷檢測(cè)。而對(duì)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)間及速度的分析，可有效地判斷出缺陷的具體位置，對(duì)反射能量大小的確定，可準(zhǔn)確判定出缺陷的基本情況。因此，超聲檢測(cè)與其他的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相比較，靈敏度更高，能精細(xì)化檢測(cè)尺寸較小的缺陷，且使用設(shè)備并不復(fù)雜，檢測(cè)成本不高，檢測(cè)速度快，限制條件少，在電力設(shè)備檢測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然超聲檢測(cè)技術(shù)有一些明顯的缺點(diǎn)，如較難直觀形象判定缺陷，不易進(jìn)行定量定性檢測(cè)，同時(shí)記錄以及評(píng)價(jià)欠缺客觀性，但隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、成像技術(shù)與超聲檢測(cè)技術(shù)的融合，擴(kuò)展出了多種自動(dòng)化超聲檢測(cè)技術(shù)，并解決了超聲檢測(cè)以往存在的諸多難題。其中超聲相控陣技術(shù)就是多種技術(shù)與超聲檢測(cè)技術(shù)整合的成功典范，筆者在此作重點(diǎn)介紹。

超聲相控陣技術(shù)通過對(duì)超聲陣列換能器中各陣元進(jìn)行相位控制，獲得靈活可控的合成波束，其具有動(dòng)態(tài)聚焦、成像、靈敏度、分辨力、信噪比、定量分析等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)該檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)自動(dòng)化發(fā)展的一種趨勢(shì)，在此進(jìn)行研究具有一定的實(shí)際意義，以促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

在電力設(shè)備中，厚壤工件、粗晶材料和復(fù)雜形狀工件較多，如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉根、輪槽和鍵槽等，難以用普通單一的探頭進(jìn)行檢測(cè)，而超聲相控陣技術(shù)的應(yīng)用正好解決這一難題。以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉根檢測(cè)為例，使用相控陣換能器，可在不拆卸葉片的條件下進(jìn)行檢測(cè)，既提高檢測(cè)效率，又避免拆卸損壞。另外，在電力設(shè)備中存在著大量的焊縫檢測(cè)，若使用相控陣焊縫探頭，通過不同探頭組的創(chuàng)建，可使相控陣配置覆蓋焊縫區(qū)域，實(shí)時(shí)顯示焊縫區(qū)域圖像信號(hào)，再加上聲線追蹤技術(shù)的應(yīng)用，可手動(dòng)進(jìn)行焊縫檢測(cè)操作，快速定位缺陷區(qū)域。

2 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)是根據(jù)電磁波的特性對(duì)電力設(shè)備金屬零部件進(jìn)行檢測(cè)，雖然該檢測(cè)方法缺乏對(duì)裂紋等面積型缺陷的感知，但敏感度較高，能實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢對(duì)象內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。射線檢測(cè)技術(shù)包含了中子射線、X射線等多種技術(shù)，在電力設(shè)備檢測(cè)中，X射線應(yīng)用的較為頻繁和廣泛，特別是基于數(shù)字成像的X射線技術(shù)更具備了深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的X射線成像技術(shù)采用的是感光膠片成像，分辨率高，但實(shí)時(shí)性差，不利于圖像的存儲(chǔ)、傳輸及管理，直接數(shù)字化射線成像（DR）彌補(bǔ)了以上缺陷，成像質(zhì)量高，傳輸速度快，儲(chǔ)存方便，實(shí)時(shí)成像顯示能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。因此，DR技術(shù)是目前X射線數(shù)字成像技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在電力設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用具有諸多

優(yōu)勢(shì)。

以該技術(shù)在GIS設(shè)備中的應(yīng)用為例，GIS設(shè)備包括斷路器、母線、隔離開關(guān)、互感器、接地開關(guān)、避雷器、套管和過渡元件等，其以占地空間小、安裝方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)中得到了普遍性的應(yīng)用。但其在制造、組裝、安裝、使用等環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)接觸不良、金屬顆粒、電位懸浮、灰塵、金屬尖端等缺陷，這些缺陷若不及時(shí)通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生故障，需較長(zhǎng)維修時(shí)間，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。對(duì)于GIS設(shè)備的檢測(cè)，局部放電和氣體成分檢測(cè)應(yīng)用得較為普遍，但仍無(wú)法完全確定設(shè)備內(nèi)部是否有缺陷存在，也不能可視化確定內(nèi)部缺陷的位置。因此，在某些情況下，傳統(tǒng)為GIS設(shè)備檢測(cè)策略會(huì)面臨著諸多問題，然而利用X射線數(shù)字成像DR技術(shù)可對(duì)GIS設(shè)備缺陷實(shí)施可視化無(wú)損檢測(cè)，并直觀、可靠、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)GIS設(shè)備內(nèi)部情況。另外，X射線數(shù)字成像技術(shù)不僅能獨(dú)立開展GIS、互感器、斷路器、變壓器等諸多電力設(shè)備的內(nèi)外部缺陷檢測(cè)，還可聯(lián)合采用超高頻局放、超聲波局放等常規(guī)檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)各種檢測(cè)方法的互補(bǔ)，從而提高檢測(cè)精度及檢測(cè)效率。可以預(yù)見，該技術(shù)將成為電力設(shè)備檢測(cè)的重要

技術(shù)。

3 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是最近幾年興起的一種利用接收聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，其與其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最大的區(qū)別就是動(dòng)態(tài)性，這就奠定了該技術(shù)諸多的優(yōu)點(diǎn)：能檢測(cè)出活動(dòng)性缺陷；提供整體性、大范圍快速檢測(cè)；可根據(jù)載荷、時(shí)間、溫度等變化信息開展在線監(jiān)控和檢測(cè)；適用于其他方法無(wú)法開展環(huán)境下的檢測(cè)和受限復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。聲發(fā)射技術(shù)目前在諸多電力設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)重要方向就是對(duì)變壓器、GIS、絕緣子等設(shè)備局部放電進(jìn)行檢測(cè)，其與傳統(tǒng)局部放電檢測(cè)方法的有效結(jié)合提高了無(wú)損檢測(cè)效率。以絕緣子放電檢測(cè)為例，絕緣子放電時(shí)將空氣瞬間擊穿，使空氣急劇膨脹，膨脹結(jié)果以聲波的形式向外傳播形成聲源，利用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)該聲源進(jìn)行定位，從而檢測(cè)出絕緣子的放電位置，可實(shí)現(xiàn)絕緣子的長(zhǎng)期在線檢測(cè)。可以看出聲發(fā)射技術(shù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)優(yōu)勢(shì)較為明顯，能夠全過程監(jiān)測(cè)缺陷的產(chǎn)生、擴(kuò)展到破壞，因此，該檢測(cè)技術(shù)特別適合電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。

可想而知，在電力設(shè)備狀態(tài)檢修的大發(fā)展趨勢(shì)下，能適用于在線監(jiān)測(cè)的聲發(fā)射技術(shù)將開辟更寬廣的天地。

4 結(jié)語(yǔ)

除了筆者所述以上三種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)外，在電力設(shè)備檢測(cè)中還常用到紅外檢測(cè)、渦流檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等多項(xiàng)技術(shù)，這些無(wú)損檢測(cè)方法所依據(jù)的原理各不相同，這就決定了每一種檢測(cè)方法有其自身特點(diǎn)、適用范圍和局限性，這也是多種無(wú)損檢測(cè)方法并存于電力設(shè)備檢測(cè)的原因。當(dāng)然使用某一種方法進(jìn)行所有缺陷的檢測(cè)，從理論上講也是不現(xiàn)實(shí)的，因此，在電力設(shè)備無(wú)損檢測(cè)實(shí)踐中，避免試圖使用一種檢測(cè)方法解決所有問題，要結(jié)合檢測(cè)對(duì)象本身及環(huán)境，充分認(rèn)識(shí)和發(fā)揮某一種無(wú)損檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，然后聯(lián)合使用其他無(wú)損檢測(cè)方法，通過各種技術(shù)所提供的綜合信息，發(fā)現(xiàn)更多的缺陷，相輔相成，協(xié)作產(chǎn)效。例如在用常規(guī)超聲波檢測(cè)厚壁小角度坡口焊縫時(shí)，焊縫中的沿坡口邊緣的未熔合等面狀缺陷就很難檢出，若是使用超聲波衍射時(shí)差技術(shù)則能很有效地檢出這種缺陷，但超聲波衍射時(shí)差檢測(cè)技術(shù)在根部與上表面存在一定的檢測(cè)盲區(qū)，而磁粉、滲透是上表面缺陷的有效檢測(cè)方法，這幾種方法的聯(lián)合應(yīng)用將能有效解決一系列問題。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）