cv基于X射线数字成像技术的高压输电导线内部缺陷检测实验研究

cv基于X射线数字成像技术的高压输电导线内部缺陷检测实验研究

作为重要的电源连接组成部分，高压供电导线通常由钢芯铝绞线制成，在整个供电中起着重要作用。由于高压输电导线大部分安装于较为偏远无人的地区,环境、气候恶劣,运行工况较差,导线断股、损伤等事故时有发生近年来,研究学者对输电导线的研究主要致力于导线覆冰灾害提出将X射线数字成像技术应用于输电导线缺陷检测,可在传统检测方法的技术上,提供一种直观、便捷的检测方法,对输电导线的材料缺陷、钢芯断股、散股、钢芯表面划伤、夹杂等缺陷进行更为详细的检测。再结合传统检测手段,可更准确对输电导线的质量进行判断,得出更准确的分析结果,为输电导线的检测及失效原因分析提供新方法和参考依据。基于此,首先对500kV高压输电导线(LGJ400/35)进行了X射线透照能力试验,并得到了一组适合于高压输电导线X射线检测的参数,再在实验室条件下分别对导线常见缺陷进行了模拟和检测,肯定了X射线数字成像无损检测技术对高压输电导线内部缺陷检测检测的可行性和有效性。1平板探测器x射线图像成像X射线数字成像技术(digitalradiography,DR)是一种X射线直接数字化摄影技术,它利用平板探测器接收穿透被检工件的X射线,再由平板探测器内部晶体电路根据X射线剂量强度将其转化为电流信号,最终以数字图像的形式呈现在终端计算机上,与计算机X射线摄影成像(computerradiography,CR)相比,具有操作简单、用时短、设备体积小、无需更换成像板且图像分辨率高、信噪比强等优点2导线内部缺陷x射线模拟检测首先在实验室条件下对500kV输电导线(LGJ-400/35)进行透照能力实验,初步确定了X射线对输电导线内部缺陷检测的可行性,接着根据不同的缺陷类型和缺陷所在部位,确定检测参数和照射方法,并利用该参数进行大量导线钢芯断股、钢芯表面划伤、散股、夹杂、压接深度不足等缺陷模拟实验,取得了良好的检测效果,充分证明了X射线成像技术对输电导线内部缺陷检测的可行性和有效性。2.1透照能力分析在进行设备X射线无损检测时,参数的确定直接影响数字图像的清晰度和对比度,利用X射线数字成像检测系统对输电导线进行透照能力实验,主要参数包括管电压U、管电流I、焦距F和曝光时间T,在验证了透照能力的同时,确定最佳图像质量的参数如表1所示,利用该参数对导线不同区段进行透照能力实验所得数字图像如图2所示。图2(a)是导线段X射线数字图像,因500kV输电导线钢芯外侧有三层铝包线,如图2(a)左图中所示,80kV管电压下铝包线纹络清晰可见,而钢芯未照透;为检测钢芯缺陷,需增大管电压至120kV,此时铝包线被完全照透,钢芯纹洛清晰可见,如图2(a)中右图所示;图2(b)为压接区域X射线成像图,图中导线钢芯在钢锚端口处断股,将钢锚抽出分别照射,左图为耐张线夹,右图为钢锚,由于钢锚材质较硬,须将管电压调整到160kV才能清楚的观察到钢芯压接深度。X射线对输电导线压接区域和导线段透照实验所得X射线数字图像可以看出,图像清晰,透照能力良好,说明X射线对输电导线检测是可行的。以下对输电导线各种缺陷进行模拟,采用X射线检测,其检测时均采用上述所确定的参数。2.2试验原理实际运行中的导线由于自身重力作用,导致其承受巨大张力,由于风吹、温度变化等原因使得应力不断交替变化,长期作用引起导线疲劳,钢芯是导线的主要承力单元,在受力过大时导致钢芯断股。试验时首先将试验导线截断,并将铝包线剥离,再将其中钢芯剪断;为保证铝包线的握紧力,选用新的铝包线重新将剪短的钢芯缠裹,模拟因拉力过大导致钢芯断股缺陷,所获X射线数字图像如图3所示。图3中三根导线,最下端一根未设缺陷,用以对比参照,中间导线钢芯被剪断一根且断口处设置一端间隔,从图中可以看出存在一段缺口;最上端一根导线钢芯被全部剪断,断口图中如框部清晰可见,与实际模拟缺陷相符。上述结果说明了利用X射线对导线钢芯断股缺陷进行可视化检测的可行性和有效性。2.3x射线成像试验在导线生产制造操作不规范或者实际运行中钢芯铝绞线割断铝股时,可能伤及钢芯,大多数情况下为铝股断口处的钢芯受损,但当铝股被割断时,缺陷在宏观上很容易观察,无需使用X射线技术来观察,因此试验时将试验导线截断,并将铝包线剥离取出钢芯,使用锉刀在钢芯表面添加4条轻微划痕(划痕深约1mm,长约4mm,倾斜),再用新铝包线缠裹,模拟因制造产生的钢芯表面划伤。所得X射线数字图像见图4。图4(a)为80kV管电压下平行于划痕照射所得X射线成像效果,图中框部为划痕缺口,图4(b)为120kV管电压下垂直于划痕照射所得X射线数字图像,图中框部缺陷均与实际模拟缺陷相符。上述结果说明了X射线对输电导线钢芯表面划伤缺陷可视化检测的有效性和可行性。2.4导线夹层缺陷模拟检测将试验导线截断,并剥离铝包线后重新缠裹,在缠裹过程中将细小沙粒裹在铝包线各层缝隙中,模拟由于线路施工过程中造成导线夹杂缺陷,所获X射线数字图像见图5。图中裹有沙粒导致铝包线纹络较宽,框部为点状沙粒缺陷与模拟缺陷相符。上述结果说明了X射线对输电导线夹杂缺陷可视化检测的有效性和可行性。2.5x射线测试导线散股缺陷较为严重时通常能够直接观察到,若为轻微散股则难以分辨,散股的导线经X射线照射所获X射线数字图像如图6所示,图中散股导线明显较粗,且铝包线纹洛间隙较大。上述结果说明了X射线对输电导线散股缺陷可视化检测的有效性和可行性。2.6x射线透射观察导线压接质量不合格是导致导线事故的主要因素。压接区域导线缺陷主要包括压接程度不够和钢芯插入深度不足,其中钢芯插入深度不足难以直接观察,利用X射线透射观察是检测该缺陷的最佳手段。将试验导线截断,剥离铝包线后取出钢芯,将钢芯一端插入钢锚,预留15mm间隙,再用导线压接机进行压接,模拟导线钢芯插入深度不足导致的压接缺陷,所获X射线数字图像如图7所示。3高压输电导线内部缺陷检测方法1)X射线数字成像技术对输电导线压接深度不足、钢芯断股、钢芯表面划伤、夹杂以及散股等典型内部物理缺陷有一定的诊断能力和检测能力,为高压输电导线内部缺陷检测提供了新方法和参考依据;2)由于检测位置材料性能和厚度的不同,所获取的X射线数字图像质量将受