层析成像技术在变压器检测中的应用

层析成像技术在变压器检测中的应用

0小型变压器投用前检测技术的必要性随着城市网络的发展和农业网络的不断扩张，以35kv以下的小型电源需求迅速增加。在实际运行中,小型变压器故障、烧毁等事故越来越常见。对大多数烧毁事故原因的分析表明,以铝线代替铜线制作变压器线圈是导致事故的根本原因。小型变压器由于成本较低,制造工艺和用材往往控制不严格。由于装配结构、材质代用、制造工艺等问题导致的故障较多目前传统的宏观、称重及电气性能检测无法识别由于装配质量、材质代用等造成的设备安全性隐患。如何在小型变压器投用前开展有效的质检,需要寻找新的检测技术。工业CT技术是工业计算机断层扫描成像技术的简称1x射线作用下工件的ct断层射线源为9MeV电子直线加速器的高能CT检测系统,是用9MeV电子直线加速器产生的强脉冲轫致辐射而产生的X射线能够有效地穿透物质如图1所示,射线源工作产生X射线流穿过工件,工件各部分因结构和密度不同对X射线的吸收不同,探测器接受经工件吸收后的X射线产生一幅DR投影图像,工件旋转到下一位置再产生一幅投影,当工件旋转360度后获得工件在各个角度下的投影,经工作站进行海量数据处理后重建出工件的CT断层图像。2ct系统检测材料的确定2.1等效能量的概念探测器工业检测对象材料密度高且变化范围大、结构复杂,很难准确定量测量被检工件的密度为了简化模型,采用“等效能量”的概念探测器的每一个像素点,对应该像素到射线源点这一条直线上透过的物体。当没有透照物时,测量得灰度值对应初始信号强度I0,当中间有物体时,测得经物体衰减后的信号强度I,并有以下关系式进而得上式可以看出,物质的厚度d与根据计算的K值,查相对衰减系数表值,可以确定材料的范围。T2.2像素点内容的测量图2是绕组的透照厚度示意图,T1、T2为二级,一级线圈截面的中心点,可在DR图像上测量对应像素点的灰度值。T3点为铁芯截面中心点,可在DR图像中测量对应像素点的灰度值。根据结构条件,测量出二级线圈、一级线圈,铁芯透照厚度比值,可以近似计算出T2/T1值。有如下关系:3小型变量ct检测试验3.1铁壳包裹衰减系数的联解对于相同厚度的铝、铜、铁、铅,因它们的密度不同对射线的吸收也不同,反映在DR数字图像上的灰度值不同。对于用铁壳包裹的铜绕组,可利用Fe+Cu方式联解出各自的衰减系数。Fe+Cu的衰减路径为:则若各材料厚度能够得知,再得到一组TI、T2值不同的衰减数据,则联立公式,通过射线强度变化测算其各自衰减系数。3.2材料的金属组成变压器有铜,铁,铝等金属材质组成,根据灰度值的深浅不同还可初步判定内部的结构是由不同材料的金属组成,但是无法确定具体金属的材料,并且内部结构也不是很清晰。对变压器进行进一步CT检测,通过VGStudioMAX2.2软件将剖面数据重建为样品的三维实体模型,并展示不同方向的剖面,从CT检测数据可以清晰地分辨变压器/互感器铁芯,绕组等结构。4变压器ct图像检测实验后得到变压器各部分灰度值及推算的密度结果,如表1所示。变压器的内外线圈材料的相对衰减系数比值K=0.21,是以T2点材料为基准所得,若T2材料为铜,查铜的相对衰减系数表2:K=0.21与铝的0.22值相近,所以变压器外级线圈材料应是铝,内级线圈是铜。CT图像反应的为断层剖面,其灰度值就是该物质的直接影像灰度值。所以可以根据CT值的不同大致区分内部材质。具体检测时,可以通过已知铁的CT值来判断内部绕线是否为Cu和AL等信息。已知B2件提杆材质为铁,可以看出其中灰度在58000左右的为铁;在45000左右的为铝;在10000左右的为陶瓷。5材料衰减系数检测基于9MeV高能工业CT可以对小型变压器电力设备部件进行无损的内部结构和材质检测。1)如已知一种材料,如绕芯材料为Fe,或已知一级线圈为铜,同时测算得到透照材料的准确厚度或厚度比,则可以通过以该种材料为基础计算得到其他材料的衰减系数。2)可以清楚的观察变压器内部件情况,准备的检测出缺陷所在位置。在本实验中,数据有一定的误差,可能