专利名称：一种多功能、智能化x射线实验室及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能、智能化的X射线检测检测实验室及装置，特别是一种适用于电力设备X射线透视检测、实验的多功能、智能化实验室及装置。
背景技术：
X射线是一种短波长的电磁波，能够穿透设备，常被用来检测设备内部的结构。目前，X射线数字成像技术已经应用于医学、航空、安检等领域。但是，X射线具有电离辐射，长期暴露于X射线环境中会引起生物效应，不利于人的健康。近年来,X射线数字成像(Digital Radiography, DR)技术已经成功应用于变电站气体绝缘开关(Gas Insulated Switch, GIS)、罐式断路器、油断路器、复合绝缘子、干式变压器、电流互感器和电压互感器等设备的检测。应用DR技术，技术人员可以透视带电或停电检修GIS内部的材料类(如裂纹)、装配类(如合闸不到位)和异物类(如干燥剂散落)缺陷，为电力设备的检修提供最直观的依据。电力设备(如GIS)内部充装了 SF6绝缘气体，其起到绝缘的作用。应用DR技术对GIS设备进行透视检测时，就需要研究高能量X射线对SF6气体的影响。这方面的研究主要集中在两个方面:(I)高能量X射线是否会导致SF6气体分解，使其绝缘性能下降；(2)高能量X射线是否会对带电运行中GIS内部的SF6气体产生影响，使其绝缘性能下降。油浸式变压器，则用绝缘油来进行绝缘，在对其进行X射线透视检测前，同样也需要弄清两个方面的问题:(I)高能X射线是否会对油的绝缘性能产生影响；(2)高能量X射线是否会对带电运行变压器内部的绝缘油产生影响，使其绝缘性能下降。
发明内容
为了安全、高效地开展X射线对电力设备绝缘气体、液体的影响研究，需要建立一个安全、高效的实验室，开发设计出设计一个基础实验研究平台，该平台包括了 X射线环境下用于气体和液体高压试验的装置。开发的气体高压试验装置，需要具备:(1)良好的气密性；(2)方便向装置内充气体以及从装置内取气体；(3)电极间距可以调整；(4)方便观察试验现象。开发的液体高压试验装置则要具备:(5)电极间距可以调整；(6)方便观察试验现象。同时，X射线实验室还必须具有检测的功能。为了提高检测效率，实验室装置的设计应尽量避免随时打开铅门、人工搬运射线机、待检测设备。为了满足上述要求，本发明设计了一种多功能、智能化的X射线实验室及其装置。该实验室及装置可以安全、高效地为技术人员提供检测和实验服务。本发明的目的是:结合开展X射线对电力设备绝缘气体、液体的影响研究，以及提高电力设备X射线透视检测效率的需求，同时，为了满足检测和实验环境的安全，设计一种集基础实验研究、智能检测平台和实验控制平台于一体的X射线实验室，以帮助技术人员安全、高效地开展X射线基础研究以及透视检测工作。
本发明通过如下技术方案实现:
一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，本发明特征是，由位于铅房内的基础实验平台、智能检测平台以及位于铅房外的实验控制平台构成；其中:
(I)基础实验平台分别设置有射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置；(2)智能检测平台设置有样品移动装置；(3)实验控制平台分别设置有遥控装置、监视装置和数据库中心。本发明特征在于:
(1)位于基础实验平台的射线机承载装置包括遥控车和设置在遥控车上的射线机固定筐以及固定筐上的电缆引出口、固定固定筐的螺钉；
(2)样品承载装置包括设置在顶部的样品装载台、设置在样品装载台上的指针、支撑样品装载台的螺纹支撑杆、外壳、套在螺纹支撑杆上并位于外壳上方的角度盘、设置在外壳内腔并套在螺纹支撑杆上的两层隔板、分别设置在外壳内腔底部的电动机和控制模块，套在螺纹支撑杆上的并与电动机输出齿轮啮合的传动齿轮、设置在外壳底部的脚轮、在外壳上开设有导线引出孔；本发明还在外壳上钉有铭牌；在样品台顶面和下层隔板上设置有螺纹孔，以配合螺纹支撑杆的运动。(3)气体高压试验装置包括玻璃器皿、尖端置于玻璃器皿内的双电极、套在一端电极上的玻璃管、套在另一端电极上的软橡胶、在双电极顶端的设置的调节螺母、双电极通过导线连接的调压器、设置在玻璃器皿口上的橡皮塞、插入橡皮塞的导气管、封盖导气管上端口的橡皮帽、位于玻璃器皿内的放大镜；
(4)液体高压试验装置包括:盛液体器皿、玻璃外罩、形状呈弯折状且端头为圆锥形正负呈对称结构的双电极，在双电极端尾各连接有一滑移片，两滑移片嵌在玻璃外罩顶部开设的滑移槽上；连接电极至调压器的导线分别与滑移片连接；在滑移槽两侧的玻璃外罩上刻有标尺刻度；并在盛液体器皿设有放大镜。本发明智能检测平台的样品移动装置包括悬挂在电动滑轮上的样品台以及装设于铅房顶部、供电动滑轮移动的导轨。本发明实验控制平台的遥控装置位于铅房外，用于控制铅房内的射线机承载装置、样品承载装置、电动滑轮的移动和铅门的开关；本发明的监视装置包括位于铅房内部对称分布的监控摄像头以及位于铅房外的监控屏幕；本发明的数据库中心包括服务器以及X射线电力设备特征数据库。本发明的有益效果是，第一，为研究高能X射线对电力设备涉及的固体、液体和气体的影响，专门开发出一套可以适应各种电力设备的基础实验研究平台，利用该平台，可以对实验的电力设备进行远程控制，进而简便、自动、定量地实现电力设备的空间位置，可以降低试验人员的工作量，同时提高工作效率。第二，智能检测平台，在铅房外控制电动滑轮，可以移动体积和质量较大的设备，也避免了频繁打开铅门，提高了检测效率。第三，实验控制平台，可以监视和控制基础实验平台、电动滑轮和铅门的移动，提高了检测效率和检测安全性。第四，实验控制平台的电力设备X射线特征数据库，可以实现检测结果的诊断和共孚。
图1为射线机移动装置示意 图2为样品承载装置示意 图3为气体闻压试验装置；
图4为气体高压实验装置电极结构；
图5为液体高压试验装置结构；
图6为智能检测区样品移动装置结构；
图7为多功能、智能化X射线实验室及其装置布置示意图。
具体实施例方式一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，本发明特征是，由位于铅房内的基础实验平台、智能检测平台以及位于铅房外的实验控制平台构成；其中:
(1)基础实验平台分别设置有射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置；(2)智能检测平台设置有样品移动装置；(3)实验控制平台分别设置有遥控装置、监视装置和数据库中心。本发明的特征在于:(I)位于基础实验平台的射线机承载装置包括遥控车和设置在遥控车上的射线机固定筐以及固定筐上的电缆引出口、固定固定筐的螺钉；
(2)样品承载装置包括设置在顶部的样品装载台、设置在样品装载台上的指针、支撑样品装载台的螺纹支撑杆、外壳、套在螺纹支撑杆上并位于外壳上方的角度盘、设置在外壳内腔并套在螺纹支撑杆上的两层隔板、分别设置在外壳内腔底部的电动机和控制模块，套在螺纹支撑杆上的并与电动机输出齿轮啮合的传动齿轮、设置在外壳底部的脚轮、在外壳上开设有导线引出孔；本发明还在外壳上钉有铭牌；在样品台顶面和下层隔板上设置有螺纹孔，以配合螺纹支撑杆的运动。(3)气体高压试验装置包括玻璃器皿、尖端置于玻璃器皿内的双电极、套在一端电极上的玻璃管、套在另一端电极上的软橡胶、在双电极顶端的设置的调节螺母、双电极通过导线连接的调压器、设置在玻璃器皿口上的橡皮塞、插入橡皮塞的导气管、封盖导气管上端口的橡皮帽、位于玻璃器皿内的放大镜；
(4)液体高压试验装置包括:盛液体器皿、玻璃外罩、形状呈弯折状且端头为圆锥形正负呈对称结构的双电极，在双电极端尾各连接有一滑移片，两滑移片嵌在玻璃外罩顶部开设的滑移槽上；连接电极至调压器的导线分别与滑移片连接；在滑移槽两侧的玻璃外罩上刻有标尺刻度；并在盛液体器皿设有放大镜。本发明智能检测平台的样品移动装置包括样品台、电动滑轮、装设于铅房顶部的导轨。本发明实验控制平台的遥控装置位于铅房外，用于控制铅房内的射线机承载装置、样品承载装置、电动滑轮的移动和铅门的开关；本发明的监视装置包括位于铅房内部对称分布的监控摄像头以及位于铅房外的监控屏幕；本发明的数据库中心包括服务器以及X射线电力设备特征数据库。本发明具体实施例:
(一)基础实验平台方案
基础实验平台包括射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置；
一)射线机移动装置和样品承载装置的技术方案
1、射线机移动装置，由遥控车1、2、3和设置在遥控车上的射线机固定筐4以及固定筐上的电缆引出口 5、固定螺钉6组，如图1所示。2、样品承载装置，由样品装载台7、脚轮8、外壳9、螺纹支撑杆10、铭牌11、电动机12、导线引出孔13、角度盘14、指针15、隔板16、螺纹孔17、控制模块18和齿轮19组成，如图2所示。射线机固定筐4的直径大于300mm,电缆引出口 5的直径大于15mm。样品装载平台的直径大于400mm，转载平台的厚度大于10mm，脚轮8带锁死功能，螺纹支撑杆10的直径大于IOmm,导线引出孔15的直径大于5mm ；电动机12转动时可通过皮带带动螺纹支撑杆10转动，实现螺纹支撑杆10的上升和下降。除螺纹支撑杆10和齿轮19外，系统所有部分采用轻型合金钢，螺纹支撑杆10和齿轮19采用高强度合金钢。二)气体高压实验装置技术方案
该装置的结构包括玻璃器皿20，电极21，玻璃管22，调节螺母23，橡皮塞24，放大镜25，调压器26、导线27、导气管28和软橡胶29，各部分之间的连接关系见图3。玻璃器皿I 口上设置有橡皮塞24，玻璃管22和导气管28插入橡皮塞24，并深入到玻璃器皿20中，玻璃管22内设置有金属电极21，导气管28 —端设置有橡皮塞24。电极21尖端处于玻璃器皿20中，电极21另一端与调节螺母23相连，并通过导线27连接到调压器26。装置的电极21为双电极，置于玻璃管22中；电极21与玻璃管22均呈“L”型弯折状，弯折角度90° 180°，电极2尖端成圆锥状；电极2靠近尖端一段为链条状；旋转调节螺母23，电极21上下移动，力通过链条状电极21传导到电极尖端，实现电极21尖端距离的变化。电极21的具体结构见附图4。调节螺母23向上或向下旋转一圈，竖直方向上移动的距离为0.5mm，即调节螺母23的螺距为0.5mm,因此，调节螺母23旋转一圈，电极21水平间距变化为0.5mmXcos电极
弯折角。电极21和玻璃管22之间设置有一层软橡胶29。玻璃器皿20的一个面设置有放大镜25，便于观察试验现象。导气管28的作用为向玻璃器皿20内充、放试验气体。三)液体高压实验装置技术方案
该装置的结构包括电极31，调压器39、连接电极31至调压器39的导线40、盛液体器皿37，电极31的端头置于盛液体器皿37内；其特征是，在盛液体器皿36外设置有玻璃外罩30 ;电极31设为双电极，形状呈弯折状，双电极端头均成圆锥状，在双电极端尾各连接有一滑移片33 ;在玻璃外罩30顶部开设有滑移槽32，双电极端尾各自连接的滑移片33嵌在滑移槽32上；连接电极31至调压器39的导线分别与滑移片33连接。各部分之间的连接见图5。玻璃外罩30的一个侧面设置有放大镜38。滑移槽32上设有刻度尺35。
玻璃外罩30的侧面设置有把手41，方便拿起玻璃外罩38。(二)智能检测平台方案
智能检测平台包括设置于铅房顶部的电动滑轮42以及电动滑轮移动的导轨43以及挂在电动滑轮42上的样品台44。样品台44的结构如附图6所示。(三)实验控制平台方案
实验控制平台包括位于铅房外的遥控装置(45)，位于铅房内部对称分布的监控摄像头(46 )以及位于铅房外的监控屏幕(47 )，位于铅房外的服务器(48 )及X射线电力设备特征数据库软件。一种多功能、智能化X射线实验室的总布置如图7所示。本发明射线机移动装置和样品承载装置的实施方式
选取高强度合金钢作为螺纹支撑杆10和齿轮19的加工原料，轻型合金钢作作为系统其它部件的加工原料。射线机移动装置的加工。在遥控小车上安装射线机固定筐4，筐的直径大于300mm,高度大于200mm，壁厚大于1_，电缆引出口 5的直径大于15_，射线机固定筐4与遥控车底板I接触部分采用弧形连接，并用对称的4个螺钉6固定。如附图1所示。样品承载装置的加工。样品台顶面开圆口，取下的材料作为样品装载台7 ;样品移动平台长0.5nT2m,宽0.5nT2m,高0.5nT2m,样品台直径大于0.4m,螺纹支撑杆10的长度
0.5nT2m ;底部脚轮8可锁死，利用螺钉将其固定在底部；电动机12上装有皮带，皮带和齿轮19连接；控制模块18可以控制电动机12的转速，遥控装置45可以远程操作控制模块18，进而操作电动机12的转速；在样品装载台7上，以样品台为圆心，刻出一个深约Imm的箭形槽，并涂上鲜明的颜色，以此作为指针15 ;在圆口周围每隔1°亥Ij深约Imm的槽，并涂上鲜明颜色作为角度盘14 ;在平台内部焊接两块隔板18，隔板上开有螺纹槽，隔板的厚度大于1_。控制模块18装设在样品台的底部，可控制电动机12的转速以实现支撑螺纹杆10转动特定的角度和高度。装置如附图2、图6所示。气体高压实验装置的实施方式
一种用于气体高压试验的装置，主要用于实验室气体高压实验，如SF6气体的高压试验。该装置的结构包括玻璃器皿20，电极21，玻璃管22，调节螺母23，橡皮塞24，放大镜25，调压器26、导线27、导气管28和软橡胶29，各部分之间的连接关系见图3。玻璃器皿20 口上设置有橡皮塞24，玻璃管22和导气管28插入橡皮塞24，并深入到玻璃器皿20中，玻璃管22内设置有金属电极21，导气管28 —端设置有橡皮塞24。电极21尖端处于玻璃器皿20中，电极21另一端与调节螺母23相连，并通过导线27连接到调压器26。装置的电极21为双电极，置于玻璃管22中；电极21与玻璃管22均呈“L”型弯折状，弯折角度90° 180°，电极21尖端成圆锥状；电极21靠近尖端一段为链条状；旋转调节螺母23，电极21上下移动，力通过链条状电极21传导到电极尖端，实现电极21尖端距离的变化。电极21的具体结构见附图4。调节螺母23向上或向下旋转一圈，竖直方向上移动的距离为0.5mm,即调节螺母23的螺距为0.5mm,因此，调节螺母23旋转一圈，电极21水平间距变化为0.5mmXcos电极
弯折角。
电极21和玻璃管22之间设置有一层软橡胶29。玻璃器皿20的一个面设置有放大镜25，便于观察试验现象。导气管28的作用为向玻璃器皿20内充、放试验气体。试验时，拔开导气管28 口的橡皮塞24，向玻璃器皿20内充入试验气体。充气完毕，将橡皮塞24堵住。调整好电极21间距后，将导线27—端接到调节螺母23，另一端接到调压器26。试验过程中，可操作调压器28调节电压，研究不同电压情况下气体的高压试验性能；也可旋转调节螺母23来调整电极21的间距，研究不同电极21间距下，试验气体的高压试验性能。另外，在开展X射线照射环境下，不同电压、不同电极间距的高压性能试验时，可将调压器26放置在铅房外面，通过在放大镜25前放置监控摄像头来记录试验现象。两次试验间，调节电极21间距时，利用绝缘扳手来旋转调节螺母23。待试验完毕后，拔开导气管28的橡皮塞24，取走经过高能X射线照射以及高压放电的气体，进行化学成分和绝缘性能的分析。液体高压实验装置的实施方式
该装置主要用于实验室液体高压实验，如绝缘油的高压实试验。该装置的结构包括玻璃外罩30，电极31，滑移槽32，滑移片33，接线端34，刻度尺35，接地端36，盛液体器皿37，放大镜38，调压器39，导线40和把手41。各部分之间的连接关系见图5。电极31的结构为双电极，呈弯折状，其尖端均成圆锥状。双电极与分别滑移片33相连，通过滑移片的移动，可以改变电极33之间的距离。玻璃外罩30顶部设置有滑移槽32，滑移槽边缘设置有刻度尺35，可据此测量电极31移动的距离。玻璃外罩30的一个侧面设置有放大镜38，便于观察试验现象。电极31为金属材料，滑移片33和把手41为绝缘材料。试验时，在盛液体器皿37中注入待测试的液体。握住把手41，将玻璃外罩30拿起后，罩在盛液体器皿37上，使盛液体器皿37位于放大镜38的视场中央。调整电极31的间距，使其没入盛液体器皿37中。利用导线40分别将接线端34和接地端36接到相应位置。通电后，进行试验。试验过程中，可操作调压器39调节电压，研究不同电压情况下液体的高压试验性能；也可调节电极31的间距，研究不同电极31间距下，试验液体的高压试验性能。另外，在开展X射线照射环境下，不同电压、不同电极间距的高压性能试验时，可将调压器39放置在铅房外面，通过在放大镜38前放置监控摄像头46来记录试验现象。值得注意的是，移动装置的滑移片33时，应使用绝缘棒。智能检测平台的实施方式
智能检测平台结构包括设置于铅房顶部的电动滑轮42以及电动滑轮移动的导轨43以及挂在电动滑轮42上的样品移动平台44。电动滑轮42设置于实验室智能检测区顶部，其控制线连到铅房外面的遥控装置45上；导轨43设置在智能检测区顶部。智能检测区的样品移动平台44由四根等长钢绳49悬挂于电动滑轮42上，保持水平。实验控制平台的实施方式
实验控制平台包括位于铅房外、试验控制区的遥控装置45，位于铅房内部对称分布的监控摄像头46以及位于铅房外试验控制区内的监视屏幕47、服务器48及X射线电力设备特征数据库。遥控装置45与电动滑轮42、铅门、射线机移动装置、基础实验区的样品承载装置连接。监视屏幕47与遥控装置45设置在靠近的地方，便于监视和控制射线机、样品的移动。
权利要求
1.一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，其特征是，由位于铅房内的基础实验平台、智能检测平台以及位于铅房外的实验控制平台构成；其中: (I)基础实验平台分别设置有射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置；(2)智能检测平台设置有样品移动装置；(3)实验控制平台分别设置有遥控装置、监视装置和数据库中心。
2.根据权利要求1所述的一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，其特征是: (1)位于基础实验平台的射线机承载装置包括遥控车和设置在遥控车上的射线机固定筐以及固定筐上的电缆引出口、固定固定筐的螺钉； (2)样品承载装置包括设置在顶部的样品装载台、设置在样品装载台上的指针、支撑样品装载台的螺纹支撑杆、外壳、套在螺纹支撑杆上并位于外壳上方的角度盘、设置在外壳内腔并套在螺纹支撑杆上的两层隔板、分别设置在外壳内腔底部的电动机和控制模块，套在螺纹支撑杆上的并与电动机输出齿轮啮合的传动齿轮、设置在外壳底部的脚轮、在外壳上开设有导线引出孔和铭牌；在样品台顶面和下层隔板上设置有螺纹孔，以配合螺纹支撑杆的运动； (3 )气体高压试验装置包括玻璃器皿、尖端置于玻璃器皿内的双电极、套在一端电极上的玻璃管、套在另一端电极上的软橡胶、在双电极顶端的设置的调节螺母、双电极通过导线连接的调压器、设置在玻璃器皿口上的橡皮塞、插入橡皮塞的导气管、封盖导气管上端口的橡皮帽、位于玻璃器皿内的放大镜； (4)液体高压试验装置包括:盛液体器皿、玻璃外罩、形状呈弯折状且端头为圆锥形正负呈对称结构的双电极，在双电极端尾各连接有一滑移片，两滑移片嵌在玻璃外罩顶部开设的滑移槽上；连接电极至调压器的导线分别与滑移片连接；在滑移槽两侧的玻璃外罩上刻有标尺刻度；并在盛液体器皿设有放大镜。
3.根据权利要求1所述的一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，其特征是:智能检测平台的样品移动装置包括悬挂在电动滑轮上的样品台以及装设于铅房顶部、供电动滑轮移动的导轨。
4.根据权利要求1所述的一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，其特征为:实验控制平台的遥控装置位于铅房外，用于控制铅房内的射线机承载装置、样品承载装置、电动滑轮的移动和铅门的开关；监视装置包括位于铅房内部对称分布的监控摄像头以及位于铅房外的监控屏幕；数据库中心包括服务器以及X射线电力设备特征数据库。
全文摘要
一种多功能、智能化X射线实验室及其装置，由位于铅房内的基础实验平台、智能检测平台以及位于铅房外的实验控制平台构成；其中(1)基础实验平台分别设置有射线机承载装置、样品承载装置、气体高压试验装置和液体高压试验装置；(2)智能检测平台设置有样品移动装置；(3)实验控制平台分别设置有遥控装置、监视装置和数据库中心。本发明不仅可以开展X射线相关的基础实验研究，还可以进行设备的智能化检测，具有实验、检测环境安全，设备检测效率高的显著优点。
文档编号G01N23/00GK103175853SQ20131006836
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者刘荣海, 吴章勤, 艾川, 王进, 杨迎春, 利佳, 孙成刚, 许宏伟, 李志翔, 郑欣, 唐利辉, 杨鹏, 孙晋明, 周静波, 何智华, 罗传旭 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 云南电网公司技术分公司