复合绝缘子的超声波检测方法及自动旋转探伤装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合绝缘子的超声波检测方法及自动旋转探伤装置，检测方法包括：将探头与被测复合绝缘子的检测面耦合；用探头向检测面发射超声波，在检测面上进行扫查；检测检测面的首次反射波，若其相位极性与无缺陷的复合绝缘子的相应区域的首次反射波的相位极性相反，则判定检测面具有缺陷。本发明利用超声波回波的相位特征来对复合绝缘子的内部缺陷进行定位检测，可以判断复合绝缘子由于质量不佳、运行环境恶劣而导致的脱粘、内部碳化通道、异常发热等常见缺陷；可区分直径在3mm以上的复合绝缘子内部缺陷；具有检测速度快、准确性高、成本低廉、对复合绝缘子无损伤等优点，适用于产品的出厂检测与运行部门的定期抽检，具有极高的推广价值。
【专利说明】复合绝缘子的超声波检测方法及自动旋转探伤装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合绝缘子的检测【技术领域】，尤其涉及一种复合绝缘子的超声波检测 方法及自动旋转探伤装置。
【背景技术】
[0002] 复合绝缘子，由于其质量轻，污闪性能好，不易破损等特点，逐渐取代传统的玻璃 与电瓷绝缘子，被大量应用在电力系统中。作为电网的关键性设备，复合绝缘子运行的稳定 性与可靠性直接影响了整个电网的安全。现有的运行经验表明，虽然复合绝缘子整体运行 情况良好，但是仍有部分复合绝缘子出现事故。为了有效避免复合绝缘子出现及其严重的 故障，造成巨大的经济损失，早期无损监测手段必不可少。
[0003] 超声检测是应用最广泛的无损检测技术，具有检测速度快，对设备损伤小，定位精 确等优点。其基本原理是利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）处的反射 和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收 探头接收从界面（缺陷或本底）处反射回来的超声波（反射法）或透过被检件后的透射波 (透射法），以此检测被检件内部是否存在缺陷，并对缺陷状况进行定位、定性与定量判断。
[0004] 对于复合绝缘子内部可能存在的缺陷，其一般垂直于超声波的入射方向，因此利 用超声波对复合绝缘子进行无损检测从原理上是非常适合的。
[0005]目前，国内针对复合绝缘子的超声波检测方法主要是利用回波的幅值与能量来进 行探伤。例如：
[0006] 方法一：采用射频幅度法检测复合绝缘子护套和芯棒的粘接界面，将超声探伤波 形幅度与粘接良好波形幅度对比，从而判断复合绝缘子护套与芯棒界面是否脱粘良好。
[0007] 方法二：利用复合绝缘子第二界面（芯棒与护套界面）的特征回波来表征粘接情 况，脱粘时第二界面特征回波能量比粘接良好时的第二界面特征回波能量较大。
[0008] 但是，对于运行的复合绝缘子，其表面情况复杂，通常存在不均匀的积污。并且，由 于构成复合绝缘子外套的硅橡胶材料为有机材料，在阳光，水分，电场的作用下不可避免的 会出现相对不均匀的老化现象。而幅值与能量判断方法易受复合绝缘子表面状态以及材料 本身老化情况的干扰，极易造成误判。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种复合绝缘子的超声波检测方法及自动旋转探伤装置， 利用超声波回波的相位特征来对复合绝缘子的内部缺陷进行定位检测，消除复合绝缘子复 杂的表面状态及材料本身老化情况对检测产生的不良影响，降低误判率。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0011] 一种复合绝缘子的超声波检测方法，包括：
[0012] 将探伤设备的探头定位于被测复合绝缘子的检测面的上方；
[0013] 将探伤设备的探头与被测复合绝缘子的检测面耦合；
[0014] 用所述探头向被测复合绝缘子的检测面发射超声波，在所述检测面上进行扫查；
[0015] 检测被测复合绝缘子的检测面的首次反射波，若其相位极性与无缺陷的复合绝缘 子的相应区域的首次反射波的相位极性相反，则判定被测复合绝缘子的检测面具有缺陷。
[0016] 优选地，所述探头采用弧面超声探头。
[0017] 优选地，在检测过程中，所述探头的中心轴线垂直于所述被测复合绝缘子的检测 面。
[0018] 优选地，在检测过程中，所述探头与被测复合绝缘子的检测面的竖直距离为 l-2mm〇
[0019] 优选地，在所述探头与被测复合绝缘子的检测面的间隙内充满水。
[0020] 一种超声波自动旋转探伤装置，包括：电气控制机构、转轮机构、探伤设备以及扫 查机构；
[0021] 所述电气控制机构，用于手动或者自动控制转轮机构转动，以带动被测复合绝缘 子以其芯棒为转轴进行旋转；
[0022] 所述探伤设备，具有探头，通过探头向被测复合绝缘子的检测面发射超声波并检 测该检测面的首次反射波的相位极性；
[0023] 所述扫查机构，用以升降所述探头，调整该探头与被测复合绝缘子的各个检测面 的距离。
[0024] 优选地，该装置还包括用于对所述探头进行定位的双滑轮定位结构，其固定装配 于扫查机构上，包括：安装支架、固定于安装支架上并呈水平间隔排列的第一滚轮和第二滚 轮；
[0025] 所述探头固定于安装支架上，探头的中心轴线垂直于第一滚轮和第二滚轮的中心 连线且该探头位于第一滚轮和第二滚轮的中间位置，探头的底面高于第一滚轮和第二滚轮 的底面。
[0026] 优选地，所述探头的底面与第一滚轮和第二滚轮的底面的竖直距离为l_2mm。
[0027] 优选地，在检测过程中，所述双滑轮定位结构通过扫查机构下降至被测复合绝缘 子的检测面之上，且第一滚轮和第二滚轮的底面与检测面相接触。
[0028] 优选地，该装置还包括：
[0029] 托轮装置，用于对所述被测复合绝缘子进行支撑以使其呈水平状态；
[0030] 绝缘子水煮池，用于对所述被测复合绝缘子进行水煮实验。
[0031] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：
[0032] 1)由于缺陷区域与粘接良好区域的回波极性存在明显的差异，因而利用超声波回 波相位可以很好的判断复合绝缘子的内部缺陷；
[0033] 2)利用超声波回波相位法可以判断复合绝缘子由于质量不佳、运行环境恶劣而导 致的脱粘、内部碳化通道、异常发热等常见缺陷；
[0034] 3)利用超声波回波相位法可区分直径在3mm以上的复合绝缘子内部缺陷；
[0035] 4)相较于目前其他绝缘子检测方法，超声波回波相位法检测速度快，成本低廉，对 复合绝缘子无损伤，适用于产品的出厂检测与运行部门的定期抽检，具有极高的推广价值。
[0036] 5)利用双滑轮定位结构对探头进行定位，在检测时可直接下降滚轮使其轻压复合 绝缘子的表面，从而保证探头垂直于复合绝缘子表面且距离保持不变，有效保证了检测的 准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 图1为本发明实施例中超声波在异质界面反射示意图；
[0038] 图2为本发明实施例中双滑轮定位结构的结构示意图；
[0039] 图3为本发明实施例中弧面探头的结构示意图；
[0040]图4为本发明实施例中超声波自动旋转探伤装置的结构示意图；
[0041] 图5为本发明实施例中复合绝缘子的超声波检测方法流程图；
[0042] 图6为本发明实施例中对标准试样不同孔径的检测结果。
【具体实施方式】
[0043] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0044] 本发明中，基于超声波回波相位特征的复合绝缘子检测方法的基本原理如下所 述。
[0045] 如图1所示，在硅橡胶与芯棒粘接良好的界面上，超声波的反射在介质a(硅橡胶） 和介质b(芯棒）的界面上发生；在硅橡胶与芯棒存在脱粘等现象的界面上，超声波的反射 在介质a(硅橡胶）和介质c(空气）的界面上发生。
[0046] 声压反射率的计算公式如下
【权利要求】
1. 一种复合绝缘子的超声波检测方法，其特征在于，该方法包括： 将探伤设备的探头定位于被测复合绝缘子的检测面的上方； 将所述探头与被测复合绝缘子的检测面耦合； 用所述探头向被测复合绝缘子的检测面发射超声波，在所述检测面上进行扫查； 检测被测复合绝缘子的检测面的首次反射波，若其相位极性与无缺陷的复合绝缘子的 相应区域的首次反射波的相位极性相反，则判定被测复合绝缘子的检测面具有缺陷。
2. 如权利要求1所述的复合绝缘子的超声波检测方法，其特征在于，所述探头采用弧 面超声探头。
3. 如权利要求1所述的复合绝缘子的超声波检测方法，其特征在于，在检测过程中，所 述探头的中心轴线垂直于所述被测复合绝缘子的检测面。
4. 如权利要求3所述的复合绝缘子的超声波检测方法，其特征在于，在检测过程中，所 述探头与被测复合绝缘子的检测面的竖直距离为1_2_。
5. 如权利要求4所述的复合绝缘子的超声波检测方法，其特征在于，在所述探头与被 测复合绝缘子的检测面的间隙内充满水。
6. -种超声波自动旋转探伤装置，其特征在于，该装置包括：电气控制机构、转轮机 构、探伤设备以及扫查机构； 所述电气控制机构，用于手动或者自动控制转轮机构转动，以带动被测复合绝缘子以 其芯棒为转轴进行旋转； 所述探伤设备，具有探头，通过探头向被测复合绝缘子的检测面发射超声波并检测该 检测面的首次反射波的相位极性； 所述扫查机构，用以升降所述探头，调整该探头与被测复合绝缘子的各个检测面的距 离。
7. 如权利要求6所述的超声波自动旋转探伤装置，其特征在于，该装置还包括用于对 所述探头进行定位的双滑轮定位结构，其固定装配于扫查机构上，包括：安装支架、固定于 安装支架上并呈水平间隔排列的第一滚轮和第二滚轮； 所述探头固定于安装支架上，探头的中心轴线垂直于第一滚轮和第二滚轮的中心连线 且该探头位于第一滚轮和第二滚轮之间的中间位置，探头的底面高于第一滚轮和第二滚轮 的底面。
8. 如权利要求7所述的超声波自动旋转探伤装置，其特征在于，所述探头的底面与第 一滚轮和第二滚轮的底面的竖直距离为1_2_。
9. 如权利要求8所述的超声波自动旋转探伤装置，其特征在于，在检测过程中，所述双 滑轮定位结构通过扫查机构下降至被测复合绝缘子的检测面之上，且第一滚轮和第二滚轮 的底面与检测面相接触。
10. 如权利要求6至9任一所述的超声波自动旋转探伤装置，其特征在于，该装置还包 括： 托轮装置，用于对所述被测复合绝缘子进行支撑以使其呈水平状态； 绝缘子水煮池，用于对所述被测复合绝缘子进行水煮实验。
【文档编号】G01N29/04GK104458907SQ201410546655
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】罗兵, 张福增, 廖一帆, 王国利, 詹红庆, 丁旭升, 谭中慧 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司