一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置及其应用的制作方法

本发明属于碳纤维复合材料芯棒的无损检测领域，具体涉及一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置其应用。

背景技术：

碳纤维复合材料导棒是用于电力传输领域的高压导线的重要材料，由于自身强度、刚度和环境适应性比较强等优点，可以在很大程度上减少远距离杆塔之间的输电线弧垂变形，同时其自身质量较轻、抗腐蚀能力强，故可作为钢芯的替代品，在输电领域有广阔的应用前景。

碳纤维复合材料芯棒在输电线路上的应用有明显优势，但是也存在弊端。碳纤维复合材料会在承受一定载荷作用下产生脆性断裂，使得芯棒表面或内部损伤，严重者会使得芯棒断裂，也有的在施工架线过程中因施工或其他原因使得芯棒受损，从而产生对输电线路的安全隐患。

现有技术中常用的高压输电线为多层结构，碳纤维复合材料芯棒外部有较厚的铝质绞线，一旦线路架设完成，芯棒将被铝绞线包裹，因此若芯棒出现一定问题，从外部很难发现。同时，若碳纤维复合材料芯棒断裂，则杆塔两端的作用力和输电线的自重载荷将全部受力于铝绞线上，使其内应力增加。芯棒是否断裂在绞线外部无法明显观察到，但铝绞线因为承受所有的作用力及自重载荷，再加上自然条件下的额外载荷，很容易产生弧垂、蠕变甚至断裂。

目前国内外对于这种多层高压电输电线的检测研究和手段很少，很难满足高压输电线工作安全稳定、故障及时发现并反馈的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、高效、环保的用于碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置。

本发明还要解决的技术问题是提供上述碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置，绝缘轨道式夹具、超声工作台、测距仪；所述的绝缘轨道式夹具为底面开口的中空盒体，所述盒体内设有若干用于夹持碳纤维复合材料芯棒的轮轨，所述超声工作台设置于盒体底面的上方，所述测距仪设置于盒体的侧面，所述的超声工作台包括可伸缩超声探头、耦合剂盒、波速计算模块、发信模块。所述的超声工作台是现有技术中已有的超声控制装置。

作为优选，所述的轮轨的数量为4个，所述轮轨呈对角线设置在绝缘轨道式夹具内部。轮轨的数目并不限于4个，轮轨的设置方法也不限制为对角线设置，只要能夹紧输电线即可。

作为优选，所述中空盒体长10cm、宽15cm、高15cm。

作为优选，所述可伸缩超声波探头长15mm，宽10mm，高8mm，发射频率为5mhz的表面波。

作为优选，所述轮轨为球型轮，所述球型轮直径为2cm。

作为优选，所述轮轨包括上部轮轨和下部轮轨，所述的下部轮轨设置在绝缘轨道式夹具底面的开口处，所述的下部轮轨通过轮轨松紧装置与绝缘轨道式夹具连接。通过拧紧或松弛松紧装置可以控制绝缘轨道式夹具底面开口的大小，从而能将本发明安装到输电线上，开口宽度的可调节范围为2～8cm

作为优选，所述的测距仪为红外测距仪，精度为2mm。

一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测方法，包括如下步骤：

(1)安装碳纤维复合材料芯棒在线检测装置，控制一组碳纤维复合材料芯棒在线检测装置的轮轨夹紧输电线，在间距10m处固定另一组碳纤维复合材料芯棒在线检测装置夹紧输电线，两组碳纤维复合材料芯棒在线检测装置的测距仪相对设置；

(2)控制超声工作台下放超声探头并穿过耦合剂盒，使超声波探头贴合铝绞线，记录超声波传播时间t并计算得到波速v；

(3)将两组装置移动至下一测试点重复以上步骤进行检测；

(4)比对各处波速值vi(i＝1,2,3……)，若某段处波速数值明显偏低于整体平均波速，则认为该区段为芯棒可疑断裂位置；

(5)结束检测，回收装置。

有益效果：

本发明公开了一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置及其应用，避免了传统方法中的试验重复和资源浪费，提高了试验效率，节约了研究成本，更为高效、环保、易于操作。同时，本发明可简易判断碳纤维复合材料芯棒断裂的位置并在线监测及时反馈，实用性强、易于推广，可广泛应用于碳纤维复合材料芯棒的无损检测领域。

附图说明

图1为本发明安装于铝绞线上的轴向截面示意图。

图2为一套两组装备搭载于铝绞线上的检测示意图。

图1～2中，1、碳纤维复合材料芯棒；2、铝绞线；3、绝缘轨道式夹具；4、超声工作台；5、可伸缩超声波探头；6、耦合剂盒；7、轮轨；8、轮轨松紧装置；9、测距仪。

具体实施方式

现结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。这些附图均为简化的示意图，描述也只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

某50mjrlx/t-460复合导线芯棒的在线无损检测，其操作步骤如下：

第一步、安装碳纤维复合材料芯棒在线检测装置，松开轮轨7的轮轨松紧装置8，将绝缘轨道式夹具人工地架于铝绞线上，控制开口宽度40mm以夹紧输电线，同时缩紧下部轮轨使整体设备可在铝绞线2上移动，如图1所示。使用测距仪9在间距10m处用同样方法固定另一组装备夹紧输电线，如图2所示；

第二步、控制超声工作台下放可伸缩超声探头5通过耦合剂盒6，并贴合铝绞线2，记录超声波传播时间t并计算得到波速v；

第三步、将两组装置移动至下一10m测试区段重复以上步骤进行检测、记录、计算；

第四步、比对各处波速值v1，v2，v3，v4，v5，，波速数值偏小处所对应的区段即为该50mjrlx/t-460复合导线芯棒的断裂可疑处；

第五步、结束检测，回收装置。

实施例2

某150mjrlx/t-460复合导线芯棒的在线无损检测，其操作步骤如下：

第一步、安装碳纤维复合材料芯棒在线检测装置，松开轮轨7的轮轨松紧装置8，将绝缘轨道式夹具人工地架于铝绞线2上，控制开口宽度40mm以夹紧输电线，同时缩紧下部轮轨使整体设备可在铝绞线上移动，如图1所示。使用红外测距仪在间距10m处用同样方法固定另一组装备夹紧输电线，如图2所示；

第二步、控制超声工作台下放可伸缩超声探头5通过耦合剂盒6，并贴合铝绞线2，记录超声波传播时间t并计算得到波速v；

第三步、将两组装置移动至下一10m测试区段重复以上步骤进行检测、记录、计算；

第四步、比对各处波速值vi(i＝1,2,3，……15)，波速数值偏小处所对应的区段即为该150mjrlx/t-460复合导线芯棒的断裂可疑处；

第五步、结束检测，回收装置。

实施例3

某50maccc/tw复合导线芯棒的在线无损检测，其操作步骤如下：

第一步、安装碳纤维复合材料芯棒在线检测装置，松开轮轨7的轮轨松紧装置8，将绝缘轨道式夹具人工地架于铝绞线2上，控制开口宽度20mm以夹紧输电线，同时缩紧下部轮轨使整体设备可在铝绞线上移动，如图1所示。使用红外测距仪在间距10m处用同样方法固定另一组装备夹紧输电线，如图2所示；

第二步、控制超声工作台下放可伸缩超声探头5通过耦合剂盒6，并贴合铝绞线2，记录超声波传播时间t并计算得到波速v；

第三步、将两组装置移动至下一10m测试区段重复以上步骤进行检测、记录、计算；

第四步、比对各处波速值v1，v2，v3，v4，v5，，波速数值偏小处所对应的区段即为该50maccc/tw复合导线芯棒的断裂可疑处；

第五步、结束检测，回收装置。