用于特高压站GIS设备缺陷检测的移动式高能射线装置的制作方法

用于特高压站gis设备缺陷检测的移动式高能射线装置
技术领域
1.本实用新型涉及高压输电设备的缺陷检测技术领域，尤其涉及特高压站gis设备缺陷检测，具体涉及用于特高压站gis设备缺陷检测的移动式高能射线装置。


背景技术：

2.gis设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。gis不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比，gis的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
3.高压配电装置的型式有三种：第一种是空气的常规配电装置，简称ais。其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式。葛洲坝电厂采用的即是这种型式。第二种是混合式配电装置，简称h－gis。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体开关装置。第三种是六氟化硫气体全封闭配电装置。其英文全称gas—instulated switchgear，简称gis。
4.gis是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%～40%，但gis也有其固有的缺点，由于sf6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、子老化等因素影响，都可能导致gis内部闪络故障。gis的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件多。
5.传统的gis诊断方法用物理和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障例如利用振动、声、光、热、电、磁、射线、化学等多种手段，观测其变化规律和特征，用以直接检测和诊断故障。这种方法形象、快捷、十分有效，但只能检测部分故障。利用机械振动法检测局部放电，是一种不停电的监测技术。其基本原理是一旦有局部放电发生，就会产生振动，在设备外壁安装声震采集装置来检测声音、振动。但是这种方法需采集不同位置需要不停地拆卸固定采集装置，该检测方法获取的数有时还需辅助x射线来进一步判断故障类型。gis 管网复杂，距地较高，对人员依赖性强，效率低，操作复杂，有一定的局限性。
6.近年来出现了超声波可视化检测局放、机械振动等故障的新兴技术，检测装置仅需对准被测对象，无需直接接触，即可在显示屏幕上观察到异常噪声点，快速确定故障位置。是一种便捷、高效的检测手段。但是该技术目前仅可显示故障位置，无法判断故障类型。
7.x射线检测作为一种高效、无损、可视化的检测手段近年来在电网运维检修作业中被广泛应用，但是gis由于管道直径较大，内部电器元件组成结构复杂，常规射线检测装置操作摆放费时费力，且一次调整固定只满足单一角度拍摄，对准确判别内部是否存在缺陷具有一定的局限性，检测效率低下。
8.为了解决gis这种大尺寸设备的检测，需要一种能够灵活移动，快速对准的高能x射线检测装置对其进行检测，避免因gis故障引起的电力事故。


技术实现要素：

9.为了解决特高压gis设备缺陷检测不便的问题，本技术提供用于特高压站gis设备缺陷检测的移动式高能射线装置，用于对现有特高压电站的gis设备进行带电缺陷检测，通过悬臂机构端头安装的探测器和位于悬臂机构根部位置的x射线机形成相互对准的位置，免除了现有的x射线检测过程中，由于gis体积较大，容易将探测器遮挡，使得x射线机与探测器对准需要花费较多时间，并且获得的x光片质量不高，容易出现漏检和重复检测的问题。
10.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
11.用于特高压站gis设备缺陷检测的移动式高能射线装置，包括用于安装控制机构的底座，所述底座底部四角位置均安装有用于转向和移动的滚轮机构，还包括转动设置在底座上的悬臂机构，所述悬臂机构的自由端转动安装有用于接收x射线机发射的x射线的探测器，所述x射线机安装在所述悬臂机构靠近底座的位置。
12.为了满足不同位置的gis检测，使得射线装置能够根据实际检测的环境进行调整，优选地，所述控制机构包括用于控制第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆伸缩的第一控制单元，所述悬臂机构包括相互铰接的第一支臂和第二支臂，以及与所述底座转动连接的支座，所述支座与第一支臂的下端铰接，第一伸缩杆分别与支座和第一支臂的上端铰接；所述第一支臂上端与第二支臂中部靠近第一支臂的位置铰接，所述第二伸缩杆的两端分别与第二支臂靠近第一支臂的端头和第一支臂的中部铰接，所述x射线机底部一端与所述支座铰接，另一端设置有用于控制所述x射线机随探测器上下俯仰的第三伸缩杆。
13.工作原理：
14.控制机构的第一控制单元用于控制第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的伸缩，从而改变悬臂机构的举升状态，从而实现对探测器水平位置高低进行调节，以适应安装在不同高度的gis设备检测。当探测器的水平位置发生变化后，此时x射线机的中心射线与探测器就不在垂直，甚至与探测器的有效探测区域不相交，那么就无法获得有效的x光片，此时则需要通过第一控制单元调节第三伸缩杆的伸缩，使得x射线机发生俯仰方向的角度调节，直到中心射线位于探测器中心位置为止。值得说明的是，伸缩杆只是通过伸缩改变结构状态的受力构件，当伸缩杆采用液压杆时，那么第一控制单元则为相应的液压控制单元；当伸缩杆采用电推缸时，那么第一控制单元则为相应的电控单元；当伸缩杆采用气动杆时，那么第一控制单元则为相应的空压控制单元；再者，亦可采用丝杆与丝套组合形成伸缩杆结构，现有技术中，只要符合本技术应用场景的现有伸缩机构，本领域技术人员均可在不付出创造性劳动的前提下即可获得，那么应当理解为本技术中所述的伸缩杆，即包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆。由于悬臂机构的初始状态和最终状态是可控的，以及x射线机的俯仰角度均由第一控制单元控制，因此，无需考虑探测器与x射线机的中心射线能否对准的问题，可以通过控制第一控制单元中控制第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的参数即可确定，因此，在本技术提供的高能射线装置中则可节省现有技术中，安装并对准x射线设备与探测器所需要花费的时间，从而提升检测效率。作为本技术的优选方案，亦可在第一支臂、第二支臂的铰接位置安装角度传感器，以及用于检测x射线机俯仰角度的角度传感器，可以通过实时采集传感器的角度信号对悬臂机构和x射线机的俯仰姿态进行进一步校正，进一步消除探测器和x射线机的空间对准误差；进一步地，还可以在x射线机上固定安
装与中心射线平行的激光头，当需要对gis 设备进行x射线检测时，将悬臂机构调整到合适位置，将此时拍摄的预定位置作为初始位置，伸长第一伸缩杆，使得整个悬臂机构向上抬起，再通过调整第三伸缩杆的长度，使得激光头的激光准确打在探测器对应位置，即表示当前状态下，x射线机的中心射线与探测器已然对准。值得说明的是，此时所述的对应位置是指当中心射线与探测器中心点对准时激光与探测器表面的交点位置，该交点位置并非探测器的中心，其原因在于，激光头具有物理结构和尺寸，在x射线机的射线发出的位置不可能达到与中心射线重合，中心射线与用于指示的激光始终存在一个距离，那么该距离就是探测器中心点与对应位置的距离。当然，由于探测器具有较大的物理尺寸，在实际检测应用中，及时稍有偏斜也并不会导致缺陷检测目的的不能实现，只是在x光片的完整度和清晰度上会有所降低。
15.为了进一步优化本技术结构，优选地，所述第二支臂自由端横向设置有用于铰接探测器的水平轴，所述水平轴上具有相对设置的两个第一锥齿轮，任一所述第一锥齿轮均驱动连接有固定安装在所述第二支臂侧壁上的第一伺服电机；所述水平轴上还转动设置有同时与两个所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮底部固定连接有所述探测器。
16.为了方便悬臂机构的自由转动，优选地，所述支座底部固定设置有转盘，所述转盘与设置在底座内的转向机构驱动连接，所述转向机构具有驱动电机和减速器，所述减速器的输出轴连接的驱动盘与所述转盘驱动连接。
17.为了提升本技术在现场的移动能力，达到单人操作即可完成区域gis设备的缺陷检测的目的，再进一步优选地，所述滚轮机构包括与所述底座可拆卸固定连接的轮毂支架，所述轮毂支架底部转动安装有用于安装齿形轮毂的u型叉臂，以及安装在轮毂支架上用于驱动齿形轮毂转动的驱动单元和驱动齿形轮毂转向的转向单元。
18.优选地，所述驱动单元包括安装在轮毂支架上的第二伺服电机，第二伺服电机输出轴上设置有第一驱动轮，第一驱动轮驱动连接有第一从动轮，与第一从动轮同轴设置的第一齿轮啮合有第二齿轮，与第二齿轮同轴设置的第三锥齿轮啮合有设置在齿形轮毂侧壁上的锥齿环。
19.再进一步优选地，所述转向单元包括设置在轮毂支架上的第三伺服电机，与第三伺服电机驱动连接的第二从动轮，与第二从动轮同轴设置的第三从动轮，第三从动轮驱动连接有第四从动轮，所述第四从动轮底部与所述u型叉臂固定连接且与所述轮毂支架转动连接。
20.有益效果：
21.本实用新型通过悬臂机构安装探测器与可以同角度俯仰配合的x射线机形成空间射线照准结构，不受现有的分体式x射线机在gis设备阻挡的前提下难以照准探测器的问题。同时，相较于现有的便携式x射线设备而言，可以有效避免因能量不够而无法有效穿透被检测的gis设备的问题。
22.本实用新型采用四个可以同时驱动和转向的滚轮机构，滚轮机构采用齿形轮毂能够在硬质和松散地表进行滚动行走，避免打滑，同时在齿形轮毂外还可以选择性安装防滑滚轮，适应于铺装路面的区域检测。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型结构轴测图。
25.图2是图1反向视觉结构轴测图。
26.图3是本实用新型对较低位置的gis设备进行检测的示意图。
27.图4是本实用新型对较高位置的gis设备进行检测的示意图。
28.图5是滚轮机构结构轴测图。
29.图6是图5另一视觉的结构轴测图。
30.图7是图5另一视觉的结构轴测图。
31.图中：1-滚轮机构；2-底座；3-转盘；4-支座；5-x射线机；6-第一支臂；7-第二支臂；8-第一伸缩杆；9-第二伸缩杆；10-第一伺服电机；11-第一锥齿轮；12-第二锥齿轮；13-探测器；14-第三伸缩杆；101-轮毂支架；102-第二伺服电机；103-第一驱动轮；104-第一从动轮；105-第一齿轮；106-第二齿轮；107-第三锥齿轮；108-锥齿环；109-齿形轮毂；110-u型叉臂；111-第三伺服电机；112-第二从动轮；113-第三从动轮；114-第四从动轮；115-防滑滚轮。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，本技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.此外，本技术的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
37.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.实施例1：
39.结合说明书附图1-图4所示用于特高压站gis设备缺陷检测的移动式高能射线装置，包括用于安装控制机构的底座2，所述底座2底部四角位置均安装有用于转向和移动的滚轮机构1，还包括转动设置在底座2上的悬臂机构，所述悬臂机构的自由端转动安装有用于接收x射线机5发射的x射线的探测器13，所述x射线机5安装在所述悬臂机构靠近底座2的位置。
40.为了满足不同位置的gis检测，使得射线装置能够根据实际检测的环境进行调整，优选地，所述控制机构包括用于控制第一伸缩杆8、第二伸缩杆9和第三伸缩杆14伸缩的第一控制单元，所述悬臂机构包括相互铰接的第一支臂6和第二支臂7，以及与所述底座2转动连接的支座4，所述支座4与第一支臂6的下端铰接，第一伸缩杆8分别与支座4和第一支臂6的上端铰接；所述第一支臂6上端与第二支臂7中部靠近第一支臂6的位置铰接，所述第二伸缩杆9的两端分别与第二支臂7靠近第一支臂6的端头和第一支臂6的中部铰接，所述x射线机5底部一端与所述支座4铰接，另一端设置有用于控制所述x射线机5随探测器13上下俯仰的第三伸缩杆14。
41.工作原理：
42.控制机构的第一控制单元用于控制第一伸缩杆8、第二伸缩杆9和第三伸缩杆14的伸缩，从而改变悬臂机构的举升状态，从而实现对探测器13水平位置高低进行调节，以适应安装在不同高度的gis设备检测。当探测器13的水平位置发生变化后，此时x射线机5的中心射线与探测器13就不在垂直，甚至与探测器13的有效探测区域不相交，那么就无法获得有效的x光片，此时则需要通过第一控制单元调节第三伸缩杆14的伸缩，使得x射线机5发生俯仰方向的角度调节，直到中心射线位于探测器13中心位置为止。值得说明的是，伸缩杆只是通过伸缩改变结构状态的受力构件，当伸缩杆采用液压杆时，那么第一控制单元则为相应的液压控制单元；当伸缩杆采用电推缸时，那么第一控制单元则为相应的电控单元；当伸缩杆采用气动杆时，那么第一控制单元则为相应的空压控制单元；再者，亦可采用丝杆与丝套组合形成伸缩杆结构，现有技术中，只要符合本技术应用场景的现有伸缩机构，本领域技术人员均可在不付出创造性劳动的前提下即可获得，那么应当理解为本技术中所述的伸缩杆，即包括第一伸缩杆8、第二伸缩杆9和第三伸缩杆14。由于悬臂机构的初始状态和最终状态是可控的，以及x射线机5的俯仰角度均由第一控制单元控制，因此，无需考虑探测器13与x射线机5的中心射线能否对准的问题，可以通过控制第一控制单元中控制第一伸缩杆8、第二伸缩杆9和第三伸缩杆14的参数即可确定，因此，在本技术提供的高能射线装置中则可节省现有技术中，安装并对准x射线设备与探测器所需要花费的时间，从而提升检测效率。作为本技术的优选方案，亦可在第一支臂6、第二支臂7的铰接位置安装角度传感器，以及用于检测x射线机5俯仰角度的角度传感器，可以通过实时采集传感器的角度信号对悬臂机构和x射线机5的俯仰姿态进行进一步校正，进一步消除探测器13和x射线机5的空间对准误差；进一步地，还可以在x射线机5上固定安装与中心射线平行的激光头，当需要对gis 设备进
行x射线检测时，将悬臂机构调整到合适位置，将此时拍摄的预定位置作为初始位置，伸长第一伸缩杆8，使得整个悬臂机构向上抬起，再通过调整第三伸缩杆14的长度，使得激光头的激光准确打在探测器13对应位置，即表示当前状态下，x射线机5的中心射线与探测器13已然对准。值得说明的是，此时所述的对应位置是指当中心射线与探测器13中心点对准时激光与探测器表面的交点位置，该交点位置并非探测器13的中心，其原因在于，激光头具有物理结构和尺寸，在x射线机5的射线发出的位置不可能达到与中心射线重合，中心射线与用于指示的激光始终存在一个距离，那么该距离就是探测器13中心点与对应位置的距离。当然，由于探测器13具有较大的物理尺寸，在实际检测应用中，及时稍有偏斜也并不会导致缺陷检测目的的不能实现，只是在x光片的完整度和清晰度上会有所降低。图3和图4分别示出了本实施例在对不同高度位置的gis设备检测的状态示意。
43.实施例2：
44.为了进一步优化本技术结构，在实施例1的基础上，进一步结合说明书附图1-图4所示，所述第二支臂7自由端横向设置有用于铰接探测器13的水平轴，所述水平轴上具有相对设置的两个第一锥齿轮11，任一所述第一锥齿轮11均驱动连接有固定安装在所述第二支臂7侧壁上的第一伺服电机10；所述水平轴上还转动设置有同时与两个所述第一锥齿轮11啮合的第二锥齿轮12，所述第二锥齿轮12底部固定连接有所述探测器13。
45.当探测器13需要俯仰调节时，只需要同步调整两端设置的第一锥齿轮11即可，当需要对探测器13进行纵向偏转时，通过反向驱动两端设置的第一锥齿轮11即可实现，至此，本实施例提供了探测器13的双轴调节，能够适应更多场景的gis设备检测。
46.为了方便悬臂机构的自由转动，所述支座4底部固定设置有转盘3，所述转盘3与设置在底座2内的转向机构驱动连接，所述转向机构具有驱动电机和减速器，所述减速器的输出轴连接的驱动盘与所述转盘3驱动连接，图中未示出。
47.实施例3：
48.结合说明书附图5-图7所示，为了提升本技术在现场的移动能力，达到单人操作即可完成区域gis设备的缺陷检测的目的，本实施例中，所述滚轮机构1包括与所述底座2可拆卸固定连接的轮毂支架101，所述轮毂支架101底部转动安装有用于安装齿形轮毂109的u型叉臂110，以及安装在轮毂支架101上用于驱动齿形轮毂109转动的驱动单元和驱动齿形轮毂109转向的转向单元。
49.所述驱动单元包括安装在轮毂支架101上的第二伺服电机102，第二伺服电机102输出轴上设置有第一驱动轮103，第一驱动轮103驱动连接有第一从动轮104，与第一从动轮104同轴设置的第一齿轮105啮合有第二齿轮106，与第二齿轮106同轴设置的第三锥齿轮107啮合有设置在齿形轮毂109侧壁上的锥齿环108。
50.再进一步地细化结构设置，所述转向单元包括设置在轮毂支架101上的第三伺服电机111，与第三伺服电机111驱动连接的第二从动轮112，与第二从动轮112同轴设置的第三从动轮113，第三从动轮113驱动连接有第四从动轮114，所述第四从动轮114底部与所述u型叉臂110固定连接且与所述轮毂支架101转动连接。作为可选方案之一，所述齿形轮毂109外周侧可拆卸固定安装有防滑滚轮115。
51.结合附图5-图7所示，齿形轮毂109和/防滑滚轮115由第二伺服电机102驱动，当需要转向时，有第三伺服电机111驱动，由于本实施例采用的是四个滚轮机构1的转动/转向同
步进行，并非现有的前轮转向，后轮从动的设计，加之，由于设备整体重量在300-500kg且为同时、同步转向，因此可以忽略转向时各齿形轮毂109和/防滑滚轮115之间的差速问题。
52.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。