x射線數(shù)字成像dr檢測技術(shù)在gis設(shè)備可視化無損檢測中的應(yīng)用

x射線數(shù)字成像dr檢測技術(shù)在gis設(shè)備可視化無損檢測中的應(yīng)用

現(xiàn)代能源系統(tǒng)正在向大型電網(wǎng)、大型機組、超高壓和大型功率的方向發(fā)展。為了保證能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，它對能源設(shè)備的安全運行也有更高的要求。GIS設(shè)備是電網(wǎng)設(shè)備中變電與輸電的重要設(shè)備,GIS設(shè)備的安全運行關(guān)乎整個電網(wǎng)設(shè)備的正常運行。GIS設(shè)備內(nèi)部任何故障與缺陷的存在都可能影響設(shè)備整體性能,甚至造成所轄局部地區(qū)乃至全部地區(qū)的停電。在設(shè)備發(fā)生故障之前,如有檢測手段對其內(nèi)部缺陷位置、性質(zhì)及程度進行檢測、可視化和分析診斷,就顯得尤為重要。對電氣設(shè)備進行X射線可視化無損檢測是近年發(fā)展起來的,鑒于其成像速度快、圖像質(zhì)量好、缺陷特征明顯等特點在工業(yè)檢測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前X射線在電氣設(shè)備的檢測中應(yīng)用還是比較少,但是基于X射線檢測的多種優(yōu)點使其在電氣設(shè)備無損檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。目前X射線檢測技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備的無損檢測中主要應(yīng)用于GIS變電站的罐式斷路器、變壓器、母線、電流和電壓互感器、隔離開關(guān)等重要電氣設(shè)備的內(nèi)部缺陷檢測中。由于X射線檢測在電氣設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用時間還比較短,目前還沒有一個統(tǒng)一的現(xiàn)場操作規(guī)程、統(tǒng)一的X射線機參數(shù)選擇標準、統(tǒng)一的X射線圖像處理方法和完整的X射線圖像處理系統(tǒng)。本文就是針對X射線檢測技術(shù)在電氣設(shè)備中應(yīng)用時曝光量選擇的討論。1適當降低透照強度DR檢測技術(shù)是云南電網(wǎng)在世界上率先應(yīng)用于電網(wǎng)設(shè)備的無損檢測中。DR技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)設(shè)備時,檢測過程中各種參數(shù)的選擇沒有一個統(tǒng)一的標準。檢測過程中檢測人員往往采取電壓等級、電流等級由高到低的順利依次對設(shè)備進行透照,這樣不僅浪費了大量的檢測時間,不利于對變電站GIS設(shè)備的普測,也增加射線機工作時間,縮短了射線機的使用壽命。同時,由于X射線對人體有害,長時間的透照也會對檢測人員和變電站工作人員產(chǎn)生危害,這就要求在進行X射線檢測時盡量減少透照的時間與透照強度。此外,經(jīng)過研究表明,短時間的X射線照射對變壓油、絕緣油等各種油樣會有微小影響,所以長時間的X射線照射可能會對一些設(shè)備的絕緣油液、氣體產(chǎn)生一定的影響,進而影響整體設(shè)備的穩(wěn)定性。鑒于以上原因,對曝光量的選擇就要求在進行透照試驗以前針對不同的GIS設(shè)備有針對性地選擇曝光量的大小,進而選擇合適的透照參數(shù):管電壓、管電流等。2曝光時間與焦距成反比曝光量為射線源發(fā)出的射線強度與照射時間的乘積曝光量的選擇遵循以下三個規(guī)律:(1)互易律由互易律,可知曝光量與射線強度及其曝光時間成正比,射線強度是由管電流決定的。在X射線膠片檢測技術(shù)中,可以調(diào)節(jié)管電流和曝光時間來改變曝光量;而在CR與DR技術(shù)中,曝光時間一般是確定值(幾秒到十幾秒),可以通過調(diào)節(jié)管電流的大小來調(diào)節(jié)曝光量的大小。由平方反比定律,可知射線強度與焦距成平方反比關(guān)系,又射線強度與曝光量成正比可得出曝光量也與焦距成反比關(guān)系。曝光因子的定義就給了射線強度、曝光時間和焦距三個變量直觀的關(guān)系式。3檢測手段的選擇X射線數(shù)字成像DR技術(shù)是近年來發(fā)展起來的無損檢測技術(shù)。DR技術(shù)可以直觀地在不拆卸設(shè)備的情況下,對設(shè)備內(nèi)部故障、缺陷給出可靠、準確的定性/定量的分析判斷,以提高對電力設(shè)備內(nèi)部缺陷檢測的可靠性、準確性,且其是對電力設(shè)備現(xiàn)有檢測手段的強有力的補充。與此同時,X射線數(shù)字成像技術(shù)如與局部放電、化學檢測方法有效結(jié)合使用,將會成為檢查電力設(shè)備缺陷及隱患的一種系統(tǒng)和有效的手段。DR技術(shù)采用先進的非晶硅、非晶硒、CMOS陣列板,硒或硅元件按照吸收射線量的多少產(chǎn)生正比例的正負電荷對,存儲于薄膜晶體管內(nèi)的電容器中,所存儲的電荷與其后產(chǎn)生的影像黑度成正比典型GIS設(shè)備曝光量的選擇應(yīng)用:3.12dr透照試驗結(jié)果220kV斷路器罐體直徑為1200mm。選取斷路器A相的梅花觸頭與導桿連接處作為檢測位置。首先按照焦距選擇標準根據(jù)公式:得出透照距離:f≥854,再根據(jù)公式:F=f+b得出焦距:F≥1454。其中,d=1.2mm為焦點有效尺寸的大小,b=D/2=600mm為罐體直徑的一半。選擇焦距值為1400mm,在不同電壓等級下對斷路器進行透照試驗。選擇表1中的透照參數(shù),圖1、圖2、圖3為其相對應(yīng)的X射線檢測效果圖。根據(jù)試驗可得,焦距為1400mm,管電壓為200kV,管電流2.5mA時圖像效果最好。根據(jù)公式:其中,時間t為10s。通過以上計算值與實際現(xiàn)場試驗的數(shù)據(jù)可以得出:斷路器、避雷器等內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是很復雜的部位在DR技術(shù)檢測時所需的曝光量僅為0.42mA·min左右即可得到最佳的X射線圖像效果圖。通過圖2和圖3的對比在曝光量較大時圖像的邊緣被弱化不清晰,在曝光量合適時就可以得到比較好的圖像。3.22管電流、管電壓分級對圖像的影響首先選取隔離開關(guān)正位作為檢測位置。罐體直徑為1000mm,根據(jù)焦距選擇標準計算出最佳透照焦距值。根據(jù)公式:得出透照距離:f≥1134,再根據(jù)公式:F=f+b得出焦距:F≥1634。其中,d=1.2mm為焦點大小,b=500mm為隔離開關(guān)罐體直徑的一半。選擇焦距值為1650mm,在不同管電壓、管電流等級下進行透照試驗。選擇表2中的透照參數(shù),圖4、圖5、圖6為其相對應(yīng)的X射線成像效果圖。根據(jù)試驗圖像在管電壓180kV,管電流在3mA時圖像效果最好。根據(jù)公式:其中,時間t為10s。通過以上計算值與實際現(xiàn)場試驗的數(shù)據(jù)可以得出:隔離開關(guān)、電壓互感器、盆式絕緣子等內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜的部位在DR技術(shù)檢測時所需的曝光量為0.5mA·min左右即可得到最佳的X射線圖像效果圖。3.32x射線圖像x-dr對比實驗首先選取母線中斷作為檢測位置。罐體直徑為1200mm,根據(jù)焦距選擇標準計算出最佳透照焦距值。根據(jù)JB/T4730.2—2005標準,選擇A級射線檢測等級得出:f≥640,再根據(jù)公式:F=f+b得出:F≥1240。其中,d=1.2mm為射線機焦點有效尺寸大小,b=D/2=600mm是罐體直徑的一半。選擇焦距值為1200mm,在不同管電壓、管電流等級下進行透照試驗。選擇表3中的透照檢測參數(shù)進行試驗,得到如圖7、圖8、圖9的成像效果圖。根據(jù)公式:其中,時間t為10s。通過以上計算值及實際現(xiàn)場試驗的數(shù)據(jù)可以得出:母線、套筒等內(nèi)部結(jié)構(gòu)很簡單的設(shè)備在DR技術(shù)檢測時所需的曝光量為0.34mA·min左右即可得到最佳的X射線圖像效果圖。綜合上述計算數(shù)據(jù)與圖像分析可以給DR技術(shù)在GIS中的檢測總結(jié)出一個推薦曝光量表(見表4)。4x-dr技術(shù)曝光量的選擇應(yīng)用曝光量在X射線檢測中直接影響著圖像質(zhì)量,是射線檢測中最重要的參數(shù)。正確地選擇曝光量不僅可以得到最好的圖像質(zhì)量還可以根據(jù)曝光量選擇焦距、照射時間等技術(shù)參數(shù),從而可以大大提高射線照相的效率,減輕技術(shù)人員的工作負荷。通過對X射線膠片技術(shù)和X射線DR