基于磁致伸缩扭转导波的GIS外壳缺陷检测的方法与流程

本发明涉及电力设备无损检测技术领域，尤其涉及一种基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法。

背景技术：

气体绝缘全封闭组合电器(以下简称gis)将断路器、隔离开关、接地开关、母线等多种高压电器全部封闭在金属外壳内部，在其内部充有一定压力的六氟化硫气体作为绝缘和灭弧介质。一旦由于gis外壳缺陷造成内部六氟化硫气体泄漏，会严重影响电力系统的可靠运行，同时也会污染周围环境，危害工作人员的身体健康及生命安全。

目前，常见的金属结构缺陷无损检测主要有射线检测和涡流检测。然而射线检测面积型缺陷检出率受透照角度等多种因素影响，且运行中的gis内部已经安装电气设备，射线检测效果受限；涡流检测则必须逐点扫描，需要对整个外壳进行全体积扫描，既工作量大，也无法检测运行中易发生腐蚀的gis外壳穿墙部分，且涡流场与gis内部电场互相干扰，检测效果差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法，实现对gis外壳缺陷的带电检测，还可以实现在线监测和持续跟踪，保障电力系统安全。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法，所述方法包括：

选取gis外壳的一个位置，在所述位置安装励磁带；

将检测式传感器固定在所述励磁带上，并通过所述检测式传感器对所述gis外壳进行缺陷整体筛查；

利用扫查式传感器沿所述励磁带表面对所述gis外壳进行缺陷准确定位。

可选的，所述选取gis外壳的一个位置，在所述位置安装励磁带包括：

裁剪与所述gis外壳周长一致、宽为第一预设值的励磁带，并在所述励磁带的一侧涂覆厚为第二预设值的耦合剂，得到具有耦合剂的励磁带；

选取所述gis外壳的一个位置，将所述具有耦合剂的励磁带在所述位置周向卷绕，并用胶带进行固定。

可选的，所述耦合剂包括糖分、和分散剂、和水；

所述耦合剂用于防止所述gis外壳表面的防护漆被剥离、腐蚀、或溶胀。

可选的，所述将检测式传感器固定在所述励磁带上，并通过所述检测式传感器对所述gis外壳进行缺陷整体筛查包括：

将检测式传感器沿所述励磁带周向卷绕一周，并通过封口夹将所述检测式传感器固定在所述励磁带上；

通过上位机控制所述检测式传感器的检测仪主机激励并接收导波信号；

所述导波信号通过所述上位机处理，确定缺陷存在的范围和方向。

可选的，所述检测仪主机为基于魏德曼效应的扭转模态导波设备。

可选的，所述利用扫查式传感器沿所述励磁带表面对所述gis外壳进行缺陷准确定位包括：

在所述励磁带上确定扫查的起始位置；

将扫查式传感器从所述起始位置开始沿所述励磁带表面一周进行扫查，且所述扫查式传感器每步进距离为第三预设值时采集一次数据；

通过编码器上的按钮，对所述采集到的数据进行计数，并保存扫查图像在所述上位机中；

根据所述扫查图像中的缺陷与所述起始位置的距离，对所述gis外壳的缺陷进行准确定位。

可选的，所述检测式传感器包括第一线圈、和第一适配器；

所述检测式传感器用于对所述gis外壳进行缺陷整体筛查。

可选的，所述检测式传感器还包括远传模块；通过所述远传模块，所述检测式传感器固定在所述gis外壳上可长期运行，用于所述gis外壳状态的实时监测。

可选的，所述扫查式传感器包括第二线圈、和支撑架、和滑轮、和第二适配器；

所述扫查式传感器用于对所述gis外壳进行缺陷准确定位。

可选的，所述励磁带的材质为铁钴二元、或铁钴三元的软磁合金材料中的一种。

在本发明实施中，通过磁致伸缩传感器激励在0-1mhz范围内t(0，1)模态的导波群速度具有非频散性的t(0，1)模态的导波，导波能量强，适用于大直径gis外壳的缺陷检测；在检测gis外壳穿墙部分缺陷时，能量衰减小，能有效识别位于墙体内部的gis外壳缺陷；另外，扫查式传感器设计实现了对缺陷的空间定位，检测灵敏度高，大幅提升检测效果，同时设备操作简单，不受电磁干扰，可以实现gis外壳缺陷的快速带电检测，还可以实现在线监测和持续跟踪，保障电力系统安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的检测式传感器的工作示意图；

图3是本发明实施例中的a扫图的示意图；

图4是本发明实施例中的扫查式传感器的工作示意图；

图5是本发明实施例中的c扫图的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例中的基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法的流程示意图。

如图1所示，一种基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法，所述方法包括：

s11：选取gis外壳的一个位置，在所述位置安装励磁带；

在本发明具体实施过程中，所述选取gis外壳的一个位置，在所述位置安装励磁带包括：裁剪与所述gis外壳周长一致、宽为第一预设值的励磁带，并在所述励磁带的一侧涂覆厚为第二预设值的耦合剂，得到具有耦合剂的励磁带；选取所述gis外壳的一个位置，将所述具有耦合剂的励磁带在所述位置周向卷绕，并用胶带进行固定。

需要说明的是，所述第一预设值为8厘米，所述第二预设值为1毫米。

可选的，所述耦合剂包括糖分、和分散剂、和水；所述耦合剂用于防止所述gis外壳表面的防护漆被剥离、腐蚀、或溶胀。

可选的，所述励磁带的材质为铁钴二元、或铁钴三元的软磁合金材料中的一种。在本发明实施例中，所述励磁带的材质采用铁钴二元的软磁合金，存在有序结构，使合金变脆，具有高饱和磁感应强度。

s12：将检测式传感器固定在所述励磁带上，并通过所述检测式传感器对所述gis外壳进行缺陷整体筛查；

在本发明具体实施过程中，所述将检测式传感器固定在所述励磁带上，并通过所述检测式传感器对所述gis外壳进行缺陷整体筛查包括：将检测式传感器沿所述励磁带周向卷绕一周，并通过封口夹将所述检测式传感器固定在所述励磁带上；通过上位机控制所述检测式传感器的检测仪主机激励并接收导波信号；所述导波信号通过所述上位机处理，确定缺陷存在的范围和方向。

可选的，所述检测仪主机为基于魏德曼效应的扭转模态导波设备。需要说明的是，所述检测主机内置激励模块和接收模块。

可选的，所述检测式传感器包括第一线圈、和第一适配器；所述检测式传感器用于对所述gis外壳进行缺陷整体筛查。

另外，所述检测式传感器还包括远传模块；通过所述远传模块，所述检测式传感器固定在所述gis外壳上可长期运行，用于所述gis外壳状态的实时监测。

s13：利用扫查式传感器沿所述励磁带表面对所述gis外壳进行缺陷准确定位。

在本发明具体实施过程中，所述利用扫查式传感器沿所述励磁带表面对所述gis外壳进行缺陷准确定位包括：在所述励磁带上确定扫查的起始位置；将扫查式传感器从所述起始位置开始沿所述励磁带表面一周进行扫查，且所述扫查式传感器每步进距离为第三预设值时采集一次数据；通过编码器上的按钮，对所述采集到的数据进行计数，并保存扫查图像在所述上位机中；根据所述扫查图像中的缺陷与所述起始位置的距离，对所述gis外壳的缺陷进行准确定位。

需要说明的是，所述第三预设值为2厘米。

可选的，所述扫查式传感器包括第二线圈、和支撑架、和滑轮、和第二适配器；所述扫查式传感器用于对所述gis外壳进行缺陷准确定位。

在本发明具体实施过程中，所述检测式传感器和所述扫查式传感器均为磁致伸缩传感器，激励t(0，1)模态导波，可以实现自激自收的功能，且不受所述gis外壳服役环境的影响，可以实现外壳穿墙部分缺陷的检测；另外，所述检测式传感器的适配器和所述扫查式传感器的适配器，可以激励64k～1mhz频率范围的导波，在gis大直径外壳上的缺陷检测低频灵敏度较高，优选的频率为64khz、90khz、128khz；所述检测式传感器和所述扫查式传感器的线圈阻抗匹配通过连接线圈的适配器进行，适配器采用双通道设计，可实现导波传播的方向控制，内部在每个通道正负两极之间并联电容对传感器进行阻抗匹配。

在本发明实施中，通过磁致伸缩传感器激励在0-1mhz范围内t(0，1)模态的导波群速度具有非频散性的t(0，1)模态的导波，导波能量强，适用于大直径gis外壳的缺陷检测；在检测gis外壳穿墙部分缺陷时，能量衰减小，能有效识别位于墙体内部的gis外壳缺陷；另外，扫查式传感器设计实现了对缺陷的空间定位，检测灵敏度高，大幅提升检测效果，同时设备操作简单，不受电磁干扰，可以实现gis外壳缺陷的快速带电检测，还可以实现在线监测和持续跟踪，保障电力系统安全。

实施例二

图2是本发明实施例中的检测式传感器的工作示意图；图3是本发明实施例中的a扫图的示意图；图4是本发明实施例中的扫查式传感器的工作示意图；图5是本发明实施例中的c扫图的示意图。

具体实施步骤如下，步骤1，安装励磁带：在励磁带一面涂覆特殊耦合剂，选取gis外壳上1个位置，沿该位置周向卷绕励磁带并用胶带固定；步骤2，检测式传感器进行缺陷整体筛查：将检测式传感器固定在励磁带表面，对外壳整体进行缺陷检测，确定缺陷存在范围和方向；步骤3，扫查式传感器进行缺陷准确定位：在励磁带表面确定起始扫查位置，将扫查式传感器沿励磁带扫查一周，确定缺陷存在位置及大小。

需要说明的是，步骤2中检测式传感器实现导波的a扫功能，步骤3中扫查传感器实现导波的c扫功能。

具体的，步骤1中，励磁带2在涂覆耦合剂3前，需使用永磁体对其进行检测方向的预磁化。步骤2中，如图2所示，通过检测式传感器4对gis外壳16进行整体筛查，首先使用检测式传感器4激励并接收1个信号，测量gis外壳16的一个端面与检测式传感器4的距离，根据信号位置与实际距离的关系计算激励导波在该gis外壳16材料上的传播速度，将导波传播速度输入上位机7；其次分别在检测式传感器4激励正向、反向导波，根据上位机7显示的信号图像，确定gis外壳16的缺陷对应的所有轴向位置和方向，其检测结果如图2所示。步骤3中，如图3所示，在励磁带表面确定起始扫查位置，以该位置为扫查起点，扫查式传感器8每步进1个固定距离(根据gis外壳16直径大小确定，步进距离短，则扫查次数多、耗时长，结果更准确，一般2-3cm最佳)，按下扫查式传感器8上编码器10的按钮11，即保存该扫查点数据至上位机，将扫查式传感器沿励磁带扫查一周，即可通过上位机上的c扫图像获得gis外壳16上缺陷的空间位置，根据上位机设计接收信号越强则图像上信号亮度越高，根据缺陷亮度即可判断缺陷大小，其检测结果如图5所示。

在本发明实施中，通过磁致伸缩传感器激励在0-1mhz范围内t(0，1)模态的导波群速度具有非频散性的t(0，1)模态的导波，导波能量强，适用于大直径gis外壳的缺陷检测；在检测gis外壳穿墙部分缺陷时，能量衰减小，能有效识别位于墙体内部的gis外壳缺陷；另外，扫查式传感器设计实现了对缺陷的空间定位，检测灵敏度高，大幅提升检测效果，同时设备操作简单，不受电磁干扰，可以实现gis外壳缺陷的快速带电检测，还可以实现在线监测和持续跟踪，保障电力系统安全。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种基于磁致伸缩扭转导波的gis外壳缺陷检测的方法进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。