CN103323311B - 一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，本发明利用感应加热线圈作为加热源，对瓷支柱绝缘子目标缺陷产生部位进行局部加热，通过控制局部加热时间、升温速度及加热面积来控制裂纹产生的长度与深度，在加热过程中采用声发射检测方法对裂纹扩展情况进行监测，加热完成后采用表面无损检测方法及数字X射线检测方法检测裂纹形貌、尺寸及位置。本发明的有益结果：本发明实现了裂纹制造的可控，为支柱绝缘子振动声学检测方法提供较为可靠的对比样品，提高了振动声学检测绝缘子的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，尤其是一种变电站、升压站瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法。
背景技术
瓷支柱绝缘子声学振动检测方法是目前用于检测瓷支柱绝缘子的一种新兴的检测方法，它具有方便、快捷、简单、成本低、劳动强度低以及可带电检测等诸多优点，具有良好的应用前景。
目前瓷支柱绝缘子声学振动检测方法的应用已经取得了一定的成果，但距大规模应用还需解决一些问题，其中之一就是对缺陷的定量判断。缺乏缺陷的定量判断标准就难以在实际检测中掌握缺陷的严重程度，进而难以对被检支柱绝缘子做出是否可以使用的结论，因此，需要制定出缺陷的定量判断方法。
采用缺陷对比试样是进行缺陷定量判断的一条行之有效的方法。针对这一情况，本发明提出一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，本发明特征是，利用感应加热线圈作为加热源，对瓷支柱绝缘子目标缺陷产生部位进行局部加热，通过控制局部加热时间、升温速度及加热面积来控制裂纹产生的长度与深度，在加热过程中采用声发射检测方法对裂纹扩展情况进行监测，加热完成后采用表面无损检测方法及数字X射线检测方法检测裂纹形貌、尺寸及位置。
本发明瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造采用外置感应加热线圈加热钢棒，钢棒产生的热量通过与其紧密接触的铝合金传热块向瓷支柱绝缘子接触部位传递热量，从而对瓷支柱绝缘子加热，加热面积根据需要制造的目标缺陷产生大小而定。瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造采用感应加热线圈直接套于法兰盘上，进而对法兰盘进行加热，法兰盘向内部瓷质材料部分传递热量，加热该部分瓷质材料，进而制造目标缺陷。感应加热装置采用低中频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
本发明升温速度通过对感应加热装置的输出功率的调整来控制，并通过红外测温装置监测升温速度。
本发明采用表面无损检测方法及数字X射线无损检测方法对裂纹的形貌及尺寸进行检测。
本发明当裂纹制造部位不同时，分别根据下述方法进行加热。
1、瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造方法
（1）热源：感应加热线圈、交流感应加热设备、线圈内套钢棒以及铝合金传热块。钢棒置于线圈内部，用于产生热量，其轴向与感应加热线圈轴线同向，用保温材料包裹圆周部分以及远离绝缘子一侧的端头，靠近绝缘子的一侧端头与铝合金传热块可靠连接。铝合金传热块一端与钢棒相接，另一端与瓷支柱绝缘子紧密贴合，用于将热量传导至绝缘子接触面。铝合金传热块为圆柱形，与瓷支柱绝缘子贴合处的铝合金传热块接触面加工成与绝缘子表面相同的弧面，其贴合部位直径根据需要制造的裂纹尺寸来确定，直径大小等于裂纹相距最远两端点的长度。
（2）升温速度控制：控制交流感应加热设备的输出功率控制升温速度，升温速度慢时采用低功率输出，升温速度快是采用高功率输出。为保证钢棒与铝合金块的热传导性能，以及升温过快而导致的瓷支柱绝缘子表面细裂纹，升温速度控制在20℃/秒以内。采用红外测温方法监测升温速度。
（3）交流电频率：为保证钢棒热透，采用中低频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
（4）裂纹发生及扩展监测：采用声发射检测方法监测瓷支柱绝缘子裂纹的发生与扩展，并根据监测结果控制加热结束时间。
（5）加热：各项装置安装好后，接通电源，开始加热。输出功率由最低开始，逐渐升高，在此过程中注意监视升温速度，不要超过20℃/秒，并用声发射检测设备监测瓷支柱绝缘子裂纹发生情况，达到预期目标后，停止加热，撤离设备，绝缘子加热部位空冷。
（6）裂纹测量：待绝缘子完全冷却后，采用表面无损探伤方法检测裂纹表面扩展情况，并详细记录裂纹的表面形状，尺寸。采用数字X射线无损检测方法检测裂纹内部情况，并测量裂纹内部扩展深度，裂纹形貌。
（7）样品保存：上述工作完成后，记录该瓷支柱绝缘子的详细规格参数，裂纹各项检测详细结果，存档。
2、瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造方法
瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造方法由感应加热线圈直接加热瓷支柱绝缘子法兰，其余与前述瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造方法相同，具体如下。
（1）热源：感应加热线圈、交流感应加热设备，发热装置为瓷支柱绝缘法兰盘。法兰盘外用保温材料包裹，然后将感应线圈套在法兰盘上。
（2）升温速度控制：控制交流感应加热设备的输出功率控制升温速度，升温速度慢时采用低功率输出，升温速度快是采用高功率输出。升温速度控制在20℃/秒以内。采用红外测温方法监测法兰盘表面升温速度。
（3）交流电频率：为保证法兰盘热透，采用中低频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
（4）裂纹发生及扩展监测：采用声发射检测方法监测瓷支柱绝缘子裂纹的发生与扩展，并根据监测结果控制加热结束时间。
（5）加热：各项装置安装好后，接通电源，开始加热。输出功率由最低开始，逐渐升高，在此过程中注意监视升温速度，不要超过20℃/秒，并用声发射检测设备监测瓷支柱绝缘子裂纹发生情况，达到预期目标后，停止加热，撤离设备，绝缘子加热部位空冷。
（6）裂纹测量：待绝缘子完全冷却后，采用表面无损探伤方法检测裂纹表面扩展情况，并详细记录裂纹的表面形状，尺寸。采用数字X射线无损检测方法检测裂纹内部情况，并测量裂纹内部扩展深度，裂纹形貌。
（7）样品保存：上述工作完成后，记录该瓷支柱绝缘子的详细规格参数，裂纹各项检测详细结果，存档。
该发明解决的关键问题：该发明的机理主要是根据瓷绝缘子热传导速度慢，当局部受热时，受热部位温度升高，产生变形，造成局部应力集中，由于瓷绝缘材料绝缘较大的脆性，应力集中达到一定程度后会造成瓷绝缘材料的破坏，产生裂纹并迅速扩展，形成宏观裂纹。
本发明的有益结果：该发明设计了一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，通过感应加热方式实现快速升温，采用声发射检测方法对裂纹的发生及扩展进行监测，并通过表面无损检测及数字X射线无损检测对实际产生的裂纹进行检验及测量，实现了裂纹制造的可控，为支柱绝缘子振动声学检测方法提供较为可靠的对比样品，提高了振动声学检测绝缘子的准确性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明中瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造示意图；
图2是本发明中瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造示意图。
图中1.瓷支柱绝缘子，2.法兰盘上部瓷质部位，3.线圈感应加热装置，4.钢棒，5.铝合金传热块，6.法兰盘，7.声发射检测装置。
具体实施方式
一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，本发明特征是，利用感应加热线圈作为加热源，对瓷支柱绝缘子目标缺陷产生部位进行局部加热，通过控制局部加热时间、升温速度及加热面积来控制裂纹产生的长度与深度，在加热过程中采用声发射检测方法对裂纹扩展情况进行监测，加热完成后采用表面无损检测方法及数字X射线检测方法检测裂纹形貌、尺寸及位置。
本发明瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造采用外置感应加热线圈加热钢棒，钢棒产生的热量通过与其紧密接触的铝合金传热块向瓷支柱绝缘子接触部位传递热量，从而对瓷支柱绝缘子加热，加热面积根据需要制造的目标缺陷产生大小而定。瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造采用感应加热线圈直接套于法兰盘上，进而对法兰盘进行加热，法兰盘向内部瓷质材料部分传递热量，加热该部分瓷质材料，进而制造目标缺陷。感应加热装置采用低中频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
本发明升温速度通过对感应加热装置的输出功率的调整来控制，并通过红外测温装置监测升温速度。
当裂纹制造部位不同时，分别根据下述方法进行加热。
1、瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造方法
（1）热源：感应加热线圈、交流感应加热设备、线圈内套钢棒以及铝合金传热块。钢棒置于线圈内部，用于产生热量，其轴向与感应加热线圈轴线同向，用保温材料包裹圆周部分以及远离绝缘子一侧的端头，靠近绝缘子的一侧端头与铝合金传热块可靠连接。铝合金传热块一端与钢棒相接，另一端与瓷支柱绝缘子紧密贴合，用于将热量传导至绝缘子接触面。铝合金传热块为圆柱形，与瓷支柱绝缘子贴合处的铝合金传热块接触面加工成与绝缘子表面相同的弧面，其贴合部位直径根据需要制造的裂纹尺寸来确定，直径大小等于裂纹相距最远两端点的长度。
（2）升温速度控制：控制交流感应加热设备的输出功率控制升温速度，升温速度慢时采用低功率输出，升温速度快是采用高功率输出。为保证钢棒与铝合金块的热传导性能，以及升温过快而导致的瓷支柱绝缘子表面细裂纹，升温速度控制在20℃/秒以内。采用红外测温方法监测升温速度。
（3）交流电频率：为保证钢棒热透，采用中低频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
（4）裂纹发生及扩展监测：采用声发射检测方法监测瓷支柱绝缘子裂纹的发生与扩展，并根据监测结果控制加热结束时间。
（5）加热：各项装置安装好后，接通电源，开始加热。输出功率由最低开始，逐渐升高，在此过程中注意监视升温速度，不要超过20℃/秒，并用声发射检测设备监测瓷支柱绝缘子裂纹发生情况，达到预期目标后，停止加热，撤离设备，绝缘子加热部位空冷。加热装置见图1所示。
（6）裂纹测量：待绝缘子完全冷却后，采用表面无损探伤方法检测裂纹表面扩展情况，并详细记录裂纹的表面形状，尺寸。采用数字X射线无损检测方法检测裂纹内部情况，并测量裂纹内部扩展深度，裂纹形貌。
（7）样品保存：上述工作完成后，记录该瓷支柱绝缘子的详细规格参数，裂纹各项检测详细结果，存档。
2、瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造方法
瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造方法由感应加热线圈直接加热瓷支柱绝缘子法兰，其余与前述瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造方法相同，具体如下。
（1）热源：感应加热线圈、交流感应加热设备，发热装置为瓷支柱绝缘法兰盘。法兰盘外用保温材料包裹，然后将感应线圈套在法兰盘上。
（2）升温速度控制：控制交流感应加热设备的输出功率控制升温速度，升温速度慢时采用低功率输出，升温速度快是采用高功率输出。升温速度控制在20℃/秒以内。采用红外测温方法监测法兰盘表面升温速度。
（3）交流电频率：为保证法兰盘热透，采用中低频交流电加热，电流频率控制在50HZ～8000HZ。
（4）裂纹发生及扩展监测：采用声发射检测方法监测瓷支柱绝缘子裂纹的发生与扩展，并根据监测结果控制加热结束时间。
（5）加热：各项装置安装好后，接通电源，开始加热。输出功率由最低开始，逐渐升高，在此过程中注意监视升温速度，不要超过20℃/秒，并用声发射检测设备监测瓷支柱绝缘子裂纹发生情况，达到预期目标后，停止加热，撤离设备，绝缘子加热部位空冷。加热装置见图2所示。
（6）裂纹测量：待绝缘子完全冷却后，采用表面无损探伤方法检测裂纹表面扩展情况，并详细记录裂纹的表面形状，尺寸。采用数字X射线无损检测方法检测裂纹内部情况，并测量裂纹内部扩展深度，裂纹形貌。
（7）样品保存：上述工作完成后，记录该瓷支柱绝缘子的详细规格参数，裂纹各项检测详细结果，存档。
在图1中，目标缺陷产生部位为瓷支柱绝缘子1法兰盘6上部位置瓷质部位2。铝合金传热块5一端为弧面，弧度与该瓷质部位2圆弧度相同，并紧密贴合于该瓷质部位2，另一端与钢棒4紧密接触。钢棒4外部包裹有保温材料，并置于感应加热装置3线圈中。在加热瓷质部位另一侧，声发射检测检测装置7传感器贴合于该瓷质部位，对加热过程中的裂纹产生及扩展情况进行监测。
在图2中，目标缺陷产生部位为法兰盘6内部瓷质部位。感应加热装置3线圈套于法兰盘上，直接加热法兰盘6，声发射检测检测装置7传感器贴合于法兰盘6上部瓷质部位，对加热过程中的裂纹产生及扩展情况进行监测。
Claims (2)
1.一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，其特征是，利用感应加热线圈作为加热源，对瓷支柱绝缘子目标缺陷产生部位进行局部加热，通过控制局部加热时间、升温速度及加热面积来控制裂纹产生的长度与深度，在加热过程中采用声发射检测方法对裂纹扩展情况进行监测，加热完成后采用表面无损检测方法及数字X射线检测方法检测裂纹形貌、尺寸及位置。
2.根据权利要求1所述的一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法，其特征是，瓷支柱绝缘子非法兰位置瓷质部分裂纹制造采用外置感应加热线圈加热钢棒，钢棒产生的热量通过与其紧密接触的铝合金传热块向瓷支柱绝缘子接触部位传递热量；瓷支柱绝缘子法兰内部瓷质部份裂纹制造采用感应加热线圈直接套于法兰盘上；感应加热装置采用低中频交流电加热，电流频率控制在50HZ~8000HZ。
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