CN113884432A - 一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，包括以下步骤：(1)将金属引下线相关部位的杂质物清理干净；(2)将永磁对极两极正对，然后将已清理的金属引下线与对应的探头、前方盒和电磁超声导波检测仪主机连接；(3)在电磁超声导波检测仪主机上选择电磁超声导波检测界面，进行电磁超声导波信号参数和声速的调整，探头开始对待测金属引下线进行扫描检测，然后检测仪上显示脉冲波；(4)根据脉冲波数量来确定待测金属引下线是否存在腐蚀缺陷，并根据脉冲波的位置数据推算出金属引下线腐蚀缺陷的具体位置。本发明不需要借助其他参数、也不需开挖，便可推算金属引下线腐蚀缺陷位置和大小，操作简单，检测结果直观、准确。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法。
背景技术
由于新型石墨基柔性接地材料具有性能稳定、电阻率低、耐腐蚀性能好以及耐大电流冲击能力强等优点，被广泛应用于输电线路的防雷接地网中，其有效地解决了传统金属接地网腐蚀严重、土壤环境电阻率高以及多雷地区降阻难等问题。但是，随着这种新型石墨基柔性材料在接地网中的逐步应用，现场发现其金属引下线部分的腐蚀问题却异常严重，已成为制约新型石墨基柔性接地网进一步推广的瓶颈。一般金属接地网采用镀锌钢、镀铜钢、铜材等金属材料，这些金属接地网材料难以避免地会发生自然腐蚀。但是由于接地网材料改为石墨基柔性接地材料，但是铁塔与接地网连接的引下线还是传统的镀锌圆钢，石墨基柔性接地网与镀锌钢引下线在土壤环境下，由于两种材料的腐蚀电位不同，会发生电偶腐蚀。当两种或两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池，电位较正的金属为阴极，发生阴极反应，导致其腐蚀过程受到抑制；而电位较负的金属为阳极，发生阳极反应，导致其腐蚀过程加速。镀锌钢发生阳极反应导致腐蚀加速，进而导致镀锌钢引下线腐蚀严重。接地网金属引下线的腐蚀是一个渐变的过程，被腐蚀至一定程度则产生故障，更严重时发生断裂。我国现有接地网引下线多采用镀锌钢材料，且大部分变电站接地网金属引下线已运行5-10年，在不同程度上存在着腐蚀变细甚至断裂等缺陷。这些缺陷会造成接地网接地性能的降低，危害电力设备与人身安全，甚至会引起严重事故的发生。如何能够快速检测出金属引下线的腐蚀缺陷，提前采取相应的措施，避免事故的发生，是目前急需解决的问题。
目前，有关接地网引下线腐蚀检测方法的报道已有不少。中国专利CN111579476A公开了一种变电站接地网腐蚀检测系统及方法，该系统包括与接地引下线连接的节点装置，节点装置对连接处具有密封保护功能，接地引下线包括杆体和位于杆体下端用于与节点装置连接的连接头以及位于杆体上方且相对错位设置的外接杆，外接杆与杆体之间可拆卸连接有连接杆；另外还包括提取装置，在拆除连接杆后可通过提取装置将杆体取出或者安装回位。采用上述方案，即可在对接地引下线进行检测时，采用上述方式将杆体取出检测，并可选择更换或重新装回，实现了对接地引下线于土壤中部分腐蚀情况的直观判断。该专利虽然能够对接地引下线埋在地下部分的腐蚀情况进行直观的判断，但是需要对检测的接地引下线杆体从土壤中取出进行腐蚀状态的检测，这种检测方法操作复杂，需要对引下线装置进行来回更换和重新安装，而且检测的速度比较慢。中国专利CN108896472A公开了一种架空线路杆塔接地腐蚀检测方法，该检测方法包括解开目标杆塔的接地引下线，向接地极注入冲击电流、采集接地极的电压及电流波形并计算冲击接地电阻随时间的变化波形，冲击接地电阻随时间的变化波形采取小波分析方法分析提取其中各极大值点计算腐蚀或缺陷点位置x，腐蚀或缺陷点位置x小于目标杆塔的接地引下线的长度则判定腐蚀发生在目标杆塔的接地引下线上，否则判定腐蚀发生在目标杆塔的伸长接地体上，且在目标杆塔具有多根伸长接地体时进一步确定目标杆塔的腐蚀点数量及其腐蚀程度。该专利基于有损线行波折反射原理实现对杆塔接地体的腐蚀检测，无需开挖，具有检测准确度高、检测方便快捷、检测劳动强度低的优点，但是该检测方法需要通过测量和计算一些参数来实现引下线腐蚀或缺陷点的定位，在测量和计算时难以避免误差的存在，从而造成检测结果的偏差。为了避免现有技术中存在的技术问题，能够研究一种快速而又准确的检测出金属引下线腐蚀状态的方法是目前急需解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法。该检测方法能够操作简单，检测结果直观，省去现场开挖节约成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，主要包括以下步骤：
(1)表面清理：用毛巾或5000#砂纸擦拭或打磨待测金属引下线夹持部位的杂质物；
(2)夹持待检测金属引下线：在夹持待检测金属引下线时，首先选择步骤(1)中清理过的合适金属引下线，将永磁对极两极正对，然后连接好对应的探头、前方盒和电磁超声导波检测仪主机；
(3)电磁超声导波检测：在所述电磁超声导波检测仪主机上选择电磁超声导波检测，进入相应的具体检测界面，依次进行电磁超声导波信号发射参数和信号接收参数的调整和电磁超声导波检测仪声速校准，将所述探头对待测金属引下线进行扫描检测，然后电磁超声导波检测仪的显示屏上显示脉冲波；
(4)结果判定：根据步骤(3)中的脉冲波数量来确定待测金属引下线是否存在腐蚀缺陷；如果只有两端的脉冲波波形，没有其他脉冲波波形，则待测金属引下线没有腐蚀缺陷；如果除了两端的脉冲波波形，还产生新的脉冲波波形，则待测金属引下线存在腐蚀缺陷，再根据脉冲波波形的位置数据则可以推算出金属引下线腐蚀缺陷的具体位置。
进一步的，所述金属引下线表面有一层镀锌层。
进一步的，所述步骤(1)中的杂质物包括松动的氧化皮、污物、毛刺、夹渣和飞溅物。
进一步的，所述步骤(2)中在选择清理过的金属引下线之前，需要对永磁对极进行远距离对试，即所述永磁两端分别N极对S极。
进一步的，所述步骤(3)中信号发射参数包括电磁超声导波的重复频率、激励电压、激励频率和辅助相位；所述信号接收参数包括电磁超声导波的参考声速、增益、合成相差；所述激励频率为80-120KHZ。
进一步的，所述步骤(3)中声速校准前，需要将电磁超声导波检测仪主机检测界面中调整好的电磁超声导波信号发射参数进行双击。
进一步的，所述步骤(3)中探头扫描检测待测金属引下线时，电磁超声导波检测仪的显示屏上显示的脉冲波包括初始脉冲波和至少一次底波。
进一步的，所述步骤(3)中探头与待测金属引下线扫描检测过程中，所述探头扫描速度与电磁超声检测仪的信号采集速度相匹配。
进一步的，所述步骤(3)中在对待测金属引下线开始扫描检测前，采用对比试样对电磁超声导波检测系统进行校准，所述校准内容包括检测灵敏度的调整、回波传播时间校正。
进一步的，所述步骤(4)中金属引下线腐蚀缺陷的具体位置的推算方法为：在电磁超声导波检测仪声速校准后，将电磁超声导波检测仪的接受灵敏度提上来，用一个闸门套住一次脉冲底波做参考点，再用另一个闸门套住一个脉冲伤波，两个脉冲波位置参数相减即可得到金属引下线腐蚀缺陷距离探头的准确距离。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果：
(1)本发明利用电磁超声导波检测地下土壤中金属引下线的腐蚀状态，通过电磁超声导波直接对金属引下线腐蚀区域在电磁超声导波仪上进行信号表达，即可检测出金属引下线的腐蚀状态，省去了开挖步骤，只需要用永磁对极夹住金属引下线的地上部分，就可以对金属引下线的地下部分进行腐蚀状态的检测，操作简单，省时省力同时也节约成本，也不需要借助其他参数来推算金属引下线腐蚀缺陷位置和大小，检测结果直观、准确且可信度高。
(2)本发明的检测方法对被探测金属引下线的表面质量要求不高，电磁超声导波检测不需要与传播超声波的材料接触就可向其发射和接收返回的超声波，因此对被检测金属引下线的表面不需要特殊清理，如油污、氧化皮，对较粗糙的黑皮表面也可直接进行检测，特别是对于高温检测十分有利。
(3)采用压电式探头的常规超声检测技术的检测速度通常难以突破20m/min(就目前的国产设备而言)，本发明采用在线自动化检测时则可达到60m/min甚至更快。
(4)由于电磁超声导波检测对于例如钢管表面存在的折叠、重皮、孔不易检出的缺陷都能准确发现，发现自然缺陷的能力很强，本发明采用电磁超声导来检测金属引下线的缺陷状态，灵敏度很高，检测能力强，检测结果可信度高。
附图说明
图1是本发明金属引下线腐蚀状态检测方法的示意图；
图2是本发明金属引下线没有腐蚀的脉冲波形图；
图3是本发明金属引下线有腐蚀的脉冲波形图；
其中，图中各标号代表的附件名称如下：
1、空气；2、土壤；3、金属引下线；4、石墨接地网；5、永磁对极；6、激励线圈；7、电磁超声导波检测仪。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术方案，下面通过具体实施方式，对本发明进行详细阐述。
实施例
参阅附图1，一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，具体包括以下步骤：
(1)表面清理：用毛巾或5000#砂纸擦拭或打磨待测金属引下线夹持部位的杂质物；所述杂质物包括松动的氧化皮、污物、毛刺、夹渣和飞溅物，以及一些其他干扰检测结果或损害探头的杂质；利用电磁超声导波检测时与被检测金属引下线不直接接触，对被检测金属引下线的表面质量没有严格要求，也不需要在其表面涂覆液体耦合剂，但是线圈与被检金属引下线的接近程度是影响信号强度的主要因素，即存在提高效应，金属引下线表面及其夹持部位清理的目的是为了检测扫查时尽可能使线圈与被检测金属引下线之间保持最小的间隙，且间隙保持恒定，这对获取检测信号的重复性以及信号分析也是非常重要的；
(2)夹持待检测金属引下线：在夹持待检测金属引下线时，首先选择步骤(1)中清理过的合适金属引下线，然后将对永磁对极N极和S极进行远距离对试，将永磁对极N极和S极两极正对，最后连接好对应的探头、前方盒和电磁超声导波检测仪主机，准备测试；
(3)电磁超声导波检测：在所述电磁超声导波检测仪主机上选择电磁超声导波检测，进入相应的具体检测界面进行电磁超声导波重复频率、激励电压、激励频率和辅助相位等信号发射参数和参考声速、增益、合成相差等信号接收参数的调整，将所述电磁超声导波的重复频率调整为5HZ、激励频率为93KHZ，然后双击调整好的电磁超声导波信号发射参数，开始进行电磁超声导波检测仪声速的校准和采用对比试样对电磁超声导波检测系统的灵敏度和回波船舶时间的校准，然后探头对待测金属引下线开始进行扫描检测，在扫描检测过程中，所述探头扫描速度与电磁超声检测仪的信号采集速度相匹配以保证达到检测所需的分辨力，然后电磁超声导波检测仪的显示屏上便显示初始脉冲波和至少一次底波；
(4)结果判定：根据步骤(3)中的脉冲波数量来确定待测金属引下线是否存在腐蚀缺陷；如果只有两端的脉冲波波形，没有其他脉冲波波形，如附图2所示，则待测金属引下线没有腐蚀缺陷；如果除了两端的脉冲波波形，还产生新的脉冲波波形，如附图3所示，则待测金属引下线存在腐蚀缺陷，用一个闸门套住一次脉冲底波做参考点，再用另一个闸门套住一个脉冲伤波，根据脉冲波与底波之间的距离差即是金属引下线腐蚀缺陷距离探头的准确距离，即是金属引下线腐蚀缺陷的具体位置。
本发明所述金属引下线表面均有一层镀锌层。
本发明实施例为了保证检测过程中的电磁超声导波检测系统检测灵敏度稳定，一般在检测运行中每4h用对比试样对系统进行一次校准，如果电磁超声导波检测系统或操作者有改变(换班或换人)时也要重新用对比试样对系统进行校准，如果发现在对比试样上获得的信号幅度与开始校准的信号幅度相差10％或更多时，应对系统进行调整以保证满足要求的检测灵敏度，并对上次校准合格以后检验的工件复检，以保证检测质量。
本发明实施例中电磁超声波探头表面配有高电阻金属或陶瓷薄层作为保护层，起到保持探头与被检金属引下线表面之间的间隙稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)表面清理：用毛巾或5000#砂纸擦拭或打磨待测金属引下线夹持部位的杂质物；
(2)夹持待检测金属引下线：在夹持待检测金属引下线时，首先选择步骤(1)中清理过的合适金属引下线，将永磁对极两极正对，然后连接好对应的探头、前方盒和电磁超声导波检测仪主机；
(3)电磁超声导波检测：在所述电磁超声导波检测仪主机上选择电磁超声导波检测，进入相应的具体检测界面，依次进行电磁超声导波信号发射参数和信号接收参数的调整和电磁超声导波检测仪声速校准，将所述探头对待测金属引下线进行扫描检测，然后电磁超声导波检测仪的显示屏上显示脉冲波；
(4)结果判定：根据步骤(3)中的脉冲波数量来确定待测金属引下线是否存在腐蚀缺陷；如果只有两端的脉冲波波形，没有其他脉冲波波形，则待测金属引下线没有腐蚀缺陷；如果除了两端的脉冲波波形，还产生新的脉冲波波形，则待测金属引下线存在腐蚀缺陷，再根据脉冲波波形的位置数据则可以推算出金属引下线腐蚀缺陷的具体位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述金属引下线表面有一层镀锌层。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的杂质物包括松动的氧化皮、污物、毛刺、夹渣和飞溅物。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中在选择清理过的金属引下线之前，需要对永磁对极进行远距离对试，即所述永磁两端分别N极对S极。
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中信号发射参数包括电磁超声导波的重复频率、激励电压、激励频率和辅助相位；所述信号接收参数包括电磁超声导波的参考声速、增益、合成相差；所述激励频率为80-120KHZ。
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中声速校准前，需要将电磁超声导波检测仪主机检测界面中调整好的电磁超声导波信号发射参数进行双击。
7.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中探头扫描检测待测金属引下线时，电磁超声导波检测仪的显示屏上显示的脉冲波包括初始脉冲波和至少一次底波。
8.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中探头与待测金属引下线扫描检测过程中，所述探头扫描速度与电磁超声检测仪的信号采集速度相匹配。
9.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中在对待测金属引下线开始扫描检测前，采用对比试样对电磁超声导波检测系统进行校准，所述校准内容包括检测灵敏度的调整、回波传播时间校正。
10.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属引下线腐蚀状态检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中金属引下线腐蚀缺陷的具体位置的推算方法为：在电磁超声导波检测仪声速校准后，将电磁超声导波检测仪的接受灵敏度提上来，用一个闸门套住一次脉冲底波做参考点，再用另一个闸门套住一个脉冲伤波，两个脉冲波位置参数相减即可得到金属引下线腐蚀缺陷距离探头的准确距离。
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