RU2262690C1 - Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators - Google Patents
Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262690C1 RU2262690C1 RU2004103847/28A RU2004103847A RU2262690C1 RU 2262690 C1 RU2262690 C1 RU 2262690C1 RU 2004103847/28 A RU2004103847/28 A RU 2004103847/28A RU 2004103847 A RU2004103847 A RU 2004103847A RU 2262690 C1 RU2262690 C1 RU 2262690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- insulator
- points
- porcelain
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния высоковольтных фарфоровых опорно-стержневых изоляторов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor the status of high-voltage porcelain support-rod insulators.
Надежность фарфоровых опорно-стержневых изоляторов до настоящего времени остается недостаточной. Их разрушение приводит к авариям. При этом возможны случаи травматизма и человеческих жертв. Поэтому контроль технического состояния таких изоляторов как перед пуском в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации является чрезвычайно важной задачей.The reliability of porcelain support-rod insulators to date remains insufficient. Their destruction leads to accidents. In this case, injuries and human casualties are possible. Therefore, monitoring the technical condition of such insulators both before commissioning and during operation is an extremely important task.
Надежность изолятора определяется качеством его фарфорового тела и прочностью связи фарфорового тела с фланцами.The reliability of the insulator is determined by the quality of its porcelain body and the bond strength of the porcelain body with the flanges.
Известен и рекомендован к применению прибор акустико-эмиссионного контроля ПАК-3М [1], разработанный ВНИИ электроэнергетики (г. Москва). Принцип действия прибора основан на регистрации сигналов акустической эмиссии, возникающих при появлении микротрещин в теле изолятора при его механическом нагружении (см. прибор акустико-эмиссионного контроля ПАК-3М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации).Known and recommended for use is the acoustic emission control device PAK-3M [1], developed by the All-Russian Research Institute of Electric Power (Moscow). The principle of operation of the device is based on the registration of acoustic emission signals that occur when microcracks appear in the body of the insulator during its mechanical loading (see PAK-3M acoustic emission monitoring device. Technical description and operating instructions).
Этот метод отличается большой трудоемкостью. Согласно требованиям ТБ необходимо на рамы разъединителей сначала установить подмостки, изоляторы необходимо привязать к временно прикрепленным к раме деревянным стойкам для предупреждения их падения в случае излома при испытании, перед началом испытаний нужно собрать нагружающее устройство и закрепить его на верхних фланцах двух соседних испытываемых изоляторов. Установить на обоих изоляторах датчики для приема сигналов акустической эмиссии, используя резиновые амортизаторы и густую смазку для создания акустического контакта.This method is very labor intensive. According to the safety requirements, first it is necessary to install scaffolds on the disconnector frames, insulators must be attached to wooden racks temporarily attached to the frame to prevent them from falling in the event of a break in the test, before starting the tests, the loading device must be assembled and fixed on the upper flanges of two adjacent insulators under test. Install sensors on both insulators to receive acoustic emission signals using rubber dampers and grease to make acoustic contact.
Возникновение сигналов акустической эмиссии по мере увеличения нагрузки на изолятор обусловлено развитием зародышевых дефектов (скачкообразным подрастанием микротрещин), имеющихся в фарфоре, что, безусловно, ухудшает качество изолятора, уменьшает его прочность.The occurrence of acoustic emission signals as the load on the insulator increases is due to the development of germ defects (spasmodic growth of microcracks) present in porcelain, which, of course, impairs the quality of the insulator and reduces its strength.
Известен способ контроля дефектности изделия [2] (авт. свид. №2111485 от 27.07.94 г.), по которому ударом возбуждают колебания изделия в одной точке, принимают собственные колебания в двух различных точках, определяют их амплитуды, а о дефектности изделия судят по отношению амплитуд колебаний в этих двух точках.A known method of controlling the defectiveness of the product [2] (ed. Certificate No. 2111485 dated 07/27/94), according to which the vibrations of the product are excited at one point by impact, take their own vibrations at two different points, their amplitudes are determined, and the product is judged to be defective in relation to the amplitude of oscillations at these two points.
Недостаток способа состоит в том, что суждение о качестве только по отношению амплитуд двух сигналов недостаточно надежно и достоверно и может привести к ошибочным выводам. Обе амплитуды могут оказаться пониженными вследствие наличия дефектов или, наоборот, повышенными вследствие приема не только основного сигнала, но и отраженного от дефекта, например трещины. В то же время их отношение будет свидетельствовать о годности изолятора.The disadvantage of this method is that the judgment on quality only in relation to the amplitudes of the two signals is not reliable and reliable enough and can lead to erroneous conclusions. Both amplitudes can be reduced due to the presence of defects or, conversely, increased due to the reception of not only the main signal, but also reflected from the defect, for example, cracks. At the same time, their attitude will indicate the suitability of the insulator.
Другой недостаток способа, так же как и недостаток способа контроля с помощью прибора ПАК-ЗМ, состоит в том, что оба они не контролируют прочность связи фарфорового тела изолятора с его фланцами.Another disadvantage of the method, as well as the disadvantage of the control method using the device PAK-ZM, is that both of them do not control the bond strength of the porcelain body of the insulator with its flanges.
Известен способ определения дефектности изделий [3] (авт. свидет. №1167492 от 12.01.83), по которому ударами в разных зонах контролируемого изделия последовательно возбуждают упругие колебания, определяют колебания с максимальной амплитудой и по огибающей амплитуды этого колебания устанавливают наличие дефекта в изделии.A known method for determining the defectiveness of products [3] (author's certificate No. 1167492 of 12.01.83), according to which shock in different zones of the controlled product sequentially excite elastic vibrations, determine vibrations with maximum amplitude and determine the presence of a defect in the product from the envelope of the amplitude of this vibration. .
Этот способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип. Существенный его недостаток в том, что оценка качества изделия только по величине амплитуды колебаний недостаточна надежна, как это описано выше применительно к способу [2].This method is closest to the proposed and adopted as a prototype. A significant drawback is that the evaluation of the quality of the product only by the magnitude of the amplitude of the oscillations is not reliable enough, as described above in relation to the method [2].
Для преодоления указанных недостатков нами предлагается способ контроля состояния фарфоровых опорно-стержневых изоляторов, включающий дозированное ударное возбуждение в изоляторе колебаний в нескольких точках, их прием и определение спектров, отличающийся тем, что колебания возбуждают в точках, расположенных как на фарфоровом теле, так и на чугунных фланцах изолятора, рассчитывают произведения спектров, полученных при ударах в разных точках, а о степени дефектности изолятора судят по количеству пиков, превышающих заданный контрольный уровень в произведениях спектров в обследованных точках.To overcome these shortcomings, we propose a method for monitoring the condition of porcelain support-rod insulators, including dosed shock excitation in a vibration isolator at several points, their reception and determination of spectra, characterized in that the vibrations excite at points located both on the porcelain body and on the cast iron flanges of the insulator, the products of the spectra obtained by impacts at different points are calculated, and the degree of defectiveness of the insulator is judged by the number of peaks exceeding the specified control th level in the products of the spectra at the surveyed points.
Для диагностики состояния не только фарфорового тела, но и прочности его связи с фланцами удары наносят по верхнему фланцу, по фарфору под верхним фланцем, по нижнему фланцу и по фарфору над нижним фланцем. В каждой обследуемой точке наносят несколько ударов, из которых выбирают оптимальный по характеристикам.To diagnose the condition of not only the porcelain body, but also the strength of its connection with the flanges, blows are applied to the upper flange, to porcelain under the upper flange, to the lower flange and to porcelain above the lower flange. At each examined point, several blows are applied, from which the optimal one is selected according to the characteristics.
В годных изоляторах спектры, полученные после ударов в разных точках, мало отличаются друг от друга и число пиков в произведениях спектров, превышающих контрольный уровень, мало. Наличие же дефектов в теле изолятора и плохая связь тела с фланцами приводит к сдвигу спектров, появлению дополнительных частот и соответственно резкому увеличению числа пиков в произведениях спектров, превышающих контрольный уровень.In suitable insulators, the spectra obtained after impacts at different points differ little from each other and the number of peaks in the products of the spectra exceeding the control level is small. The presence of defects in the body of the insulator and poor connection of the body with the flanges leads to a shift in the spectra, the appearance of additional frequencies and, accordingly, a sharp increase in the number of peaks in the products of the spectra exceeding the control level.
Дополнение этих данных определением затухания колебаний и отношения их максимальных амплитуд в низкочастотной, среднечастотной (на основной собственной частоте колебаний изолятора) и высокочастотной областях спектра позволяет повысить достоверность контроля и дает возможность определить местоположение дефектов.The addition of these data to the determination of the attenuation of oscillations and the ratio of their maximum amplitudes in the low-frequency, mid-frequency (at the main natural frequency of the insulator oscillations) and high-frequency spectral regions allows to increase the reliability of the control and makes it possible to determine the location of defects.
Известен ряд устройств для контроля изделий методом свободных колебаний (Глаговский П.А., Московенко И.Б. Низкочастотные акустические методы в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1977).A number of devices are known for controlling products by the method of free oscillations (Glagovsky P.A., Moskovenko I. Low-frequency acoustic methods in mechanical engineering. L .: Mechanical engineering, 1977).
Для возбуждения колебаний используют в основном механические или пьезоэлектрические ударники. Разброс амплитуд при этом может достигать 10-15%. Сам удар может оказаться неудачным. Для устранения этих недостатков в предлагаемое устройство введен блок выбора оптимального сигнала (по величине амплитуды сигнала и его затухания) из нескольких, полученных в обследуемой точке. Этот сигнал и используется при дальнейшем анализе.To excite oscillations, mechanical or piezoelectric impactors are mainly used. The amplitude spread in this case can reach 10-15%. The blow itself may be unsuccessful. To eliminate these shortcomings, the proposed device has a block for selecting the optimal signal (in terms of the amplitude of the signal and its attenuation) from several received at the surveyed point. This signal is used in further analysis.
В качестве приемника сигналов в существующих устройствах используют пьезоэлектрические приемники либо микрофоны. Первые имеют резко нелинейную амплитудно-частотную характеристику и обладают собственными резонансными частотами, что может исказить результаты, если они близки к собственным частотам колебаний изолятора. Микрофон как приемник при испытаниях изоляторов, смонтированных на распределительных устройствах в полевых условиях, вообще неприменим.Piezoelectric receivers or microphones are used as a signal receiver in existing devices. The former have a sharply nonlinear amplitude-frequency characteristic and have their own resonant frequencies, which can distort the results if they are close to the natural frequencies of the insulator. The microphone as a receiver for testing insulators mounted on switchgears in the field is generally not applicable.
Для устранения указанных недостатков предлагаемое устройство снабжено для приема сигналов датчиком скорости с линейной зависимостью выходного сигнала от частоты, не имеющим собственных резонансных частот во всем рабочем диапазоне.To eliminate these drawbacks, the proposed device is equipped with a speed sensor for receiving signals with a linear dependence of the output signal on the frequency, which does not have its own resonant frequencies in the entire operating range.
Для обработки сигналов, расчета параметров и оценки качества изоляторов предлагаемое устройство снабжено блоком обработки информации и диагностики.To process signals, calculate parameters and evaluate the quality of insulators, the proposed device is equipped with a unit for information processing and diagnostics.
Блок-схема прибора представлена на чертеже. Здесь 1 - ударник, 2 - обследуемый изолятор, 3 - датчик скорости, 4 - усилитель, 5 - фильтр, 6 - блок контроля качества сигнала, 7 - анализатор спектра, 8 - блок энергонезависимой долговременной памяти, 9 - блок обработки информации и диагностики.The block diagram of the device is shown in the drawing. Here 1 is a drummer, 2 is an insulator being examined, 3 is a speed sensor, 4 is an amplifier, 5 is a filter, 6 is a signal quality control unit, 7 is a spectrum analyzer, 8 is a non-volatile long-term memory unit, 9 is an information processing and diagnostic unit.
Устройство работает следующим образом. При нанесении ударником 1 удара по испытываемому изолятору 2 в нем возникают механические колебания, которые воспринимаются и преобразуются в электрические сигналы датчиком скорости 3. Сигнал усиливается усилителем 4 и фильтруется фильтром 5. В каждой обследуемой точке изолятора наносится несколько ударов, из сигналов от которых блок 6 контроля качества сигнала выбирает оптимальный по уровню и минимальному затуханию сигнал для дальнейшей обработки. Выбранные блоком 6 сигналы от обследуемых точек поступают в анализатор спектра 7 на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье.The device operates as follows. When the striker 1 strikes the tested insulator 2, mechanical vibrations occur in it, which are sensed and converted into electrical signals by the speed sensor 3. The signal is amplified by the amplifier 4 and filtered by the filter 5. At each examined point of the insulator, several strokes are applied, from the signals from which block 6 signal quality control selects the optimal signal in terms of level and minimum attenuation for further processing. The signals selected from block 6 from the surveyed points are sent to the spectrum analyzer 7 based on the fast Fourier transform algorithm.
Спектры сигналов поступают в блоки долговременной памяти 8 и обработки информации диагностики 9. В последнем рассчитываются произведения спектров, полученных в разных точках изолятора, и определяется число пиков во взаимных спектрах на заданном контрольном уровне. Определяется затухание колебаний в обследованных точках и отношения их максимальных амплитуд в низкочастотной, среднечастотной (на основной собственной частоте колебаний изолятора) и высокочастотной областях спектра. На основе всех указанных расчетных и экспериментальных данных блок диагностики выдает заключение о качестве изолятора.The spectra of the signals enter the blocks of long-term memory 8 and processing diagnostic information 9. In the latter, the products of the spectra obtained at different points of the isolator are calculated, and the number of peaks in the mutual spectra is determined at a given reference level. The attenuation of oscillations at the surveyed points and the ratio of their maximum amplitudes in the low-frequency, mid-frequency (at the main natural frequency of the insulator oscillations) and high-frequency spectral regions are determined. On the basis of all these calculated and experimental data, the diagnostic unit issues a conclusion on the quality of the insulator.
Таким образом, применение предлагаемого способа акустического контроля высоковольтных фарфоровых опорно-стержневых изоляторов и устройство для его осуществления повышает надежность и достоверность диагностики и позволяет определить не только качество фарфорового тела изолятора, но и прочность его связи с фланцами.Thus, the application of the proposed method of acoustic control of high-voltage porcelain support-rod insulators and a device for its implementation increases the reliability and reliability of diagnosis and allows you to determine not only the quality of the porcelain body of the insulator, but also the strength of its connection with the flanges.
ПримерExample
Для реализации предлагаемого способа акустического контроля изоляторов было собрано устройство в соответствии со схемой на чертеже. Испытания проводили на изоляторах типа ОНС-110/300 Славянского завода высоковольтных изоляторов, снятых с открытого распределительного устройства после эксплуатации. Для испытания изоляторы устанавливали вертикально на твердом основании (бетонный пол). Датчик скорости, выполненный с точечным контактом, устанавливали с помощью прижима на среднюю (9-ю) юбку изолятора. Удары наносили по верхнему и нижнему фланцам и по телу изолятора между верхним фланцем и верхней юбкой и между нижним фланцем и нижней юбкой. Удары наносили механическим ударником с дозированным ударом. В каждой обследуемой точке наносили по три удара, из которых устройство для дальнейшей обработки выбирало один оптимальный.To implement the proposed method of acoustic control of insulators, a device was assembled in accordance with the diagram in the drawing. The tests were carried out on insulators such as ONS-110/300 of the Slavic plant of high-voltage insulators, removed from an open switchgear after operation. For testing, insulators were mounted vertically on a solid foundation (concrete floor). A speed sensor made with a point contact was installed by means of a clamp on the middle (9th) skirt of the insulator. Blows were made on the upper and lower flanges and on the body of the insulator between the upper flange and the upper skirt and between the lower flange and the lower skirt. The blows were inflicted by a mechanical hammer with a metered blow. At each examined point, three blows were inflicted, of which the device for further processing chose one optimal one.
Всего было обследовано 8 изоляторов. Данные обследования с численными значениями контролируемых параметров представлены в таблице.A total of 8 isolators were examined. Survey data with numerical values of the controlled parameters are presented in the table.
По приведенным данным, изоляторы №№1,2,3,4,6,7 оказались пригодны к эксплуатации, а №№5 и 8 забракованы. Из приведенных данных следует, что в изоляторе №5 имеется дефект, а у изолятора №8 - плохая связь фарфора с нижним фланцем. Действительно, при осмотре в изоляторе №5 обнаружена трещина под нижней юбкой, а у изолятора №8 - частичное отслоение и выкрашивание связки нижнего фланца с фарфоромAccording to the given data, insulators Nos. 1,2,3,4,6,7 were suitable for operation, and Nos. 5 and 8 were rejected. From the above data it follows that in insulator No. 5 there is a defect, and in insulator No. 8 there is a poor connection between porcelain and the lower flange. Indeed, upon inspection in the insulator No. 5, a crack was found under the lower skirt, and in the insulator No. 8 - partial peeling and chipping of the ligament of the lower flange with porcelain
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004103847/28A RU2262690C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004103847/28A RU2262690C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004103847A RU2004103847A (en) | 2005-07-27 |
RU2262690C1 true RU2262690C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35843126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004103847/28A RU2262690C1 (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2262690C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455636C1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for vibroacoustic inspection of articles and apparatus for realising said method |
RU2816106C1 (en) * | 2023-08-31 | 2024-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Логотех" | Method for non-destructive acoustic control of ceramic support-rod insulators |
-
2004
- 2004-02-10 RU RU2004103847/28A patent/RU2262690C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455636C1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for vibroacoustic inspection of articles and apparatus for realising said method |
RU2816106C1 (en) * | 2023-08-31 | 2024-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Логотех" | Method for non-destructive acoustic control of ceramic support-rod insulators |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004103847A (en) | 2005-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1074903A (en) | Preliminary screening of wooden poles | |
US3877294A (en) | Vibration technique for rot detection in wood poles and trees | |
EP0655623B1 (en) | Relative resonant frequency shifts to detect cracks | |
US5214960A (en) | Method and apparatus for detecting defects in an object by vibrating the object in a plurality of positions | |
CN101907607A (en) | Method for detecting defect of porcelain strut insulator | |
US5216921A (en) | Method and apparatus for detecting defects and different-hardness portions of an object with protrusions | |
US10648952B2 (en) | Method and apparatus for non-destructive measurement of modulus of elasticity and/or the compressive strength of masonry samples | |
CN103995051B (en) | Testing device and testing method for recognizing weld defects of orthotropic steel bridge deck slab | |
US4386526A (en) | Method for quality control of processes and construction components | |
RU2262690C1 (en) | Method and device for acoustical testing of porcellaneous bearing rod insulators | |
JP2009287923A (en) | Method and apparatus for evaluating unstableness of rock mass on slope of rock bed | |
JPH0980033A (en) | Judgment method for exfoliation of wall tile from building | |
JP4646012B2 (en) | Nondestructive inspection equipment for concrete structures | |
RU2160893C1 (en) | Process of nondestructive inspection of quality of finished reinforced concrete articles | |
JP4367121B2 (en) | Rail inspection method | |
Mazal et al. | Advanced acoustic emission signal treatment in the area of mechanical cyclic loading | |
RU2219538C2 (en) | Technique detecting cracks in solid body | |
AU2004202266B2 (en) | Method for determining physical properties of wood | |
RU2670723C9 (en) | Method for determining stress-strain state of various elastic objects | |
SU1623574A3 (en) | Method of inspecting speakers for detecting mechanical flaws | |
SU1555659A1 (en) | Method of nondestructive inspection of quality of carbon articles | |
RU2327136C1 (en) | Method of armature flaking detection in reinforced concrete structures | |
SU1024829A1 (en) | Thin-walled article acoustic testing method | |
Matysík et al. | Detection of concrete thermal load time by acoustic NDT methods | |
JPH0531570Y2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090625 |