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DR成像系统X射线无损检测
文章来自:中易创新 时间:2017/8/4

背景概述

全封闭结构的电网设备如GIS、断路器作为变电站广泛使用的设备之一,其安全、可靠运行至关重要。全封闭结构的电网设备在长期的运行过程中,在开关操作震动和静电力的作用下,分合闸不到位引起的接触不良、异物碎屑的移动、触头烧损、螺丝松动、结构变形、绝缘老化等对设备的安全运行造成严重影响,传统的电量检测方法不能完全检测出。X射线数字实时成像(X-DR)属于电力设备无损检测领域,能快速、多角度拍摄全封闭结构的电网设备的DR图谱、通过对拍摄的DR图谱的分析可以快速准确地分析封闭式设备的内部问题。



目前采用X射线数字实时成像系统对封闭式的电气设备进行可视化检测已经成为分析GIS等设备内部故障或潜在故障的一种新趋势,青海、云南、广东、广西等地的电网公司纷纷开始了尝试性的研究,其中云南电科院依托“X射线数字成像技术在电网设备可视化检测中的应用研究项目,利用X射线设备对GIS设备进行检测,已可成功分辨设备内部绝缘子分层等缺陷,为避免设备故障的发生提供了强有力的技术支持。青海电力科学试验研究院2009年成立了“ GIS设备X射线数字成像系统应用研究项目组,研究了CRDR的成像效果比较及X射线透照对六氟化硫(SF6)气体的影响。目前X射线实时成像设备在电网公司的生产中仅仅是在事故分析,并未广泛应用于电力生产检修过程中,这样的应用方式增加了该设备的拥有成本。

中易创新(北京)科技有限公司深入研究了电力全封闭设备故障现场快速分析技术和电力部件内部缺陷、特性的X射线评估技术,开发了电力设备专用的检测装置和系统,编写了数据采集软件,并申请了相关专利和软件著作权。并且针对电力零部件内部缺陷设计提出相应的X射线检测应用技术和规范,提高了X射线检测效率。

 

X射线数字成像原理

X射线数字成像(DR)属于电力设备无损检测领域,能快速、多角度拍摄全封闭结构的电网设备的DR图谱、通过对拍摄的DR图谱的分析可以快速准确地分析封闭式设备的内部问题。DR技术是直接将X射线通过数字成像板转换为数字化图像的先进检测技术,其技术原理如图3所示,射线穿过被检测物体后携带了物体内部的结构厚度组成信息,在经过成像板后,把X光信号转换为可见光,并利用非晶硅阵列的电子接收单元把可见光转换成电信号加以记录,转换装置输出的信号大小和射入其中的射线强度成正向关系。随后数据采集系统将采集到的信号进行AD转换和一定的预处理并输入计算机进行存储和后处理。

 

DR技术使用不可弯曲的硬质平板探测器接收X光,再由平板探测器上覆盖的晶体电路把X线光子直接转换成数字化电流后,直接将图像信息呈现在计算机上。与之不同,如图3所示,CR技术所用成像设备不是成像板而是电子胶片,电子胶片是利用某些荧光物质具有保留图像信息的能力,进行检测时X射线打在荧光物质上留下记忆。当用激光束扫描电子胶片,就可得到 X 射线数字图像。电子胶片也可以反复利用,但寿命没有 DR 成像板长。两者之间只是在对于信号采集与处理的阶段有不同的地方,DR 技术是直接转换成数字图像,而 CR 技术需要用扫描仪将图像从 IP 板等扫描成数字图像,二者的工作原理比较见下图。

 

其技术优点在于:

1、X射线成像检测技术是非接触式试验方法,能够在不停电或不解体的情况下,准确及时的掌握开关设备内部机械结构状态信息,发现开关设备内部的机械结构缺陷。

2、X射线成像检测技术通过对GIS设备进行多方位X射线透视成像,配合专用的图像处理与识别技术,实现其内部结构的“可视化”与运行状态的快速诊断,可极大地提高GIS设备故障定位与判别的准确性。

3、X射线成像检测技术的应用可以在逐步积累设备状态信息的基础上,按照不同设备、不同故障分类,进一步建立相应的X射线成像检测图库,为故障分析和诊断提供依据。



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