一种杆塔地脚螺栓无损检测方法与流程

1.本发明涉及电力设备检测领域，尤其涉及一种杆塔地脚螺栓无损检测方法。


背景技术：

2.地脚螺栓在输配电线路中起到连接铁塔与基础、承上启下的重要作用，其往往关乎到整条线路的安全运行，一旦地脚螺栓出现纰漏，将极有可能发生倒塔等安全事故。
3.但是，地脚螺栓预埋在基础的混泥土中，长期受到气象负载和输电导线负载的拉拔、剪切和震动负载，还有基础的缺陷以及渗入各种电解质的腐蚀，所以国内外尚无成熟检测方法和设备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种杆塔地脚螺栓无损检测方法，解决了现有技术中指出的上述技术问题。
5.本发明提供了一种杆塔地脚螺栓无损检测方法，包括如下操作步骤：
6.利用激励线圈发出初始的超声导波，然后经过电磁超声激励单元对所述初始的超声导波实施激励预处理，得到磁致伸缩纵波；使所述磁致伸缩纵波从端头沿着地脚螺栓向底端传播，并且在途中经过腐蚀缺陷部位；
7.利用电磁超声接收单元对经过由底端传播回送回来的第一磁致伸缩纵波以及由进行接收所述腐蚀缺陷部位的第二磁致伸缩纵波，根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测。
8.优选的，作为一种可实施方案；在所述激励线圈发出初始的超声导波之前，还包括对地脚螺栓进行激励线圈安装操作。
9.优选的，作为一种可实施方案；所述对地脚螺栓进行激励线圈安装操作具体包括如下操作步骤：
10.将激励线圈套接在所述地脚螺栓露出地面的部分的头端处；
11.对当前所述激励线圈进行通电操作。
12.优选的，作为一种可实施方案；在所述当前所述激励线圈进行通电操作之后，还包括对当前的电磁超声接收单元进行安装操作：
13.对当前的电磁超声接收单元进入接入电源操作。
14.优选的，作为一种可实施方案；所述经过电磁超声激励单元对所述初始的超声导波实施激励预处理，具体包括如下操作步骤：
15.对所述初始的超声导波的信号实施经过放大器的放大，随后对放大后的超声导波的信号发送给加载到在激励传感器；
16.激励传感器对放大后的超声导波的信号进行激励处理得到磁致伸缩纵波。
17.优选的，作为一种可实施方案；所述根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测，具体包括如下
操作步骤：
18.根据所述第一磁致伸缩纵波的传播速度以及接收当前第一磁致伸缩纵波的时间差计算纵波反射时程；随后根据所述纵波反射时程计算当前地脚螺栓的长度；
19.根据所述第二磁致伸缩纵波的传播速度以及接收当前第二磁致伸缩纵波的时间差计算第二磁致伸缩纵波经过腐蚀缺陷部位反射回来的缺陷部纵波反射时程；随后根据所述缺陷部纵波反射时程计算头端至腐蚀缺陷部位的长度；
20.根据当前地脚螺栓的长度以及头端至腐蚀缺陷部位的长度的相对比例，确定腐蚀缺陷部位相对当前地脚螺栓的位置。
21.优选的，作为一种可实施方案；所述初始的超声导波的频率范围一般为30k～150khz。
22.优选的，作为一种可实施方案；所述放大器分为高电压、中模式、高电流三个档位；且每个档位对应不同的输出阻抗。
23.本技术提供的杆塔地脚螺栓无损检测方法，具有的技术效果有：
24.分析本发明实施例提供的上述杆塔地脚螺栓无损检测方法可知，其利用激励线圈发出初始的超声导波，然后经过电磁超声激励单元对所述初始的超声导波实施激励预处理，得到磁致伸缩纵波；使所述磁致伸缩纵波从端头沿着地脚螺栓向底端传播，并且在途中经过腐蚀缺陷部位；利用电磁超声接收单元对经过由底端传播回送回来的第一磁致伸缩纵波以及由进行接收所述腐蚀缺陷部位的第二磁致伸缩纵波，根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测。
25.在具体使用时，根据第一磁致伸缩纵波以及磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于地脚螺栓的位置，这样利用上述计算方式可以得到上述腐蚀缺陷部位位置，从而实现了腐蚀缺陷部位的位置识别确定，便于其再实施进行进一步检测。
附图说明
26.图1为杆塔地脚螺栓无损检测方法的整体操作流程示意图；
27.图2为杆塔地脚螺栓无损检测方法的具体操作流程示意图。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一
30.本发明提供了一种杆塔地脚螺栓无损检测方法，包括如下操作步骤：
31.步骤s10:利用激励线圈发出初始的超声导波，然后经过电磁超声激励单元(信号放大以及阻抗处理)对所述初始的超声导波实施激励预处理，得到磁致伸缩纵波；使所述磁致伸缩纵波从端头沿着地脚螺栓向底端传播，并且在途中经过腐蚀缺陷部位；
32.步骤s20:利用电磁超声接收单元(磁致伸缩接收传感器)对经过由底端传播回送回来的第一磁致伸缩纵波以及由进行接收所述腐蚀缺陷部位的第二磁致伸缩纵波，(信号分析模块)根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部
位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测。
33.利用激励线圈发出初始的超声导波，然后经过电磁超声激励单元对所述初始的超声导波实施激励预处理，得到磁致伸缩纵波；使所述磁致伸缩纵波从端头沿着地脚螺栓向底端传播，并且在途中经过腐蚀缺陷部位；利用电磁超声接收单元对经过由底端传播回送回来的第一磁致伸缩纵波以及由进行接收所述腐蚀缺陷部位的第二磁致伸缩纵波，根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测。
34.在具体使用时，根据第一磁致伸缩纵波以及磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于地脚螺栓的位置，这样利用上述计算方式可以得到上述腐蚀缺陷部位位置，从而实现了腐蚀缺陷部位的位置识别确定，便于其再实施进行进一步检测。
35.优选的，作为一种可实施方案；在所述步骤s10之前，还包括对地脚螺栓进行激励线圈安装操作。
36.优选的，作为一种可实施方案；所述对地脚螺栓进行激励线圈安装操作具体包括如下操作步骤：
37.步骤s01:将激励线圈套接在所述地脚螺栓露出地面的部分的头端处；
38.步骤s02:对当前所述激励线圈进行通电操作。
39.优选的，作为一种可实施方案；在所述步骤s02之后，还包括对当前的电磁超声接收单元进行安装操作：
40.步骤s03:对当前的电磁超声接收单元进入接入电源操作。
41.优选的，作为一种可实施方案；所述经过电磁超声激励单元对所述初始的超声导波实施激励预处理，具体包括如下操作步骤：
42.步骤s11:对所述初始的超声导波的信号实施经过放大器的放大，随后对放大后的超声导波的信号发送给加载到在激励传感器；
43.步骤s12:激励传感器对放大后的超声导波的信号进行激励处理得到磁致伸缩纵波。
44.参见图2，优选的，作为一种可实施方案；所述根据所述第一磁致伸缩纵波以及所述磁致伸缩纵波判断当前的所述腐蚀缺陷部位相对于所述地脚螺栓的位置进行检测，具体包括如下操作步骤：
45.步骤s21:根据所述第一磁致伸缩纵波的传播速度以及接收当前第一磁致伸缩纵波的时间差计算纵波反射时程；随后根据所述纵波反射时程计算当前地脚螺栓的长度；
46.步骤s22:根据所述第二磁致伸缩纵波的传播速度以及接收当前第二磁致伸缩纵波的时间差计算第二磁致伸缩纵波经过腐蚀缺陷部位反射回来的缺陷部纵波反射时程；随后根据所述缺陷部纵波反射时程计算头端至腐蚀缺陷部位的长度；
47.步骤s23:根据当前地脚螺栓的长度以及头端至腐蚀缺陷部位的长度的相对比例，确定腐蚀缺陷部位相对当前地脚螺栓的位置。
48.优选的，作为一种可实施方案；所述初始的超声导波的频率范围一般为30k～150khz。
49.优选的，作为一种可实施方案；所述放大器分为高电压、中模式、高电流三个档位；且每个档位对应不同的输出阻抗。
50.主要基于磁致伸缩导波的杆塔地脚螺栓无损检测技术，检测其完整性、长度和与基础的裹握力，从而判断螺栓与周围基础的耦合程度的好坏。
51.上述杆塔地脚螺栓无损检测方法所采用独立设计的检测系统，该检测系统包括电磁超声激励单元和电磁超声接收单元这两个主要部分；上述电磁超声激励单元包括有激励大功率脉冲电源用于给激励线圈进行电源供给、激励线圈等部分组成。电磁超声接收单元包括磁致伸缩接收传感器和信号分析模块等部分组成；
52.检测系统的工作原理如下：激励大功率脉冲电源输出电流脉冲到激励线圈，经过放大处理，阻抗处理以及激励处理，从而生成磁致伸缩纵波；在地脚螺栓的端头激发出磁致伸缩纵波，该纵波从端头沿着地脚螺栓向底端传播。在腐蚀的缺陷部位和底端反射一部分到端头，这部分由磁致伸缩接收传感器(即电磁超声接收单元)接收作为分析处理的信号。该纵波来回在端头和底端传播，最后，大部分能量耗散到周围介质中，这是一个震荡衰减过程；信号分析模块随后进行信号分析处理。
53.上述电磁超声激励单元：
54.电磁超声激励单元的主要功能是利用地脚螺栓的磁致伸缩效应，由磁致伸缩传感器在螺栓上激励超声导波。该单元主要由信号发生器、功率放大器、激励传感器等组成。
55.在进行磁致伸缩导波检测时，一般选用hanning窗信号与正弦信号经乘法器进行调制，以此作为激励信号，该信号的函数形式如下表达：
[0056][0057]
其中，f为超声导波的频率，n正弦脉冲的周期数。
[0058]
通过超声导波的传播特性可得，对于不同待检测对象所需要的激励脉冲参数均不相同，可通过电路板上按键的调节实现激励信号频率、hanning窗宽度以及发射激励脉冲的时间间隔可调。
[0059]
激励线圈采用信号发生器：拟采用高斯脉冲信号，使得能量集中，减少导波模式数，降低信号检测的难度。此外高斯信号的变化比较平稳，有利于功率放大器进行放大，进而提供脉冲大功率激励信号。信号经过功率放大器后加载在激励传感器，就可以在螺栓中激发出磁致伸缩导波脉冲。
[0060]
功率放大器：由信号发生器发出的高斯信号无驱动线圈激励导波的能力，须要经过放大器的放大，才能加载到激励传感器上实现超声导波的激励。由于磁致伸缩导波检测使用的频率范围一般为30k～150khz，瞬间功率达到上千瓦，所以一般的功放无法满足要求。本实验使用的功率放大器，需提供非常低的噪声和快速摆率，并可以安全地驱动电感性负载。该放大器不同于一般的50q输出阻抗放大器，该放大器分为高电压、中模式、高电流三个档位；每个档位对应不同的输出阻抗。在使用该功率放大器前应对其进行阻抗匹配以保护功率放大器和得到最优放大效果。
[0061]
所使用的功率放大器有高电压、中模式、高电流三个档位，不同的档位对应不同的输出阻抗。当为高电压模式时，功率放大器所需要匹配的电阻较大；当为高电流模式时，其所需要匹配的电阻较小；当为中模式时，其所需要匹配的电阻介于两者之间。
[0062]
激励传感器：纵向模态导波是以存在径向和轴向位移分量为特征的轴对称波，其
条件是周向位移为零，且轴向和径向位移与角度无关，此时横截面上径向位移的平均值为零，轴向位移的平均值不为零。为了在螺栓中激励出纵向导波，这就要求交变磁场和偏置磁场的磁场方向均平行于螺栓的轴线方向，且均匀分布于螺栓周向。
[0063]
上述电磁超声接收单元：
[0064]
导波接收单元的主要功能是利用铁磁体的磁致伸缩逆效应，由磁致伸缩传感器接收锚杆中激励超声导波，该系统主要由磁致伸缩接收传感器、前置放大模块、信号采集以及信号分析模块等组成。
[0065]
前置放大模块：功率放大器在放大信号时产生强烈的电磁干扰，因此在放大电路的输入端，需加入限幅电路。电容的选择显得至关重要，因为它不仅影响着电路的移相角度，还影响着电路能否保持输出信号幅值保持基本不变。
[0066]
信号采集：由于经过放大后的信号也是毫伏级的，还是很微弱，所以要使用灵敏度高的采集卡。既可以采集加速度信号也可以采集电压信号。
[0067]
信号分析模块是最重要的核心芯片结构，其进行主要的信号波形分析。
[0068]
综上，本发明实施例提供的上述杆塔地脚螺栓无损检测方法，其通过确定腐蚀缺陷部位相对当前地脚螺栓的位置，最终可以保障进一步对腐蚀缺陷部位实施反馈信号波形分析处理。
[0069]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。