電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置的製作方法

2023-05-08 19:57:41

專利名稱：電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼筋混凝土電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷的無損檢
測裝置，特別涉及對在線運行中的電桿內表面裂紋缺陷進行實時快速無損檢測的裝置，屬 於電網架空送電線路工程安全運行檢修與維護技術領域。
背景技術：
鋼筋混凝土電桿是我國10-220千伏架空送電線路工程廣泛使用的一種電桿，根 據電壓等級和結構強度、撓度的要求，通常分為單杆或門型杆(雙杆)線路結構型式，每根 杆由1 3根杆段組成，壁厚一般為30mm 50mm，總長度為6m 15m，屬於環形、空心、薄 壁、細長結構，這種結構型式是杆段產生裂紋的先天因素。電桿在運行過程中，由於自然老 化和受永久載荷和可變載荷(如重力、覆冰、順線路不平衡張力、橫向水平風力和振動等) 的作用，會出現疲勞，這種疲勞最初表現為桿身發生淺表性細小裂紋。隨著空氣、雨水和潮 溼氣體逐漸向內部侵蝕，鋼筋接觸到空氣、潮溼後開始鏽蝕，其膨脹力會使裂紋寬度、長度 逐漸增加，甚至造成鋼筋外部的水泥脫落。這些缺陷如果不能及時發現和處理，當電桿遇到 受力不均、內部積水、嚴重覆冰等問題時就會產生斷裂或傾斜事故。典型的例子是2008年 在我國南方發生的"冰災"，這場災害導致了送電線路中很多電桿斷裂、傾斜和倒塌事故。其 原因就是因為積雪和覆冰的超強外力作用和電桿基礎埋深段的混凝土裂紋導致鋼筋長時 期鏽蝕，強度削弱。 隨著電力事業的發展，送電線路越來越多，老齡線路逐年增加，電桿裂紋現象嚴
重，因此，加強電桿裂紋缺陷檢測，特別是早期裂紋檢測，並按照國家電網《架空輸電線路運
行與檢修規範》和《國家電網十八項重大反事故措施》要求，及時排除潛在故障是提高電桿
送電線路抵抗自然災害能力、確保電網安全運行與預防事故發生的重要途徑。 鋼筋混凝土電桿分為普通鋼筋混凝土電桿和預應力混凝土電桿，我國《架空送電
線路運行規程》(DL/T741-2001)規定預應力混凝土電桿出現裂紋，普通鋼筋混凝土電桿出
現縱、橫向裂紋，寬度超過0. 2mm時應進行處理。由於單根電桿一般是由1 3根杆段通過
法蘭盤或穿釘管連接而成，可以保證杆段的離心製造質量和堆放、運輸、施工安裝和拆卸方
便，因此，一根杆段發生的裂紋不會傳向另一根杆段。 統計表明，電桿上下兩端的杆段，即塔頭橫擔部位和基礎埋深部位比較容易出現 裂紋。由於目前我國缺乏對電桿裂紋進行檢測的檢測裝置，當在電桿的某位置出現問題時， 檢修方案常是採用全杆更換的方法。這種方法的施工準備時間和線路停電時間長，更換費 用高。而運行中的電桿多數情況下只是其中一段出現問題，如果能採用有效檢測方法判斷 出問題杆段，就可以只更換問題杆段，而不需全杆更換，這樣能夠大大減少換杆費用和停電 時間。 現行對電桿的安全檢測主要限於對電桿外表面的檢查。方法是對電桿地上部分 外表面進行目測檢查，發現裂紋缺陷，再通過測縫儀測量裂紋尺寸判斷是否超標；對地下基 礎埋深段外表面的檢測則需要制定專項開挖檢查計劃，採用專項開挖的方法，清除埋深段電桿周圍的埋土，並用水洗方法將電桿外表清洗乾淨後進行檢測，檢測完畢再將埋土回填 復原並夯實。因此，現有對電桿地下段外表面裂紋進行檢查的方法的工作量較大，操作不方 便，只能對電桿地下段的一部分進行外表面裂紋檢查，而且對電桿線路運行有一定的負面 影響。然而，對電桿內部和內表面那些人眼看不見部位的裂紋缺陷檢測至今還沒有有效手 段，例行的安全檢查根本無法對這些部位進行檢測，導致對電桿的安全檢查不完整，留下了 安全隱患。 為了解決上述問題，本實用新型提供了一種適用於電桿地下基礎埋深段內表面裂 紋缺陷檢測的無損檢測裝置，解決了一直無法解決的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷 檢測的技術難題，以確保電桿線路的安全運行。

發明內容本實用新型的目的是提供一種可以對送電線路工程使用的鋼筋混凝土電桿地下 基礎埋深段內表面裂紋缺陷進行無損檢測的裝置。 本實用新型基於以下原理鋼筋混凝土電桿結構設計應滿足相關國家標準和規 範，除開設排水孔和接地孔外， 一般不允許在電桿上增加開孔數目，避免對電桿強度產生負 面影響。近年來，由於在送變電工程施工中，電桿杆頂加裝了頂板密封，同時與電桿地下基 礎埋深段相接的地基部分採用了混凝土澆鑄方案，以使電桿與地基緊密結合，從而減小了 電桿杆段進水的可能性，使原設計的排水孔常常處於閒置狀態。由於排水孔位於電桿地上 部分，並且與埋深段最近(常規設計為離杆底1. 7m處，其中埋深一般為1 1. 5m)，因此，本 實用新型將排水孔用途擴展，將其作為檢測孔，利用現有的電子視頻工業內窺鏡(以下簡 稱內窺鏡)技術，將內窺鏡的內窺鏡探頭由檢測孔伸入到電桿地下基礎埋深段需要檢測部 位，採集電桿內表面的狀態圖像，並傳輸到電桿外部視頻監視器上顯示出來，供檢測人員觀 測，從而實現對電桿內表面裂紋缺陷的無損檢測。當檢測中發現裂紋缺陷時，將裂紋圖像與 事先標定好的0.2mm寬度的標準裂紋圖像進行比較，就判斷電桿裂紋是否超標。 由於電桿排水孔只能開設在兩相鄰鋼筋之間，受到鋼筋之間間距限制，其孔徑一 般小於30mm，而內窺鏡探頭直徑一般為6 20mm，可插入長度在2m以上，解析度一般可達 0. lmm，因此，本實用新型的檢測裝置不受電桿原設計結構和尺寸的影響和限制。 本實用新型提供了一種電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，該裝 置由支撐套筒和內窺鏡系統組成。內窺鏡系統由內窺鏡探頭、信號線、柔性軟管、外部控制 器、視頻監視器、連接器和計算機組成。內窺鏡探頭由物鏡、光源和CCD攝像頭組成。柔性 軟管通過連接器與外部電源和計算機相連。 為保證在現場檢測時內窺鏡探頭的中心線與電桿軸線重合，本實用新型特別製作
了用於檢測的支撐套筒，它是本實用新型檢測裝置不可缺少的重要組成部分。 在一種優選實施方案中，所述支撐套筒為圓柱形管狀形狀，在支撐套筒外部端具
有一個法蘭盤。 在另一種優選實施方案中，在支撐套筒外表面與檢測孔內鋼管的配合段部分加工 出環形淺槽，並且在淺槽內粘結適當厚度的磁性橡膠，使支撐套筒與檢測孔接觸並吸緊固 定。 在又一種優選實施方案中，在法蘭盤上設計一個拉環，以便取出吸緊在檢測孔上
4的支撐套筒。 支撐套筒的尺寸是根據待測電桿檢測孔的尺寸、內窺鏡探頭直徑和柔性軟管彎曲 半徑設計的。支撐套筒的外徑稍小於檢測孔的直徑，二者為間隙配合，以保證其順利插入電 杆，支撐套筒的內徑稍大於內窺鏡探頭的直徑，以保證內窺鏡探頭放入支撐套筒時不被刮 擦。裝有內窺鏡探頭的柔性軟管通過支撐套筒進入電桿後，由於內窺鏡探頭的重量而自然 下垂，在與支撐套筒接觸端點和下垂部分之間有一個圓弧曲率過渡段。為保證柔性軟管下 垂中心線與電桿軸線重合，支撐套筒的長度設計應考慮上述圓弧曲率過渡段，此過渡段可 以在實驗室標定試件上進行試驗確定。 由於在製造電桿時，排水孔(即檢測孔)是利用一個對穿電桿直徑的鋼管作模子 形成，成孔後去掉中間部分鋼管，而保留與電桿杆壁連接部分的鋼管，因此，檢測孔(鋼管) 軸線與電桿軸線垂直並相交，當支撐套筒正確插入檢測孔後，兩者的中心線可以重合，即支 撐套筒的中心線可以與電桿軸線垂直相交。 在支撐套筒外部端設計一個法蘭盤，以其端面進行定位，法蘭盤與電桿之間可以
附加墊片調整，使支撐套筒和檢測孔兩者中心線重合；為使支撐套筒在檢測過程固定不動，
可以在支撐套筒外表面與檢測孔內鋼管的配合段上加工出環形淺槽，在淺槽內粘結適當厚
度的磁性橡膠，使支撐套筒與檢測孔接觸並吸緊固定。支撐套筒在位於電桿內的內端部設
計圓弧倒角，引導柔性軟管平穩離開支撐套筒並下垂，同時減少兩者之間的摩擦。 另外，可以在法蘭盤上設計一個拉環，以便取出吸緊在檢測孔上的支撐套筒。在滿
足支撐套筒中心線與電桿軸線垂直相交，以及支撐套筒插入檢測孔的長度調整合理的情況
下，就可以保證柔性軟管通過支撐套筒下垂後內窺鏡探頭中心線正好落在與電桿軸線重合
位置上。 在柔性軟管的外部刻有長度標記，收放柔性軟管可使內窺鏡探頭沿電桿的軸線做 上下垂直方向位移，可以通過其上的刻度控制內窺鏡探頭處於地下基礎埋深段的高度位置。 裂紋超標判定原理是以《架空送電線路運行規程》(DL/T741-2001)中規定的 0. 2mm寬度裂紋為標準，判斷待測裂紋是否超過這一標準。 一般超標檢測前需要依據待測 電桿地下基礎埋深段結構，在實驗室採集O. 2mm標準裂紋的視頻圖像，即標定。在電桿裂紋 缺陷檢測過程中，若發現裂紋缺陷或裂紋尺寸較大，需要進行裂紋超標診斷時，記錄缺陷位 置，採集此裂紋視頻圖像，與上述標準裂紋的視頻圖像比較，即可判斷是否超標。標準裂紋 視頻圖像可以事先存儲在計算機中隨時調用，現場快速判斷裂紋狀態。 本實用新型具有以下優點 1、無損檢測裝置，解決了我國目前對運行電桿地下基礎埋深段內表面缺陷沒有檢 測手段的問題； 2、視頻圖像輸出，解決了人無法進入電桿內部，無法直觀觀測到內表面缺陷的問 題，實現了裂紋缺陷檢測和裂紋是否超標的快速判斷； 3、檢測方法操作簡便，無需拆卸電桿，無需施工準備，不受野外環境影響。在現場 使用時，直接將內窺鏡系統連接好，將內窺鏡探頭由檢測孔插入到電桿內部，接通電源即可 進行檢測，不影響電網安全運行。 4、本實用新型檢測裝置應用於電網電桿的安全檢查中，將節約大量的人力、物力和財力，顯著提高企業的經濟效益和社會效益。
圖1是電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置的示意圖，示出了該裝 置工作時的狀態。 圖2是根據本實用新型一種優選實施方案的檢測裝置的支撐套筒結構的放大示 意圖。 圖3是根據本實用新型另一種優選實施方案的檢測裝置的支撐套筒結構的放大 示意圖，在法蘭盤上設有拉環。圖4是內窺鏡系統的組成示意圖附圖標記說明如下1.電桿2.電桿地下基礎埋深段內表面3.內窺鏡系統4.檢測孔5.支撐套筒6.內窺鏡探頭7.法蘭盤8.磁性橡膠9.拉環10.信號線11.柔性軟管12.外部控制器13.視頻監視器14.連接器15.計算機16.物鏡17.光源18. CCD攝像頭
具體實施方式下面將結合附圖對本實用新型的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測 裝置和檢測方法做更詳細地說明。 參見圖1和4，本實用新型的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置 由支撐套筒5和內窺鏡系統3組成。內窺鏡系統3由內窺鏡探頭6、信號線10、柔性軟管11、 外部控制器12、視頻監視器13、連接器14和計算機15組成，內窺鏡探頭6由物鏡16、光源 17和CCD攝像頭18組成，柔性軟管11通過連接器14與外部電源和計算機15相連。 參見圖2，支撐套筒5為圓柱形管狀形狀，在支撐套筒5的外部端具有一個法蘭盤 7，在位於電桿內的內端部設計圓弧倒角。在支撐套筒5的外表面與檢測孔4內鋼管的配合段部分加工出環形淺槽，並且在淺槽內粘結適當厚度的磁性橡膠8，使支撐套筒5與檢測孔 4接觸並吸緊固定。 參見圖3，可以在法蘭盤7上設計一個拉環9，以便取出吸緊在檢測孔4內的支撐 套筒5。 用本實用新型檢測裝置進行檢測的方法如下 參見圖l，檢測前，首先連接好內窺鏡系統3的各組成部分，並保證它們功能正常， 內窺鏡探頭6上下左右運動靈活。然後將支撐套筒5插入檢測孔4中，通過法蘭盤7將支 撐套筒5上的磁性橡膠8段推進檢測孔4內。將裝有內窺鏡探頭6的柔性軟管11通過支 撐套筒5放入電桿1待測的地下基礎埋深段內，使內窺鏡探頭6處於懸吊狀態。柔性軟管 11與支撐套筒5接觸，收放柔性軟管11可使內窺鏡探頭6沿電桿1軸線做上下垂直方向 位移。在柔性軟管11外部刻有長度標記，通過其上的刻度控制內窺鏡探頭6處於地下基礎 埋深段的高度位置。開啟光源17，照亮內窺鏡探頭6對準的電桿內表面區域，固定內窺鏡 探頭6處於這一高度位置，調節外部控制器12使內窺鏡探頭6沿電桿內表面沿圓周方向轉 動，觀察視頻監視器13的圖像，通過調節焦距和調整支撐套筒5，使獲得的傳輸圖像在某確 定焦距下都同樣清晰。此時，說明內窺鏡探頭6中心線與電桿1軸線已經重合，保持內窺鏡 探頭6焦距在接檢測過程不變。安裝固定好支撐套筒5，保證支撐套筒5在測量過程中不產 生任何方向的運動。 檢測開始，收放柔性軟管11將內窺鏡探頭6移動到電桿1地下基礎埋深段的起始 高度位置，開啟光源17照亮地下基礎埋深段內表面2，物鏡16將內表面狀態成像(光學圖 像)，通過CCD攝像頭18攝取圖像(電信號)，再通過信號線10傳送至視頻監視器13直接 顯示出來，供檢測人員觀察。調節外部控制器12可使內窺鏡探頭6在同一高度沿電桿內表 面沿圓周方向轉動，觀察環形帶區域的內表面狀態。外部控制器12每次轉動內窺鏡探頭6 的調節量正好使採集的兩幅視頻圖像之間相互銜接，這樣，內窺鏡探頭6順序旋轉一周，就 採集到了電桿l內表面一定寬度環形帶內的視頻圖像，通過視頻監視器13觀察就可以快速 判斷處於此環形帶的內表面裂紋缺陷狀態。收放柔性軟管ll，使內窺鏡探頭6移動到下一 高度位置，重複執行上述操作步驟，採集這一高度的圖像並通過視頻監視器13觀察判斷出 內表面缺陷狀態。同理，直至完成地下基礎埋深段所有高度上的視頻圖像採集和缺陷狀態 判斷。 在檢測過程中，若發現裂紋缺陷或裂紋尺寸較大時，通過計算機15記錄和存儲缺 陷位置和圖像，與同樣檢測條件下在實驗室標定的0. 2mm標準裂紋視頻圖像比較，就可判 斷裂紋是否超標。 檢測完畢，將柔性軟管11從電桿內部拉出，並且通過拉環9將支撐套筒5從檢測 孔4中取出。 儘管業已結合附圖和具體實例對本實用新型的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋 缺陷無損檢測裝置進行了說明，本領域技術人員可以理解的是，所公開的具體方案是說明 性的，而不是限定性的。在不違背本實用新型所披露的原理和構思的前提下，可以對上述方 案進行各種改變和變形，這樣的改變都屬於權利要求書中所限定的本實用新型要求保護的 範圍。
權利要求一種電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，其特徵於該裝置由支撐套筒(5)和內窺鏡系統(3)組成，內窺鏡系統(3)由內窺鏡探頭(6)、信號線(10)、柔性軟管(11)、外部控制器(12)、視頻監視器(13)、連接器(14)和計算機(15)組成，內窺鏡探頭(6)由物鏡(16)、光源(17)和CCD攝像頭(18)組成，柔性軟管(11)通過連接器(14)與外部電源和計算機(15)相連。
2. 如權利要求1所述的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，其特徵於 所述支撐套筒(5)為圓柱形管狀形狀，在支撐套筒(5)的外部端具有一個法蘭盤(7)。
3. 如權利要求1所述的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，其特徵於 在所述支撐套筒(5)的外表面與檢測孔內鋼管的配合段部分具有環形淺槽，並且在淺槽內 粘結磁性橡膠(8)。
4. 如權利要求1-3中任意一項所述的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測 裝置，其特徵於在所述法蘭盤(7)上具有一個拉環(9)，以便取出吸緊在檢測孔上的所述支 撐套筒(5)。
5. 如權利要求4所述的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，其特徵於 在所述支撐套筒(5)的位於電桿內的內端部設計圓弧倒角。
6. 如權利要求1所述的電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷無損檢測裝置，其特徵於 在所述柔性軟管(11)外部刻有長度標記。
專利摘要本實用新型提供了一種鋼筋混凝土電桿地下基礎埋深段內表面裂紋缺陷的無損檢測裝置，它由支撐套筒和內窺鏡系統組成。內窺鏡系統由內窺鏡探頭、信號線、柔性軟管、外部控制器、視頻監視器、連接器和計算機組成，內窺鏡探頭由物鏡、光源和CCD攝像頭組成，柔性軟管通過連接器與外部電源和計算機相連。本實用新型的檢測裝置在現場檢測時操作方便，無需對電桿進行拆卸，適用於架空送電線路工程中各類型電桿的安全運行檢修。
文檔編號G01N21/88GK201503403SQ20092017569
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者姜毅, 張冰, 文中, 李力, 王紅梅, 竇藝成, 鄒雋, 郭文杰, 陳勇 申請人:三峽大學