王中亞，王亦民

（安徽省電力科學(xué)研究院，合肥 230601）

電網(wǎng)設(shè)備一旦出現(xiàn)設(shè)備失效問題，即會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過失效分析研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)備中存在的制造缺陷是造成失效的主要原因，在外在因素作用下有缺陷的設(shè)備易發(fā)生失效破壞。電網(wǎng)設(shè)備的事故頻發(fā)使得其檢測(cè)變得愈加重要，如何快速有效地檢測(cè)和評(píng)價(jià)設(shè)備缺陷成了電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)工作的重中之重。

數(shù)字化X 射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)（簡稱DR 技術(shù)）是近年來發(fā)展起來的一種新型射線無損檢測(cè)技術(shù)。李衍［1－2］闡述了DR 技術(shù)的基本特點(diǎn)和方法要點(diǎn)，展示了其工業(yè)應(yīng)用前景。國內(nèi)無損檢測(cè)工作者對(duì)DR技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了積極探索［3－4］。DR技術(shù)實(shí)時(shí)成像的檢測(cè)速度快、便攜性強(qiáng)的特性非常符合電網(wǎng)設(shè)備的檢測(cè)工作特點(diǎn)，因而被應(yīng)用到電網(wǎng)設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)督與檢測(cè)工作中。筆者主要介紹DR技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)工作中的應(yīng)用情況，并就其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)作了一些探討。

1 DR技術(shù)原理及系統(tǒng)

DR 技術(shù)是直接將X 射線通過數(shù)字成像板轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)。其技術(shù)原理是，射線穿過被檢測(cè)物體后攜帶了物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)厚度組成信息，在經(jīng)過成像板后，將會(huì)把X 光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見光，并利用非晶硅陣列的電子接收單元把可見光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)加以記錄，轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號(hào)大小和射入其中的射線強(qiáng)度成正向關(guān)系。隨后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的信號(hào)進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換和一定的預(yù)處理并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和后處理。DR 的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)X 射線檢測(cè)技術(shù)的觀念，實(shí)現(xiàn)了模擬X 射線圖像向數(shù)字化X 射線圖像的轉(zhuǎn)換。

DR 實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)一般由X 射線源、數(shù)字成像板、信號(hào)放大和數(shù)據(jù)采集處理單元、計(jì)算機(jī)圖像處理存儲(chǔ)傳輸系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)構(gòu)成，圖1為以色列維迪思科V－FR 便攜式非晶硅平板X 射線數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)。

圖1 V－FR便攜式非晶硅平板X 射線數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)

2 DR技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 檢測(cè)效率

使用傳統(tǒng)膠片進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需要經(jīng)過膠片曝光，暗室沖洗、顯影、定影等處理過程，檢測(cè)時(shí)間非常長，通常需要2～3h。DR 技術(shù)的成像速度取決于成像板的形狀、大小、射線曝光時(shí)間和后處理程序的運(yùn)算速度，使用DR 系統(tǒng)進(jìn)行射線成像僅需要幾秒鐘，而且不需要沖洗、顯影、定影等過程，整個(gè)過程僅需數(shù)分鐘，使用非常方便。

傳統(tǒng)射線檢測(cè)得到的是一定黑度范圍的底片，一旦檢測(cè)參數(shù)選擇不當(dāng)，就不能得到合格的底片，重新檢測(cè)受各方面因素所限，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。DR 檢測(cè)可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)脈沖數(shù)來達(dá)到指定黑度，而且DR 系統(tǒng)具有很強(qiáng)大的圖像后處理功能，很容易現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)得到合格的電子底片，保證了缺陷檢出率，提高了檢測(cè)效率。

2.2 檢測(cè)靈敏度

檢測(cè)靈敏度由底片成像質(zhì)量決定，即由底片的動(dòng)態(tài)范圍決定。動(dòng)態(tài)范圍是指膠片、相紙和CCD 芯片等所能記錄的最大調(diào)影范圍，是所成圖像最亮點(diǎn)和最暗點(diǎn)的強(qiáng)度之比，反映了一個(gè)成像系統(tǒng)在一次成像過程中對(duì)信號(hào)強(qiáng)度變化量的檢測(cè)性能。

對(duì)于膠片成像技術(shù)，當(dāng)確定了膠片質(zhì)量、透照布置和透照參數(shù)后，其動(dòng)態(tài)范圍基本就可以確定，其中膠片質(zhì)量決定了膠片成像的最大動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)于顆粒度小且顆粒分布均勻的質(zhì)量。比較好的膠片，成像的動(dòng)態(tài)范圍（即成像的寬容度）可以達(dá)到2 000以上，但是在實(shí)際使用和操作過程中由于受到各種具體條件的限制一般難以達(dá)到膠片的極限動(dòng)態(tài)范圍。而DR 探測(cè)器和圖像采集卡的響應(yīng)靈敏度高，飽和信號(hào)值也很大，其動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)3 500 以上，因此DR 技術(shù)具有很高的檢測(cè)靈敏度。

2.3 檢測(cè)成本

膠片成像技術(shù)在檢測(cè)過程中要使用大量的膠片，這些膠片需要用化學(xué)試劑進(jìn)行顯影定影，測(cè)評(píng)后的膠片需要花費(fèi)一定的財(cái)力物力來保存，加大了設(shè)備材料成本，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成了一定程度的污染。DR 技術(shù)無需膠片，所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)均可通過電腦來完成檢測(cè)數(shù)據(jù)庫管理，檢測(cè)數(shù)據(jù)可以終身保存，檢測(cè)結(jié)果易于管理，方便查詢，降低了檢測(cè)成本。

2.4 輻射防護(hù)

對(duì)于常規(guī)膠片成像技術(shù)，曝光時(shí)間較長，現(xiàn)場(chǎng)X射線輻射量非常大，而DR 技術(shù)可以采用脈沖式射線源進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間短，輻射量非常小，檢測(cè)人員站在射線源后3米即可實(shí)現(xiàn)距離防護(hù)，降低了現(xiàn)場(chǎng)工作難度。

電網(wǎng)設(shè)備金屬監(jiān)督工作的特點(diǎn)是停電時(shí)間短，工期緊張，工作量大，人員流動(dòng)性大，而DR 檢測(cè)系統(tǒng)便攜性強(qiáng)，不對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)造成污染，非常適用于電網(wǎng)設(shè)備的檢測(cè)。

3 DR技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 電力金具檢測(cè)

電力金具是連接和組合電力系統(tǒng)中的各類裝置，是起到傳遞機(jī)械負(fù)荷、電氣負(fù)荷及某種防護(hù)作用的金屬附件。電力金具主要存在鑄造缺陷和焊接缺陷，運(yùn)行中若出現(xiàn)過熱、應(yīng)力集中現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致金具失效，圖2為采用DR 系統(tǒng)檢測(cè)的各類金具缺陷。

電力金具多采用鑄鋁或鋁合金材料，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，DR 的檢測(cè)靈敏度可達(dá)φ0.8mm?？紤]到實(shí)際檢測(cè)條件可能較差的因素，可將鑄造鋁或鋁合金的DR 最小檢測(cè)靈敏度定為φ1mm，即對(duì)于當(dāng)量大于φ1mm 孔的缺陷可以保證檢出，此靈敏度以下的缺陷并不會(huì)影響金具的使用要求。DR 技術(shù)檢測(cè)速度快、便攜性強(qiáng)，契合電力金具種類繁多、量大的特點(diǎn)，因而行之有效。

3.2 水泥桿塔檢測(cè)

近年來，變電站、輸電線路水泥桿塔斷裂事故頻頻發(fā)生，主要原因是桿塔連接鋼圈的對(duì)接焊縫質(zhì)量不良致使強(qiáng)度降低，遇到惡劣天氣等因素易發(fā)生斷裂。圖3為采用DR 技術(shù)檢測(cè)出的水泥桿塔連接鋼圈的焊接缺陷。

水泥桿塔鋼圈焊接缺陷主要是未焊透、夾渣和氣孔，DR 技術(shù)完全可以滿足檢測(cè)要求。焊縫質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)參照GB／T 3323－2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》。另外，由于桿塔檢測(cè)部位一般位于半空，DR 技術(shù)可以比較方便地進(jìn)行檢測(cè)，這也是DR 技術(shù)相較于其他檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)所在。水泥桿塔焊接缺陷的普遍存在暴露了焊接工藝不良、焊接人員技術(shù)水平低下的問題，需要加強(qiáng)加工制造過程監(jiān)管。

3.3 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）檢測(cè)

GIS設(shè)備以封閉性好、占地小、受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)在全國得到了廣泛應(yīng)用。由于設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部又充有SF6氣體，使得查找故障點(diǎn)困難，檢測(cè)難度很大。采用DR 技術(shù)可以很好地觀察GIS設(shè)備的內(nèi)部狀況（圖4），實(shí)現(xiàn)GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可視化診斷，將缺陷消除在萌芽狀態(tài)，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

圖4 GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)示例

3.4 電力線纜檢測(cè)

近年來，惡劣天氣的頻現(xiàn)對(duì)電力線纜的力學(xué)性能提出了更高的要求。DR 技術(shù)可以較好地對(duì)線纜的內(nèi)部缺陷進(jìn)行診斷，防止運(yùn)行過程中線纜拉斷事故的發(fā)生（圖5）。

圖5 線纜DR 檢測(cè)示例

4 結(jié)語

分析了DR 檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)了DR 技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)中的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。DR 技術(shù)檢測(cè)效率高，檢測(cè)靈敏度高，便攜性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的靈活性和適用性，對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的可視化診斷有重大意義，可在以后的電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)中推廣應(yīng)用。

［1］ 李衍.數(shù)字射線照相法現(xiàn)狀評(píng)述［J］.無損檢測(cè)，2006，28（4）：198－202.

［2］ 李衍.工業(yè)DR 技術(shù)的新動(dòng)向［J］.無損探傷，2006，30（6）：1－4.

［3］ 李少云，王小伍，高建忠.DR 實(shí)時(shí)成像技術(shù)在雙面埋弧焊管焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.焊管，2010，33（2）：17－20.

［4］ 陳光，丁克勤，梁麗紅.便攜式DR 與CR 成像技術(shù)在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.無損檢測(cè)，2009，31（6）：494－496.