安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司 潘英峰 程 翔 國網(wǎng)安徽省電力有限公司 李堅林 謝 佳 殷 振

國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院 繆春輝 趙 騫

隨著遠距離特高壓直流輸電電網(wǎng)的規(guī)?；ㄔO(shè)，其輸電容量和電壓等級不斷提高，電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的風(fēng)險也逐漸變大。為確保送端和受端的電網(wǎng)穩(wěn)定性，需配置大規(guī)模動態(tài)無功設(shè)備，即“大直流輸電、強無功支撐”，目前國內(nèi)開發(fā)完成的大容量300MVar 調(diào)相機的冷卻方式有雙水內(nèi)冷和空冷兩種[1]。在雙水內(nèi)冷調(diào)相機中，其轉(zhuǎn)子線圈采用水冷。轉(zhuǎn)子冷卻水系統(tǒng)包括進水系統(tǒng)、調(diào)相機動靜部件的密封結(jié)構(gòu)和回水系統(tǒng)。同樣，潤滑油系統(tǒng)作為調(diào)相機的重要輔助系統(tǒng)，持續(xù)穩(wěn)定地向調(diào)相機軸承提供潤滑冷卻油液，為調(diào)相機在各種工況下安全可靠運行提供保障。隨著首批300MVar 調(diào)相機陸續(xù)投運，調(diào)相機在直流輸電工程中的作用日益突出，其快速的動態(tài)響應(yīng)特性為直流輸電提供了有力保證[2]。調(diào)相機系統(tǒng)在電網(wǎng)中承擔(dān)著極其重要的作用，而油水管道的安全穩(wěn)定運行對于整個調(diào)相機系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行同樣起著關(guān)鍵的作用，對油水管道的監(jiān)督檢測就顯得十分必要，但同時，調(diào)相機系統(tǒng)的油水管道監(jiān)督檢測相對較少，其監(jiān)督檢測的方法亦較少，為此本文通過對調(diào)相機系統(tǒng)油水管道的缺陷案例分析和檢測方法的比較來探討調(diào)相機系統(tǒng)油水管道檢測的措施方法，為后續(xù)監(jiān)督檢驗提供相應(yīng)的案例。

1 缺陷案例

對換流站內(nèi)調(diào)相的油、水管道進行全面排查檢測工作時，常規(guī)采用的檢測方法是射線檢測；例如在省內(nèi)某換流站A 修期間，對其2號調(diào)相機定子冷卻水管焊縫采用射線檢測方法檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其冷卻水管焊縫存在不同程度的未熔合、未焊透等缺陷。當(dāng)管焊縫中存在未熔合/ 未焊透缺陷時，就會極大地減小焊縫的有效面積，可能成為裂紋源，使焊縫強度下降，從而帶來焊縫破壞危險，嚴(yán)重影響調(diào)相機設(shè)備的安全運行和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段對調(diào)相機油、水管道焊縫的檢測手段均單一采用射線檢測的方法，這種方法對缺陷的檢出有一定的準(zhǔn)確性，能夠很好地發(fā)現(xiàn)問題。但同時，射線檢測方法面臨一個重要的問題就是存在電離輻射問題，第一，射線檢測增加了公共安全風(fēng)險；第二，射線檢測對作業(yè)人員會有一定的輻射；第三，射線檢測洗片過程中會因檢測廢液處理不當(dāng)對水資源產(chǎn)生嚴(yán)重污染?；诖?，尋找調(diào)相機油、水管道檢測的替代方法變得尤為重要。接下來，我們主要通過對檢測方法和缺陷成因的對比分析，來尋求最合適的檢測方法[3]。

2 檢測方法分析比較

對于調(diào)相機油、水管道的無損檢測方法，可采用射線檢測[4]、滲透檢測、脈沖反射法超聲檢測、相控陣超聲檢測[5]等，以上幾種檢測方法的優(yōu)缺點及適用范圍如下。

2.1 射線檢測方法

射線檢測主要利用X 射線穿透物質(zhì)時能量會衰減，利用被檢工件與其內(nèi)部缺陷對射線能量衰減程度的差異，來判斷被檢工件中是否存在缺陷。

其優(yōu)點在于能檢測出調(diào)相機管道焊縫中存在的未焊透、氣孔、夾渣、裂紋、未融合等；缺陷可直觀在底片上顯示；射線底片/照片可長期保存，追溯性好。但同時存在一定程度的缺點：較難確定缺陷的深度及高度；有電離輻射，隔離和防護要求較高；一定施工范圍內(nèi)無法共同作業(yè)（一般采用夜間作業(yè)）。

2.2 滲透檢測方法

滲透檢測主要利用毛細(xì)管現(xiàn)象和滲透液對缺陷的浸潤作用，使?jié)B透液進入缺陷中，將多余的滲透液除去后，殘留缺陷內(nèi)的滲透液吸附顯像劑從而形成對比度高的缺陷顯像。

其優(yōu)點在于能發(fā)現(xiàn)調(diào)相機油、水管道表面開口的氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。其缺點是無法檢測焊縫內(nèi)部的缺陷。

2.3 脈沖反射法超聲檢測

脈沖反射法超聲檢測主要通過探頭發(fā)射超聲波，超聲波在工件內(nèi)發(fā)生反射、折射，顯示器接收超聲波，通過波形變化判斷缺陷。其檢測原理如圖1所示。

圖1 脈沖反射法超聲檢測原理

優(yōu)點是能快速檢測出管道焊縫內(nèi)部缺陷；能確定缺陷在管道的位置和相對尺寸；無輻射危害，檢測過程可與其他檢修作業(yè)同步開展，縮短檢修周期。缺點是檢測記錄信息量少，無底片、圖像，無法直觀記錄等。

2.4 相控陣超聲檢測方法

相控陣超聲檢測主要通過發(fā)射多束超聲波，接收到超聲波后對聲波進行合成形成圖像（超聲成像），是一種新型的無損檢測方法，其檢測原理如圖2所示。其優(yōu)點包括以下內(nèi)容。

圖2 相控陣超聲檢測檢測原理

第一，相控陣超聲檢測對有高度危害性的面積型缺陷（裂紋、未熔合、未焊透）檢出率高。相控陣有利于消除重大安全隱患并減少不必要的返修工作。第二，相控陣超聲檢測可精確測定缺陷的深度及自身高度尺寸，對缺陷危害性的判定更全面、更具體。第三，相控陣超聲檢測無輻射危害，可與其他作業(yè)交叉，無須夜間開展，加快檢測進度，縮短檢修周期。

缺點包括：第一，該項檢測技術(shù)對檢測技術(shù)人員的知識儲備量要求較高；第二，檢測圖譜的評定需要技術(shù)人員一定的經(jīng)驗積累來判斷；第三，相控陣超聲檢測對晶粒度粗大的不銹鋼管材分辨力較低。

3 缺陷成因及檢測方法

調(diào)相機油、水管道焊縫缺陷主要表現(xiàn)形式為未熔合、未焊透、裂紋、氣孔、表面氣孔和弧坑裂紋等，常見缺陷形成原因及建議采用檢測方法見表1。

表1 缺陷成因及檢測方法

從表1中可以看出，對于未熔合缺陷和裂紋，可以采用射線檢測、脈沖反射法超聲檢測和相控陣超聲檢測方法等；對于未焊透、氣孔，可采用射線檢測和相控陣超聲檢測方法等；對于表面氣孔和弧坑裂紋，可采用滲透檢測方法。

4 措施建議

對于調(diào)相機油、水管道，主要包括潤滑油系統(tǒng)中的頂軸油管、進油管、回油管和排油煙管；內(nèi)冷系統(tǒng)中的定子冷卻水管和轉(zhuǎn)子冷卻水管；外冷系統(tǒng)中的循環(huán)水供水管和循環(huán)水回水管等。其主要材質(zhì)為不銹鋼，常見管道規(guī)格參數(shù)見表2，從表2可知，其外徑范圍為22～219mm，壁厚范圍為3～7mm；除頂軸油管道的運行壓力為11～12MPa 外，其他管道運行壓力均為0.2～0.55MPa。

表2 常見管道規(guī)格參數(shù)

基于上述管樣和規(guī)格，給出以下措施建議。

第一，對于不同的管道規(guī)格（外徑＜100mm，壁厚≤4mm 與外徑≥100mm，壁厚＞4mm）、管道壓力（＞1MPa 與≤1MPa）來確定檢測比例和檢測方法，具體的檢測比例和檢測方法見表3。對于壓力＞1MPa 的管道焊縫，檢測比例為100%，對于壓力≤1MPa 的管道焊縫，檢測比例為每種規(guī)格20%；與管道無法連接的焊縫，無論何種規(guī)格和壓力，均采用滲透檢測的方法；而與管道對接的焊縫，則采用射線檢測方法，特別地，對于外徑≥100mm，壁厚＞4mm 且壓力≤1MPa 的管道，優(yōu)先采用相控陣超聲檢測方法，只有當(dāng)分辨率和靈敏度都不能保證的情況下，才可選用射線檢測方法。

表3 管道焊縫的檢測比例和檢測方法

第二，對于檢測結(jié)果，在評定時，對于壓力大管徑小的頂軸油管道，若管道內(nèi)部存在焊瘤，建議切割重新焊接。

第三，對于抽查的管道焊縫，檢測結(jié)果若存在不合格，應(yīng)擴大1倍的抽檢比例，重點抽查相同規(guī)格、同一焊工施焊的焊縫，若仍存在不合格焊縫，應(yīng)對該批次焊縫進行100%檢測。

第四，對確定進行返修的焊縫部件，返修前進行缺陷原因分析，補焊應(yīng)重新制定焊接工藝，補焊后按原方法進行檢測，同一部位的返修次數(shù)不得超過兩次。

第五，繼續(xù)推動調(diào)相機金屬技術(shù)監(jiān)督工作，加大檢測技術(shù)人員培訓(xùn)，提升檢測水平，保證機組運行安全。