[發(fā)明專利]一種彈簧操動機構(gòu)斷路器的儲能彈簧損傷狀態(tài)檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410641331.3
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104316600B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮光亮;曾國;賀攀;周文俊;嚴國志;李鵬飛;代文芳;余衛(wèi)民;呂亮;熊國友;劉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)黃石供電公司運維檢修部（檢修分公司）;武漢大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務(wù)所42109
• 代理人: 饒建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電磁超聲法的對運行中的彈簧操動機構(gòu)斷路器在非動作工況下儲能彈簧損傷狀態(tài)進行檢測的檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來,隨著我國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，斷路器在電力系統(tǒng)中得到廣泛的推廣運用。在斷路器的彈簧操動機構(gòu)中，儲能彈簧的好壞直接關(guān)系著彈簧操動機構(gòu)的正常動作，因此儲能彈簧對整個斷路器的運行性能乃至整個電網(wǎng)的運行性能都有著非常重要的作用。當前，儲能彈簧可能存在兩種原因下的損傷，一方面，儲能彈簧在出廠時候，彈簧的表面存在凹痕，在運輸和安裝過程中出現(xiàn)的磕傷和刮痕等意外損傷對彈簧性能和壽命有嚴重的影響；另一方面，在長時間的運行過程中，儲能彈簧會出現(xiàn)疲勞裂紋擴展、蠕變裂紋擴展、甚至彈簧鋼絲斷裂等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致斷路器的彈簧操動機構(gòu)在運行過程中出現(xiàn)機械故障，這對電網(wǎng)的安全運行構(gòu)成一定的潛在威脅。

然而，目前尚未有專門針對運行中斷路器在非動作工況下，對儲能彈簧損傷狀態(tài)進行檢測的檢測裝置及方法。

CN101706476A公開了一種電磁超聲板材自動探傷方法及其裝置，采用垂直入射體波進行探傷，對較大厚度的板材進行監(jiān)測。其采用電磁超聲探傷探頭，采用脈沖電磁鐵提供磁場，具有磁場持續(xù)時間短的特點，對鐵磁性和非鐵磁性的板材都可以進行監(jiān)測。此方法將底面和缺陷的回波相結(jié)合，減小了監(jiān)測盲區(qū)。但這種方法僅適用于板材監(jiān)測，不能使用在斷路器儲能彈簧的監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要解決由于斷路器的儲能彈簧出現(xiàn)損傷，給斷路器以及電網(wǎng)的安全運行帶來嚴重的影響，而當前現(xiàn)有技術(shù)中并沒有專門的檢測裝置及方法對儲能彈簧的損傷狀態(tài)進行檢測的問題，為此提供一種彈簧操動機構(gòu)斷路器的儲能彈簧損傷狀態(tài)檢測裝置及方法。

本發(fā)明的第一種技術(shù)方案，采用激勵接收線圈分離檢測模式，具體內(nèi)容如下：

一種彈簧操動機構(gòu)斷路器的儲能彈簧損傷狀態(tài)檢測裝置，其特征是：包括有信號發(fā)射系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)、激勵線圈和接收線圈以及上位機，并配設(shè)有兩塊釹鐵硼磁鐵，所述信號發(fā)射系統(tǒng)與激勵線圈相連接，信號接收系統(tǒng)與接收線圈相連接，信號發(fā)射系統(tǒng)與信號接收系統(tǒng)均與上位機相連接。

本發(fā)明中所述信號發(fā)射系統(tǒng)包括有方波發(fā)生電路、驅(qū)動電路、可調(diào)電源、H橋和過壓過流保護電路以及發(fā)射阻抗匹配電路，其中方波發(fā)生電路和發(fā)射阻抗匹配電路均與上位機相連接，方波發(fā)生電路與驅(qū)動電路相連接，驅(qū)動電路與H橋相連接，H橋分別與可調(diào)電源、過壓過流保護電路以及發(fā)射阻抗匹配電路相連接。

本發(fā)明中所述信號接收系統(tǒng)包括有依次構(gòu)成驅(qū)動連接的接收阻抗匹配電路、前置放大器、程控帶通濾波器和主放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述接收阻抗匹配電路、程控帶通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路均與上位機相連接。

本發(fā)明中所述激勵線圈為繞線線圈，采用直徑為0.8mm-1.2mm的漆包線，纏繞匝數(shù)為15-25匝；所述接收線圈為繞線線圈，采用直徑為0.4-0.6mm的漆包線，纏繞匝數(shù)為20-30匝，所述釹鐵硼磁鐵表面的磁場強度大于等于10kGs。

在第一種技術(shù)方案中，采用本發(fā)明所述的一種彈簧操動機構(gòu)斷路器的儲能彈簧損傷狀態(tài)檢測裝置的檢測方法，其特征是：包括有以下步驟：

第一步:打開斷路器的彈簧操動機構(gòu)，拆卸下彈簧操動機構(gòu)的儲能彈簧和儲能彈簧上下側(cè)的金屬擋板，在兩塊金屬擋板板面上的同一位置各自開設(shè)一個凹槽，將兩塊釹鐵硼磁鐵分別嵌裝在兩個凹槽中；

第二步:在儲能彈簧上下側(cè)端部處的儲能彈簧鋼絲上分別以纏繞方式安裝激勵線圈和接收線圈；

第三步:將儲能彈簧和兩塊金屬擋板重新安裝在斷路器彈簧操動機構(gòu)原來的安裝位置上，其中激勵線圈和接收線圈分別與儲能彈簧上下側(cè)金屬擋板上的釹鐵硼磁鐵一一對應(yīng)接觸；將激勵線圈與信號發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射匹配電路相連接，接收線圈與信號接收系統(tǒng)的接收阻抗匹配電路相連接，信號發(fā)射系統(tǒng)與信號接收系統(tǒng)均與上位機相連接；

第四步：通過上位機對信號發(fā)射系統(tǒng)給定信號發(fā)射指令，信號發(fā)射系統(tǒng)向激勵線圈發(fā)出頻率、周期數(shù)和幅值可調(diào)的正弦激勵信號，在釹鐵硼磁鐵、儲能彈簧和激勵線圈的共同作用下產(chǎn)生超聲波信號，超聲波信號沿著儲能彈簧鋼絲傳播，遇到儲能彈簧鋼絲內(nèi)部或表面存在的損傷即發(fā)生超聲波反射，并且沿著儲能彈簧鋼絲傳播的超聲波信號和由于儲能彈簧鋼絲存在損傷而發(fā)生反射的超聲波信號傳播至接收線圈時，被接收線圈在儲能彈簧和釹鐵硼磁鐵的共同作用下轉(zhuǎn)換為電信號；

第五步：通過上位機對信號接收系統(tǒng)給定信號接收指令，信號接收系統(tǒng)對第四步產(chǎn)生的電信號進行放大濾波和量化采樣，最后將量化的信號上傳至上位機進行分析處理。