[發(fā)明專利]一種碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置及其應用

有效

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• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111735873B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁輝;全琪煒;晏井利;黃珊
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/265
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 丁靜靜

本發(fā)明公開了一種碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置，包括絕緣軌道式夾具、超聲工作臺、測距儀；所述的絕緣軌道式夾具為底面開口的中空盒體，所述盒體內(nèi)設(shè)有若干用于夾持碳纖維復合材料芯棒的輪軌，所述超聲工作臺設(shè)置于盒體底面的上方，所述測距儀設(shè)置于盒體的側(cè)面，所述的超聲工作臺包括可伸縮超聲探頭、耦合劑盒、波速計算模塊、發(fā)信模塊。本發(fā)明還公開了上述裝置的應用。本發(fā)明利用超聲波在鋁絞線上的傳播在線檢測所測區(qū)段內(nèi)是否存在芯棒斷裂情況，成本更低且簡單高效，可廣泛應用在碳纖維材料芯棒的檢測領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳纖維復合材料芯棒的無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置其應用。

背景技術(shù)

碳纖維復合材料導棒是用于電力傳輸領(lǐng)域的高壓導線的重要材料，由于自身強度、剛度和環(huán)境適應性比較強等優(yōu)點，可以在很大程度上減少遠距離桿塔之間的輸電線弧垂變形，同時其自身質(zhì)量較輕、抗腐蝕能力強，故可作為鋼芯的替代品，在輸電領(lǐng)域有廣闊的應用前景。

碳纖維復合材料芯棒在輸電線路上的應用有明顯優(yōu)勢，但是也存在弊端。碳纖維復合材料會在承受一定載荷作用下產(chǎn)生脆性斷裂，使得芯棒表面或內(nèi)部損傷，嚴重者會使得芯棒斷裂，也有的在施工架線過程中因施工或其他原因使得芯棒受損，從而產(chǎn)生對輸電線路的安全隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中常用的高壓輸電線為多層結(jié)構(gòu)，碳纖維復合材料芯棒外部有較厚的鋁質(zhì)絞線，一旦線路架設(shè)完成，芯棒將被鋁絞線包裹，因此若芯棒出現(xiàn)一定問題，從外部很難發(fā)現(xiàn)。同時，若碳纖維復合材料芯棒斷裂，則桿塔兩端的作用力和輸電線的自重載荷將全部受力于鋁絞線上，使其內(nèi)應力增加。芯棒是否斷裂在絞線外部無法明顯觀察到，但鋁絞線因為承受所有的作用力及自重載荷，再加上自然條件下的額外載荷，很容易產(chǎn)生弧垂、蠕變甚至斷裂。

目前國內(nèi)外對于這種多層高壓電輸電線的檢測研究和手段很少，很難滿足高壓輸電線工作安全穩(wěn)定、故障及時發(fā)現(xiàn)并反饋的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種快速、高效、環(huán)保的用于碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置的應用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測裝置，絕緣軌道式夾具、超聲工作臺、測距儀；所述的絕緣軌道式夾具為底面開口的中空盒體，所述盒體內(nèi)設(shè)有若干用于夾持碳纖維復合材料芯棒的輪軌，所述超聲工作臺設(shè)置于盒體底面的上方，所述測距儀設(shè)置于盒體的側(cè)面，所述的超聲工作臺包括可伸縮超聲探頭、耦合劑盒、波速計算模塊、發(fā)信模塊。所述的超聲工作臺是現(xiàn)有技術(shù)中已有的超聲控制裝置。

作為優(yōu)選，所述的輪軌的數(shù)量為4個，所述輪軌呈對角線設(shè)置在絕緣軌道式夾具內(nèi)部。輪軌的數(shù)目并不限于4個，輪軌的設(shè)置方法也不限制為對角線設(shè)置，只要能夾緊輸電線即可。

作為優(yōu)選，所述中空盒體長10cm、寬15cm、高15cm。

作為優(yōu)選，所述可伸縮超聲波探頭長15mm，寬10mm，高8mm，發(fā)射頻率為5MHz的表面波。

作為優(yōu)選，所述輪軌為球型輪，所述球型輪直徑為2cm。

作為優(yōu)選，所述輪軌包括上部輪軌和下部輪軌，所述的下部輪軌設(shè)置在絕緣軌道式夾具底面的開口處，所述的下部輪軌通過輪軌松緊裝置與絕緣軌道式夾具連接。通過擰緊或松弛松緊裝置可以控制絕緣軌道式夾具底面開口的大小，從而能將本發(fā)明安裝到輸電線上，開口寬度的可調(diào)節(jié)范圍為2～8cm

作為優(yōu)選，所述的測距儀為紅外測距儀，精度為2mm。

一種碳纖維復合材料芯棒的在線無損檢測方法，包括如下步驟：