高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法和装置，其中的无损检测方法包括：对待测灭弧喷口发射超声波脉冲；检测在待测灭弧喷口内的超声波速度并获取待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度；将超声波速度和反射信号的峰值幅度与关系库进行比对，进而获取待测灭弧喷口的密度；所述关系库是通过对标定的各种密度不同的灭弧喷口测试样品进行超声波测试得到的灭弧喷口密度与灭弧喷口内的超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的对应关系。该检测方法可有效实现高压开关设备用灭弧喷口密度的无损检测。

Nondestructive testing method and device for density of arc extinguishing nozzle for high voltage switch equipment

Nondestructive testing method and device of the invention relates to a quenching nozzle for high voltage switch equipment including density, nondestructive testing methods: the measurement of ultrasonic pulse emission quenching nozzle treatment; detection in the measured ultrasonic speed arc arc nozzle and obtain the measured peak amplitude of ultrasonic quenching nozzle surface reflection signal at the bottom; the ultrasonic velocity and the peak amplitude of the reflected signal and the relational database are compared, and then get the measured arc nozzle density; the relation database is tested by ultrasonic arc arc arc nozzle density and ultrasonic velocity in the nozzle and the quenching nozzle bottom surface peak amplitude of ultrasonic reflection signal of the corresponding relationship between the the various density calibration different quenching nozzle test sample. This method can effectively realize the nondestructive test of arc discharge density for high voltage switchgear.

【技术实现步骤摘要】
高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法和装置
本专利技术涉及一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法和装置，属于绝缘材料无损检测与评价

技术介绍
灭弧喷口是SF6高压断路器灭弧装置中控制电弧、创造高速气吹条件的核心部件，它不仅应有优良的电气性能、机械性能和化学稳定性，同时还应具有优良的耐电弧烧蚀性能。灭弧喷口材料由聚四氟乙烯和三氧化二铝无机填料组成，聚四氟乙烯熔融态的黏度高达1011～1012pa·s，基本不流动，所以既不能用熔融加工法，也不能用溶解加工法。在生产中一般采用冷压烧结的方法，先将聚四氟乙烯和填料进行混料、压制和烧结，制成形状简单的毛坯，然后通过机加工获得形状复杂、尺寸精度高的喷口零部件。采用上述工艺制造的灭弧喷口，由于填料氧化铝和聚四氟乙烯树脂粉末的密度不同，在混合料加工过程中如果混料方法、压制力或压制时间控制不当，往往会出现喷口局部密度降低的现象。密度是影响喷口使用性能的重要指标，密度降低会导致喷口电气强度、拉伸强度、表面硬度降低，在断路器开断过程中出现击穿事故。目前，灭弧喷口零部件质量检测中常用的手段是X射线实时成像，该方法对于喷口内部的金属夹杂和气孔等体积型缺陷比较敏感。但是，由于X射线在喷口材料内部的衰减系数较小，喷口密度的微小变化在X射线成像板上几乎不能造成影像黑度的差异，因而检测灵敏度很低。就目前而言，在喷口零部件生产过程中，对于密度减小缺陷尚缺少可用的无损检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法和装置，用于解决灭弧喷口零部件密度的无损检测这一技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，包括以下方案：方法方案一：包括步骤1，对待测灭弧喷口发射超声波脉冲；步骤2，检测在所述待测灭弧喷口内的超声波速度并获取待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度；步骤3，将所述超声波速度和反射信号的峰值幅度与关系库进行比对，进而获取所述待测灭弧喷口的密度；所述关系库是通过对各种密度不同的灭弧喷口测试样品进行超声波测试得到的灭弧喷口密度与灭弧喷口内的超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的对应关系。方法方案二：在方法方案一的基础上，步骤2中通过多次检测求均值法来获取在所述待测灭弧喷口内的超声波速度以及待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度。方法方案三：在方法方案一或方法方案二的基础上，步骤3中获取所述关系库的步骤包括：(1)获取不同密度标准的灭弧喷口测试样品；(2)对所述灭弧喷口测试样品发射超声波脉冲；(3)检测在所述灭弧喷口测试样品内的超声波速度并获取所述灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度；(4)测量所述灭弧喷口测试样品的密度；(5)根据所述灭弧喷口测试样品的密度、灭弧喷口测试样品内的超声波速度和灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度，建立灭弧喷口密度与灭弧喷口内超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号峰值幅度对应关系的关系库。方法方案四：在方法方案三的基础上，步骤(4)中利用分析天平和阿基米德排水法原理测出所述灭弧喷口测试样品的密度。本专利技术还提供了一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测装置，包括以下方案：装置方案一：包括用于对待测灭弧喷口发射超声波脉冲的单元；用于检测在所述待测灭弧喷口内的超声波速度并获取待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的单元；用于将所述超声波速度和反射信号的峰值幅度与关系库进行比对，进而获取所述待测灭弧喷口的密度的单元；所述关系库是通过对各种密度不同的灭弧喷口测试样品进行超声波测试得到的灭弧喷口密度与灭弧喷口内的超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的对应关系。装置方案二：在装置方案一的基础上，通过多次检测求均值法来获取在所述待测灭弧喷口内的超声波速度以及待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度。装置方案三：在装置方案一或装置方案二的基础上，获取所述关系库的装置包括：用于获取不同密度标准的灭弧喷口测试样品的单元；用于对所述灭弧喷口测试样品发射超声波脉冲的单元；用于检测在所述灭弧喷口测试样品内的超声波速度并获取所述灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度的单元；用于测量所述灭弧喷口测试样品的密度的单元；用于根据所述灭弧喷口测试样品的密度、灭弧喷口测试样品内的超声波速度和灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度，建立灭弧喷口密度与灭弧喷口内超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号峰值幅度对应关系的关系库的单元。装置方案四：在装置方案三的基础上，用于测量所述灭弧喷口测试样品的密度的单元利用分析天平和阿基米德排水法原理测出所述灭弧喷口测试样品的密度。本专利技术的有益效果是：通过检测在待测灭弧喷口内的超声波速度以及待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度，比对灭弧喷口密度与灭弧喷口内超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号峰值幅度对应关系的关系库，进而获取待测灭弧喷口的密度，有效实现灭弧喷口的无损检测，为高压断路器灭弧装置的安全性分析提供有效依据。附图说明图1是在5种不同压力下所获得的灭弧喷口试验样品；图2是超声波检测系统的结构图；图3-1是压力机压力设定为70kN时的超声波反射信号峰值幅度变化图；图3-2是压力机压力设定为80kN时的超声波反射信号峰值幅度变化图；图3-3是压力机压力设定为90kN时的超声波反射信号峰值幅度变化图；图3-4是压力机压力设定为110kN时的超声波反射信号峰值幅度变化图；图3-5是压力机压力设定为123kN时的超声波反射信号峰值幅度变化图；图4是在不同压力下所获得的喷口试块在不同采样点的超声波反射信号峰值幅度；图5是在不同压力下所获得的喷口试块中在不同采样点的超声波声速；图6是在不同压力下所获得的灭弧喷口测试样品超声波反射信号的峰值幅度与灭弧喷口测试样品密度的对照关系；图7是在不同压力下所获得的灭弧喷口测试样品内的超声波声速与灭弧喷口测试样品密度的对照关系。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法的实施例。首先，获取灭弧喷口密度与灭弧喷口内超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号峰值幅度对应关系的关系库，主要包括以下步骤：(1)获取不同密度标准的灭弧喷口测试样品。灭弧喷口零部件的生产流程为：混料—模压—烧结—切削加工—清理及包装。通过改变模压过程中压力机压力可以得到一系列密度不同的喷口压制坯料，之后经过烧结、切削加工得到喷口样品。压力机压力分别设定为70kN、80kN、90kN、110kN和123kN，最终获得的圆柱形测试样品如图1所示。(2)对灭弧喷口测试样品发射超声波脉冲。本实施例中采用构建的便携式超声波检测系统进行超声波的相关测量，该套检测系统由便携式超声波探伤仪、数据线、三通连接器、超声波探头、耦合剂、数字示波器、USB闪存盘和计算机组成，系统结构图如图2所示。本实施例中的便携式超声波探伤仪采用美国GE公司生产的USMGo超声波探伤仪，超声波探头的型号为2.5Z10N。利用数据线实现便携式超声波探伤仪与三通连接器之间的电气连接，三通连接器的一端通过数据线与超声波探头之间实现电气连接，三通连接器的另一端通过数据线与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对待测灭弧喷口发射超声波脉冲；步骤2，检测在所述待测灭弧喷口内的超声波速度并获取待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度；步骤3，将所述超声波速度和反射信号的峰值幅度与关系库进行比对，进而获取所述待测灭弧喷口的密度；所述关系库是通过对各种密度不同的灭弧喷口测试样品进行超声波测试得到的灭弧喷口密度与灭弧喷口内的超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的对应关系。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对待测灭弧喷口发射超声波脉冲；步骤2，检测在所述待测灭弧喷口内的超声波速度并获取待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度；步骤3，将所述超声波速度和反射信号的峰值幅度与关系库进行比对，进而获取所述待测灭弧喷口的密度；所述关系库是通过对各种密度不同的灭弧喷口测试样品进行超声波测试得到的灭弧喷口密度与灭弧喷口内的超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度的对应关系。2.根据权利要求1所述的高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，其特征在于，步骤2中通过多次检测求均值法来获取在所述待测灭弧喷口内的超声波速度以及待测灭弧喷口下底面超声波反射信号的峰值幅度。3.根据权利要求1或2所述的高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，其特征在于，步骤3中获取所述关系库的步骤包括：(1)获取不同密度标准的灭弧喷口测试样品；(2)对所述灭弧喷口测试样品发射超声波脉冲；(3)检测在所述灭弧喷口测试样品内的超声波速度并获取所述灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度；(4)测量所述灭弧喷口测试样品的密度；(5)根据所述灭弧喷口测试样品的密度、灭弧喷口测试样品内的超声波速度和灭弧喷口测试样品下底面超声波反射信号的峰值幅度，建立灭弧喷口密度与灭弧喷口内超声波速度和灭弧喷口下底面超声波反射信号峰值幅度对应关系的关系库。4.根据权利要求3所述的高压开关设备用灭弧喷口的密度无损检测方法，其特征在于，步骤(4)中利用分析天平和阿基米德排水法原理测出所述灭弧喷口测试样品的密度。5.一种高压开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继承，田浩，罗军，袁端鹏，林生军，杨保利，侯亚峰，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41