一种GIS设备X射线检测参数选取方法技术

本发明专利技术公开一种GIS设备X射线检测参数确定方法，包括以下步骤：步骤一、焦距确定：采集X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁；根据X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁确定焦距F；步骤二、管电压确定：根据GIS设备的结构和尺寸确定X射线机使用的管电压；步骤三，管电流确定：根据X射线机管电压和管电流间的特性曲线，选取步骤二确定管电压所对对应的管电流；步骤四、曝光时间确定：根据曝光曲线或者根据选定的黑度和管电压确定曝光时间。本发明专利技术可以对GIS设备X射线检测所需的参数进行快速选择，减少由于经验判断导致的参数选择偏差问题；有效提高检测效率和稳定性。

A method for selecting X ray detection parameters of GIS equipment

Methods to determine the parameters of the invention discloses a GIS device of X ray, which comprises the following steps: step one: determine the focal length, collecting X X-ray focus size D and GIS equipment R external wall radius; according to the X X-ray focus size D and GIS equipment to determine the focal length of F R external wall radius; step two, tube voltage according to the structure and size of tube voltage of GIS devices to determine the use of X X-ray machine; step three, determine the tube current: according to the characteristic curve of X X-ray tube voltage and current between the selection step two determines the tube voltage and tube current on the corresponding; step four, the exposure time is determined according to the exposure curve or according to the selected the blackness and tube voltage to determine the exposure time. The invention can quickly select the parameters required for X ray detection of GIS equipment, reduce the deviation of parameter selection caused by experience judgment, and effectively improve the detection efficiency and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种GIS设备X射线检测参数选取方法
本专利技术属于电气工程领域，特别涉及一种GIS设备X射线检测参数选取方法。
技术介绍
SF6气体绝缘全封闭组合电器(gasinsulatedswitchgear,GIS)是电力系统的重要组成部分，具有可靠性高、占地面积小、不受外界环境干扰等优点，广泛应用于超高压及特高压领域。利用X射线对GIS设备进行故障检测是一种全新的检测手段，在实际对GIS设备进行检修的过程中可以有效地发现金属微粒、零件脱落等一系列故障，已有较多成功应用案例。然而GIS设备为同轴圆筒结构，属于变截面工件，对定向X射线机来说，其透照厚度在有效透照区域内连续变化并变化剧烈，加之GIS设备罐体直径较大，不能直接视为小径管进行透照。现阶段X射线的透照参数主要通过操作人员的经验进行选择，利用选择的参数进行透照之后，根据透照结果进行参数调整。现有参数选择方法在现场检测过程中存在偏差较大，检测效率较低的问题。现阶段X射线检测参数选取方法主要针对直径小于100mm的小直径管，检测目标为小直径管对接焊缝。由于对小直径管进行X射线检测时，选取的焦距远远大于管直径，因此可以认为射线束平行照射小直径管。然而GIS设备内部结构复杂，且对于高电压等级的GIS设备，罐体的直径将远远大于100mm，射线束不能认为是平行照射GIS设备，因此适用于小直径管的参数选择方法将难以适用于GIS设备X射线检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种GIS设备X射线检测参数选取方法，可以对GIS设备X射线检测所需的参数进行快速选择，减少由于经验判断导致的参数选择偏差问题；有效提高检测效率和稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种GIS设备X射线检测参数确定方法，包括以下步骤：步骤一、焦距确定：采集X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁；根据X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁确定焦距F；步骤二、管电压确定：根据GIS设备的结构和尺寸确定X射线机使用的管电压；步骤三，管电流确定：根据X射线机管电压和管电流间的特性曲线，选取步骤二确定管电压所对对应的管电流；步骤四、曝光时间确定：根据曝光曲线或者根据选定的黑度和管电压确定曝光时间。进一步的，焦距进一步的，对于X射线机采用A级射线检测技术，对于X射线机采用AB级射线检测技术，对于X射线机采用B级射线检测技术，式中d为X射线机焦点尺寸，b为被检测设备至成像板之间的距离；f为透照距离：X射线机焦点至被检测设备之间的距离。进一步的，步骤二中管电压U的范围为：管电压最小值Umin≤U≤管电压最大值Umax；管电压最小值Umin选择原则：将X射线机焦点视为理想点源，计算各个角度上穿透GIS设备的厚度，并求取平均值，获得GIS设备的外壳的平均厚度；选择所获得GIS设备的外壳的平均厚度下的最大许用管电压作为管电压最小值Umin；管电压最大值Umax选择原则：管电压最大值保证X射线能够穿透GIS设备的外壳以及内部结构，将所需拍摄的细节部位的最厚结构取出，选择最厚结构的厚度下的最大许用管电压作为管电压最大值Umax。进一步的，U＝(Umin+Umax)/2。进一步的，步骤四中根据选定的黑度和管电压确定曝光时间，具体为：根据选定的黑度和管电压对曝光量A进行选择，曝光量为管电流和曝光时间的乘积，即A＝i·t，通过曝光量和管电流对曝光时间进行确定。本专利技术焦距选择的原则与JB/T4730.2-2005中所规定的选择方法一致，即对于A级射线检测技术，对AB级射线检测技术，对B级射线检测技术，式中d为X射线机焦点尺寸，f为透照距离，即X射线机焦点至被检测设备之间的距离，b为被检测设备至成像板之间的距离。由于GIS设备内部可能存在金属微粒、裂纹等缺陷，因此对GIS设备进行X射线检测时，可以直接采用B级射线检测技术。此外，为了降低成像的放大率，使得成像结果能够被完整接收，成像板应当尽量布置在紧贴GIS设备罐体表面的位置，而由于GIS设备为同轴圆筒结构，被检测的缺陷往往在罐体中心附近，因此可以近似认为b与GIS设备外壁半径相等，可以确定GIS设备检测时所需焦距为式中F为焦距，即X射线机焦点至成像板之间的距离，R外壁为GIS设备外壁半径。管电压选择的原则与GIS设备的结构和尺寸相关，这是由不同材料的密度和对X射线的衰减能力存在差异造成的。JB4730.2给出了对不同材料进行X射线检测时，使成像结果灰度合适所允许使用的最大管电压(即最大许用管电压)与材料厚度之间的关系，因此管电压选择的核心为计算GIS设备的等效厚度。考虑到GIS设备主要为同轴圆筒结构，其结构可以简化为两类情况：即，圆筒状外壁+实心棒状中心导体和圆筒状外壁+空心棒状中心导体。因此通过数值计算可以获得两类情况下的等效壁厚。为了使成像结果具有较高的对比度，管电压不能过大导致曝光过度；也不能过小，导致整体灰度偏暗，因此本专利技术选择管电压最小值Umin和最大值Umax的平均值作为管电压。(1)管电压最小值Umin选择原则：由于没有考虑GIS设备内部的其他结构，以能够穿透GIS外壳的X射线能量作为管电压最小值的选择标准，以获得GIS设备内部基本布置情况。因此可以将GIS设备的罐体视为管件，对其进行等效壁厚计算。其计算原理为将X射线机焦点视为理想点源，计算各个角度上穿透GIS设备的厚度，并求取平均值，即获得GIS设备的外壳的平均厚度。由于GIS设备厚度在有效透照厚度范围内变化剧烈，因此选择该平均厚度下的最大许用管电压作为管电压最小值Umin；(2)管电压最大值Umax选择原则：管电压最大值应该保证X射线能够穿透GIS设备的外壳以及内部结构，将所需拍摄的细节部位的最厚结构取出，选择该厚度下的最大许用管电压作为管电压最大值Umax。例如，对于GIS断路器结构，X射线检测动静触头的分合情况时，管电压最大值即应当由触头最厚部分决定。在实际检测过程中，针对不同的缺陷情况，可以有针对性地选取管电压最小值Umin和管电压最大值Umax之间的任意值作为管电压。例如，对于GIS设备内部的金属微粒缺陷，由于这种缺陷往往位于GIS设备的底部附近，因此选用管电压最小值就已经可以获得较为清晰的缺陷图谱。但是对于缺陷尚未明确的GIS设备，为获得较为理想的成像效果，管电压可以选取为U＝(Umin+Umax)/2。管电流选择的原则与X射线机的特性曲线有关，可以在选择管电压后根据其特性曲线进行选择。曝光时间的选择原则与X射线机的曝光曲线有关，可以根据选定的黑度和管电压对曝光量A进行选择，而曝光量为管电流和曝光时间的乘积，即A＝i·t，因此可以对曝光时间进行确定。对小直径管适用的等效透照厚度公式为：式中，T为壁厚；r为管壁内径；R为管壁外径。以一个126kV隔离开关为例，其罐体外壁半径为270mm，内壁半径为262mm，内部导体半径为35mm。就罐体等效壁厚进行计算：根据文献中的结论，等效厚度为Te＝24.76mm。利用数值计算方法计算，依据B级射线检测技术进行焦距选取，焦点尺寸为1mm，得焦距至少为896.6mm，数值计算得等效厚度为Te＝25.15mm。从上面两个结果可以看出，两者算出的壁厚差异不大。但是对于内部存在其他部件时，数值计算可以获得等效厚度为Te＝32.05mm，据图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GIS设备X射线检测参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、焦距确定：采集X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁；根据X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁确定焦距F；步骤二、管电压确定：根据GIS设备的结构和尺寸确定X射线机使用的管电压；步骤三，管电流确定：根据X射线机管电压和管电流间的特性曲线，选取步骤二确定管电压所对对应的管电流；步骤四、曝光时间确定：根据曝光曲线或者根据选定的黑度和管电压确定曝光时间。

【技术特征摘要】
1.一种GIS设备X射线检测参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、焦距确定：采集X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁；根据X射线机焦点尺寸d和GIS设备外壁半径R外壁确定焦距F；步骤二、管电压确定：根据GIS设备的结构和尺寸确定X射线机使用的管电压；步骤三，管电流确定：根据X射线机管电压和管电流间的特性曲线，选取步骤二确定管电压所对对应的管电流；步骤四、曝光时间确定：根据曝光曲线或者根据选定的黑度和管电压确定曝光时间。2.根据权利要求1所述的一种GIS设备X射线检测参数确定方法，其特征在于，焦距3.根据权利要求1所述的一种GIS设备X射线检测参数确定方法，其特征在于，对于X射线机采用A级射线检测技术，对于X射线机采用AB级射线检测技术对于X射线机采用B级射线检测技术，式中d为X射线机焦点尺寸，b为被检测设备至成像板之间的距离；f为透照距离：X射线机焦点至被检测设备之间的距离。4.根据权利要求1所述的一种GIS设备X射线检测参数确...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭安祥，王嘉琛，丁卫东，王亚楠，李志闯，刘一树，周艺环，吴子豪，王辰曦，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11