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工业内窥镜进行电杆基础埋深段内表面裂缝检测试验
添加日期:2012-02-22
前言
电杆埋深处断裂问题是2008年“冰灾”中,许多线路普遍存在的问题,究其原因在于电杆线路抵御自然灾害能力不强,存在强风、雷击、严重覆冰等引起电杆埋深处断裂现象,泉州输电线路管理所所辖输电线路110kV门型杆,所发生的基础杆段埋深处断裂事故,源于2008年“冰灾”的超强外力作用和电杆基础埋深段的混凝土裂缝导致钢筋长时期锈蚀、强度削弱所致。加强电杆输电线路抵抗自然灾害的能力和电杆埋深处内外表面裂缝的检测技术研究势在必行。
 
本文着重介绍了电杆基础杆段预留检测孔改型与工业内窥镜进行电杆基础埋深段内表面裂缝检测试验。试验结果表明:该方法解决了基础杆段埋深处内表面裂缝检测的技术问题,可以检测到宽度0.2mm以下的裂缝,为电杆输电线路安全运行提供了一种方便快捷、有效无损的埋深段内表面裂缝检测方法。
 
1、电杆基础杆段地下埋深处裂缝形成与扩展原因电杆埋深段内外表面裂缝的形成与扩展原因是多方面的,对于运行中的电杆而言,腐蚀介质的影响和外力的作用是裂缝形成及扩展的主要原因。
1.1 腐蚀介质的影响
     运行中的电杆,其基础处于一定的土壤环境条件下,不可避免地要与周围环境中的大气、土层、地下水等介质相接触,而混凝土是一个多孔体的复合材料,带有一定的孔隙与微裂缝,加上电杆混凝土保护层只有15mm左右,环境中的腐蚀性介质,如大气、土壤、地下水中的02、C02、H20和盐类等很容易侵入混凝土内部,并到达钢筋的表面使混凝土与钢筋遭到化学侵蚀与腐蚀,强度降低。尤其是预应力电杆基础对腐蚀介质更为敏感,腐蚀也更为严重。总之,电杆基础的腐蚀破坏是一种速度快、破坏严重,而又不易修补的一种破坏形式,必须定期对其裂缝进行内外表面的全面检查。
1.2 外力的作用
     运行中的钢筋混凝土电杆由于自然老化和长期受到垂直和水平方向不平衡张力的作用,会出现疲劳现象,据统计表明,电杆基础埋深段由于塔头载荷和基础嵌固力的交变应力作用,始终处于疲劳状态,且受力较大,比较容易出现早期裂缝。最初表现为杆段内外表面发生浅表性细小裂缝。随着空气、雨水、潮湿气体逐渐向内部侵蚀,钢筋接触到空气、潮湿后开始锈蚀,其膨胀力也会使裂缝宽度和长度进一扩展,直至造成钢筋外部的水泥脱落“1,内部钢筋锈蚀外暴,如图l所示。
                                     
                             图1供电局1lOkV门型杆基础埋深段专向开挖检查
 
2、电杆埋深处裂缝危害与预防
    电杆埋深处裂缝缺陷如果不及时发现和处理,腐蚀介质会通过裂缝使钢筋长时期锈蚀,致使强度削弱,当电杆遇到强风、雷击、严重覆冰等突发外力的作用下,就会发生电杆倾斜、断裂、倒塌事故。因此,加强电杆埋深段内外表面裂缝的完整检测,及时排除潜在故障是提高电杆输电线路抵抗自然灾害能力的重要途径。
3、电杆埋深处内外表面裂缝检测方法和原理
3.1 现行电杆基础杆段内外表面裂缝检测现状
     现行对电杆的安全检测主要限于对电杆外表面的检查。方法是:对电杆地上部分外表面进行目测检查,发现裂缝缺陷,通过专用放大镜进行裂缝尺寸估计判断是否超标;对地下基础埋深段外表面的检测则需要制定专项开挖检查计划,采用专项开挖的方法,清除埋深段电杆周围的埋土,并用水洗方法将电杆外表清洗干净后进行检测,检测完毕再将埋土回填复原并夯实。因此,现有对电杆地下段外表面裂缝进行的检查方法,其工作量较大,操作不方便,而且对电杆线路运行有一定的负面影响。然而,对电杆埋深段内表面那些人眼看不见的裂缝缺陷检测至今还没有有效手段,因此,例行的“专项开挖”安全检查根本无法对这些部位进行检测,导致对电杆埋深段的安全检查不完整,留下了安全隐患。
3.2 预留检测孔的电杆(基础杆段或下杆段)实用新型
     钢筋混凝土电杆结构设计应满足国家电网公司相关技术标准和规范,除开设穿钉孔、排水孔、接地孔外,一般不允许在电杆上增加开孔数目,避免对主杆强度产生负面影响。接地孔是用来安装接地螺母、接地引下线的专用孔,其孔位设置在基础杆段(下杆段)1.5—1.7m位置,电杆埋深通常在1.0—1.5m之间,电杆在施工组立完工后,接地孔一般在地面上0.2—0.7m之间。因此,对电杆基础杆段(下杆段)进行实用新型改型其位置选在接地孔对面最合适,也便于杆段离心制造,其方法与开设穿钉孔相同。
3.3 工业视频内窥镜(以下简称内窥镜)技术
     利用现有的工业视频内窥镜(以下简称内窥镜)技术,将内窥镜的内窥镜探头由检测孔伸入到电杆地下基础埋深段需要检测部位,采集电杆内表面的状态图像,并传输到电杆外部视频监视器上显示出来,供检测人员观测,从而实现对电杆内表面裂缝缺陷的无损检测。
     检测方法是利用内窥镜系统对电杆地下基础埋深段内表面的裂缝缺陷实施检测。内窥镜系统通过检测孔进入电杆内,内窥镜系统由探头、信号线、柔性软管、控制器、视频监视器、连接器和计算机等组成,探头由物镜、光源和CCD芯片组成,柔性软管通过连接器与外部电源和计算机相连。将装有探头的柔性软管通过检测孔放入电杆内,开启光源照亮地下基础埋深段内表面,物镜将内表面状态成像(光学图像),通过CCD芯片摄取图像(电信号),再通过信号线传送至视频监视器直接显示出来供检测人员观察。调节控制器使探头在同一高度沿圆周转动,观察环形带区域的内表面状态。若发现问题,采集图像通过计算机存储下来,以便进一步分析。内窥镜系统如下图所示。
图2模拟电杆试验装置图         图3手持式控制柄方位图     图4电杆埋深内表面视频图像
图5模拟裂缝视频图像(0.01---0.02mm裂缝)
 
图2是模拟电杆埋深段内表面裂缝检测试验装置,电杆制作方法与真实电杆相同,模拟待测裂缝的“划痕”通过粘贴方法固定在内表面任意位置。裂缝大小以《架空送电线路运行规程)(DIJlrI’741-2001)中规定的0.2rmm宽度裂缝为标准,判断待测裂缝是否超标。电杆其尺寸为外径0.3m,内径0.2m,长度1.Tin。检测孔距离电杆底部1.5m,开设在两纵向钢筋之间,直径为0.03m。内窥镜系统采用徐州博悦检测公司生产的BOT20-2000工业视频内窥镜。
 
图3手持式控制柄,控制内窥镜的方位,测量时将装有探头的柔性软管通过检测孔放入电杆内,开启探头光源,调节外部控制器,使探头在同一高度沿圆周转动,调节焦距使监视器获得清晰的内表面视频图像。
 
图4为内窥镜系统检测电杆杆段内表面无裂缝视频图像,通过微观放大检查真实的反映了内表面混凝土情况。
 
图5为内窥镜系统检测的0.01—0.2mm模拟内表面裂缝的监视器视频图像,可见模拟裂缝图像非常清晰。通过收放柔性软管,使探头移动到不同高度位置,采集图像并通过监视器观察判断出内表面缺陷状态,从而可以完成模拟电杆地下段内表面的视频图像采集和缺陷状态判断。
 
4、结论
     通过对电杆基础杆段埋深处内表面裂缝无损检测技术的研究和模拟试验,成功检测出电杆运行规范要求的0.2ram模拟裂逢,取得很好效果,主要结论如下:
    (1)电杆基础杆段由原无预留检测孔改型为预留检测孔设计型式,使电杆线路基础埋深段内表面裂缝的在线无损检测能够实现,不影响电杆线路的正常运行,且方便安全。
    (2)本文提出的利用工业内窥镜对电杆基础杆段内表面裂缝的无损检测方法,通过试验验证是切实可行的,并且现场检测操作方便,无需对电杆进行拆卸,适用于架空送电线路工程中各类型电杆的安全运行检修。
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