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电磁超声技术在变电站GIS管道裂纹检测中的应用研究_论文

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江 苏 电 机 _ 程  [ 笫3 0卷 第 5期  Ja s   e tia  gi e i g ing u Elc rc lEn ne rn   一   留越   ?   电磁超声技术 在变 电站 G S管道裂 纹检测 中的应 用研 究  I 王 伟 , 晓 明 , 永 生  潘 张 ( 州供 电公 司 , 苏 江苏 苏州 2 5 0 ) 10 4  摘  要 : 究 了利 用 电磁 超 声 导 波 来检 测 GI 道 裂 纹 缺 陷 , 计 了 电磁 超 声换 能 器并 进 行 了裂 纹 检 测 实验 研 究 实 研 S管 设     验 结 果表 明 , 方 法 可 以 有 效检 测 G S管道 的裂 纹 缺 陷 , 一 种 有 前 案 的 G S管 道 裂 纹 检 测 方 法 。 该 I 是 I   关键 词 : S导 波; GI ; 电磁 超 声 换 能 器 ; 纹 检 测  裂 中图 分类 号 :M93 T 7  文献标 志码 :  B 文 章 编 号 :0 9 0 6 (0 )5 0 8 — 3 10 — 6 5 2 1 0 — 0 2 0  1 为 了节 约 土地 .现 在 越来 越 多 的变 电 站 使 用  G S设 备  这些 GI 道工作 于 高压 状态 下且 受 到  I S管 各 种 侵 蚀 . 易 出现 裂 纹 . 重 影 响 GI 容 严 S的 安 全 运  行  .对 于 G S管道 外 部 的细 小裂 纹 . 造 成 G S内 I 在 I   产 生 偏置 磁 场 . 磁铁 线 圈 为 1 0 电   0匝 . 载 电流 町  0 负 达 1  通 过 调节 线 圈 中 的 电流 就可 以控制 偏 置 磁  0A. 场 的强度  被 检 测体 是 E MAT 的一部 分 . J L 为超 声  大 波 是 在 被 检 测 体 内 激 发 的  文 中 被 检 测 体 为 长  l 0   , 径 5 0mm, 厚 1    0mm 直 0 0  壁 0mm 的 钢 管 道 ,_ -  【 H 部 气 体泄 漏 之前 . 法用 放 射 法或 压 力 检测 法 等 检  无 测 .但 这 些 裂纹 对 GI S的安 全 运 行构 成 巨大威 胁  利 用 电 磁 超 声 导 波 对 G S管 道 进 行 检 测 . 以 发 现  I 可 来 代 替 GI S管道  弯 曲线 圈用来 激发 和接 收 电磁 超  声 信 号 在 弯 曲线 圈 中通 人 高频 电流 . 高频 电流在 管  道 壁 感应 出高 频磁 场 . 引起 管道 局 部 的微观 振 动 . 从  而激 发 出超声 波  弯 曲线 圈设计 时需 满足 以下相 位  匹配 条件 ] :   其 微 小 裂纹 , 而 及 时采 取 补救 措 施  电磁 超 声 导  从 波 检 测 法 是 利 用 电磁 感 应 的方 法 直 接 在 被 检 测 管  道 内激 发 超 声 导 波 . 需 任 何 耦 合 剂 . 是 其 相 对  无 这 于压 电超声 法 的优 点之 一  该方 法不 需要 与被检 测  体 接 触 .所 以不 需对 管 道外 壁 清洗 或 做 其他 处 理 .   可 以适 用 于高 压 管道 的在线 检 测 l  可 见 . 用 电  1 ] 利 磁 超 声 导 波 检 测 变 电站 GI S管 道 的 裂 纹 缺 陷 是 一  种 有应 用前 景 的检 测技 术  d  /   : 2 f 传 播 速度 : d为线 圈 相邻 两导 线 的 中心 距离 . .   () 1  式 中 : 为超 声 波 的频 率 : 为超 声 波在 管 道 壁 中的  厂   满 足 相 位 匹 配 条 件 的 线 圈 能 使 E T效 率 达  MA 到最 高 . 同电流激 励下 接 收 的信 号 幅值 最 高 接 收  相 1 电磁 超 声 原 理  根据 磁 致伸 缩 效 应原 理 . 既然 磁 场 能够 引起 铁  磁 性 材 料微 观 结 构 的变 形 . 对铁 磁 性 材料 施 加 交  若 线 圈 和发射 线 圈 的结构 相 同 . 如图 1 所示  变磁 场 . 变 磁 场 就 会 使 其 周 期 性 变 形 . 微 观 结  交 而 构 的变 形 就 使其 产 生 振 动 .振 动 就 可 以激 发 I 声  叶 J 波  因此 . 以对铁 磁 性材 料施 加 高频交 变 磁场 . 可 使  其 周 期 性伸 缩 振 动 . 而激 发 出超 声 波  本 文 根 据  从 这 一 原 理 设 计 电磁 超 声 换 能器 ( MAT) .利 用  E  ] E MA T在 铁磁 性 材 料 中激 发 超声 波  同 时 . 铁磁 性  材料 的伸缩 振 动 . 使 其微 观 磁 畴周 围磁 场 产生 变  会 化 , 这就 是 磁致 伸 缩 逆 效应  根 据磁 致 伸缩 逆 效 应  可 以接收超 声 波信 号  图 1 弯 曲线 圈结 构  只要 改 变 弯 曲线 圈 和 U 型 电磁铁 的相 对 位 置 .   即可 利 用 E MA T激 发 出不 同模 式 的超声 导 波 . 也  这 是 电磁超 声 的一个 重要 优 点 。文 中需要 采 用 S H0模  式 导 波 … . E T结构 如 图 2所 示 。 其 MA   2 电磁 超 声 换 能 器 设 计  E MAT 由 三部 分组 成 : 置 磁 场 、 曲 线 圈 和  偏 弯 被 检测 体 。偏 置磁 场 为 E T提 供合 适 的工 作 点 , MA   使 其 电 一声转 换效 率达 到最 高 。 中用 u 型 电磁 铁  文 收 稿 日 期 :01 —0 —1 修 回 日 期 :01 —0 -2   2 1 4 0; 2 1 5 1 3 电磁 超 声 裂



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