電力行業(yè)NDT無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用大盤點(diǎn)

無損檢測(cè)簡稱NDT，是Non-DestructiveTesting的縮寫，是在不損傷被檢測(cè)對(duì)象使用性能的條件下，利用材料內(nèi)部由于結(jié)構(gòu)異常或缺陷存在所引起的對(duì)聲、光、電、磁、熱等反應(yīng)的變化，探測(cè)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件及完整產(chǎn)品等內(nèi)部和表面缺陷，并對(duì)缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化作出判斷和評(píng)價(jià)。

    無損檢測(cè)通常的目的在于生產(chǎn)加工質(zhì)量控制、設(shè)備在役檢測(cè)、質(zhì)量及狀態(tài)評(píng)價(jià)等。

無損檢測(cè)技術(shù)可劃分為三個(gè)階段，即：無損檢查（NDI）、無損檢測(cè)（NDT）、無損評(píng)價(jià)（NDE），三者概念不同且有遞進(jìn)關(guān)系，但實(shí)際應(yīng)用上，大部分人不會(huì)熟知其中技術(shù)運(yùn)用程度上的細(xì)微差別，故，一般多統(tǒng)稱為無損檢測(cè)。

在此，容我們電力能源君“舉個(gè)栗子”作類比。

無損檢測(cè)好比未成年人，未成年人可以按經(jīng)歷幼兒期、兒童期、青春期，但一般人可能不會(huì)去準(zhǔn)確記住各個(gè)階段的年齡界限（生物學(xué)和法學(xué)學(xué)霸除外），所以看到年齡小的這一類人一般就可以統(tǒng)稱為未成年人，基本也是可以的，算是習(xí)慣成自然的叫法吧。

自美國1942年最先有組織地抓起無損檢測(cè)技術(shù)以來，已有將近80年的發(fā)展史。目前無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)比較成熟的階段，其中日本、德國、英國、法國、波蘭等國家應(yīng)用得相當(dāng)好。

我國也不錯(cuò)，20世紀(jì)50年代各工業(yè)部門相繼開始采用無損檢測(cè)技術(shù)，不斷發(fā)展和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，在電力行業(yè)上的應(yīng)用也不斷豐富。尤其是最近十多年來，伴隨著電力設(shè)備狀態(tài)檢修、狀態(tài)評(píng)估、在線監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)等的大力發(fā)展，各種無損檢測(cè)技術(shù)也步步深入、節(jié)節(jié)高升，目前已是遍地開花的大好局面。

下面，跟隨“電氣電力技術(shù)與能源工程管理”公眾分享平臺(tái)對(duì)目前電力行業(yè)尤其是電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)等細(xì)分領(lǐng)域方面應(yīng)用的無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行一次大盤點(diǎn)吧！以下所列舉的電力設(shè)備檢測(cè)技術(shù)，均為廣義上的無損檢測(cè)。

1. 超聲波檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用如：各大類電力設(shè)備的鍛件、鑄件、焊接件、膠接件、復(fù)合材料構(gòu)件的質(zhì)控檢測(cè)，架空線路運(yùn)行中超聲波局放檢測(cè)，油浸式變壓器運(yùn)行中超聲波局放檢測(cè)等。這里列舉的三種應(yīng)用場(chǎng)景，超聲波檢測(cè)技術(shù)并不相同，其超聲波的產(chǎn)生原理、傳播路徑、傳感器結(jié)構(gòu)及響應(yīng)特性、系統(tǒng)測(cè)試原理等，可謂各不相同。

參考圖 常規(guī)直接接觸耦合法與浸液法

2. 超聲相控陣檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：核電站主泵隔熱板的檢測(cè)、核廢料罐電子束環(huán)焊縫的全自動(dòng)檢測(cè)等。 

參考圖 線性掃描成像與扇形掃描成像

3. 聲發(fā)射檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：油浸式電力變壓器的局部放電檢測(cè)及定位分析等。這一技術(shù)在油浸式電纜接頭處、有載調(diào)壓開關(guān)切換時(shí)亦有所應(yīng)用，不過應(yīng)用前景相對(duì)比較窄。

參考圖 聲發(fā)射門檻設(shè)置及計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)

參考圖 平面及曲面聲發(fā)射定位傳感器布置

4. 聲成像噪聲及異響檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：高壓電機(jī)的異響源檢測(cè)與定位、油浸式電力變壓器附件的異響位置檢測(cè)與定位等。這是最近幾年快速發(fā)展和推廣的技術(shù)，應(yīng)用會(huì)很快完善起來。

參考圖 電力變壓器異響聲成像現(xiàn)場(chǎng)

5. 速度及加速度振動(dòng)檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：油浸式變壓器異常振動(dòng)檢測(cè)、電機(jī)異常振動(dòng)檢測(cè)等。通常，旋轉(zhuǎn)設(shè)備類的振動(dòng)檢測(cè)是主流應(yīng)用領(lǐng)域，如高壓電機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)等。

參考圖 加速度信號(hào)處理

6. 紫外成像檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：架空線路、絕緣子、套管、導(dǎo)線接頭等位置的電暈成像檢測(cè)，氣體泄漏的紫外成像檢測(cè)等。

參考圖 套管頂部及導(dǎo)線接頭紫外電暈放電

7. X射線成像檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：電力電纜本體及附件、變壓器附件、套管、金具、某些小型電氣元件、GIS設(shè)備個(gè)別部位等。

參考圖 電力電纜及斷路器結(jié)構(gòu)X射線成像

8. 局部放電檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：發(fā)電機(jī)、架空線、變壓器、GIS、電力電纜、開關(guān)柜、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，廣泛采用電流法、聲測(cè)法、高頻電磁法、光測(cè)法、化學(xué)分析法等方法。因?yàn)榉椒ú煌詼y(cè)試原理和系統(tǒng)差別非常大；即使是同類的傳感采樣方法，處理軟件也各不相同。

參考圖 局放幅值分布

（相位方式、時(shí)域方式、橢圓時(shí)基方式等）

9. 接地電流檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：電力變壓器鐵芯接地電流、電力電纜護(hù)層的接地電流檢測(cè)等。如果設(shè)備重要性高、要求嚴(yán)格，也可以安裝在線監(jiān)測(cè)類儀表，這種做法和局放在線監(jiān)測(cè)、SF6泄露在線監(jiān)測(cè)的做法是類似的。

參考圖 電力電纜接地電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

10. 滲透檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：發(fā)電機(jī)渦輪葉片的熒光滲透檢測(cè)、發(fā)電系統(tǒng)鍋爐及配管類的著色滲透檢測(cè)等。

參考圖 風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力渦輪葉片

11. 渦流檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如采用渦流探傷方法對(duì)電纜附件鉛封狀態(tài)開展檢測(cè)評(píng)估等。其中，國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)浙江省電力有限公司在這一方面開展了較多較早的研究和應(yīng)用，如下圖。

參考圖 電纜附件鉛封狀態(tài)渦流探傷

12. SF6在線氣體成分檢測(cè)及氣體泄露檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：GIS等設(shè)備進(jìn)行的SF6純度、水分及分解組分測(cè)試，如采用紅外或紫外成像技術(shù)探測(cè)SF6氣體的泄漏等。

參考圖 SF6泄露成像巡檢排查

另外，氣體泄漏還有化學(xué)感應(yīng)測(cè)濃度的非成像方法，在開關(guān)站內(nèi)應(yīng)用也非常多，多為在線監(jiān)測(cè)，可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警的目的。

參考圖 SF6泄露監(jiān)控系統(tǒng)

13. 紅外溫度檢測(cè)

實(shí)際應(yīng)用，如：如：發(fā)電機(jī)、架空線、變壓器、GIS、電力電纜、開關(guān)柜、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，廣泛采用紅外熱成像檢測(cè)等，少量仍采用點(diǎn)溫儀進(jìn)行測(cè)試。

參考圖  常規(guī)輸配電站紅外熱成像檢測(cè)

14. 目視檢測(cè)

目前檢測(cè)是最古老的的一種檢測(cè)方法，許多場(chǎng)合仍然實(shí)用。電力行業(yè)實(shí)際應(yīng)用，如：人眼對(duì)變壓器密封狀況的巡檢、望遠(yuǎn)鏡或者無人機(jī)對(duì)架空線上的異物檢查、工業(yè)內(nèi)窺鏡在大型電力設(shè)備狹細(xì)部位的內(nèi)部檢查等，非常多。

參考圖 無人機(jī)巡線檢查

15. 其他無損檢測(cè)

    另外還有一些的無損檢測(cè)方法，應(yīng)該大部分的人沒有接觸過，但在某些特定場(chǎng)合可以應(yīng)用。

    其中，電力行業(yè)實(shí)際應(yīng)用，如：開關(guān)柜內(nèi)分布式光纖測(cè)溫、氫氣泄露電氣鼻檢測(cè)、核燃料原件及結(jié)構(gòu)件的中子照相檢測(cè)、汽輪機(jī)葉片的金屬磁記憶檢測(cè)等，相對(duì)應(yīng)用范圍略小。

以上所提到的每一項(xiàng)細(xì)分檢測(cè)技術(shù)，其實(shí)都是非常復(fù)雜的，均有比較獨(dú)到的應(yīng)用場(chǎng)合和實(shí)際意義；當(dāng)然，“觀花識(shí)良莠，聞香辨優(yōu)劣”，各種技術(shù)也都不是盡善盡美，其中的良莠優(yōu)劣，自然只有“深入基層、身入其中”，方能體會(huì)，不宜一概而論。

而伴隨著無損檢測(cè)技術(shù)在電力行業(yè)的深耕細(xì)作，更多一批富含科技性、準(zhǔn)確性和效率高、經(jīng)濟(jì)成本合理、具有應(yīng)用潛力和能解決客戶問題、直擊市場(chǎng)痛點(diǎn)的技術(shù)方法，必將會(huì)更完善地發(fā)展起來，我們后續(xù)將繼續(xù)深入探討和研究。