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专利名称：电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢筋混凝土电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷的无损检
测装置，特别涉及对在线运行中的电杆内表面裂纹缺陷进行实时快速无损检测的装置，属 于电网架空送电线路工程安全运行检修与维护技术领域。
背景技术：
钢筋混凝土电杆是我国10-220千伏架空送电线路工程广泛使用的一种电杆，根 据电压等级和结构强度、挠度的要求，通常分为单杆或门型杆(双杆)线路结构型式，每根 杆由1 3根杆段组成，壁厚一般为30mm 50mm，总长度为6m 15m，属于环形、空心、薄 壁、细长结构，这种结构型式是杆段产生裂纹的先天因素。电杆在运行过程中，由于自然老 化和受永久载荷和可变载荷(如重力、覆冰、顺线路不平衡张力、横向水平风力和振动等) 的作用，会出现疲劳，这种疲劳最初表现为杆身发生浅表性细小裂纹。随着空气、雨水和潮 湿气体逐渐向内部侵蚀，钢筋接触到空气、潮湿后开始锈蚀，其膨胀力会使裂纹宽度、长度 逐渐增加，甚至造成钢筋外部的水泥脱落。这些缺陷如果不能及时发现和处理，当电杆遇到 受力不均、内部积水、严重覆冰等问题时就会产生断裂或倾斜事故。典型的例子是2008年 在我国南方发生的"冰灾"，这场灾害导致了送电线路中很多电杆断裂、倾斜和倒塌事故。其 原因就是因为积雪和覆冰的超强外力作用和电杆基础埋深段的混凝土裂纹导致钢筋长时 期锈蚀，强度削弱。 随着电力事业的发展，送电线路越来越多，老龄线路逐年增加，电杆裂纹现象严
重，因此，加强电杆裂纹缺陷检测，特别是早期裂纹检测，并按照国家电网《架空输电线路运
行与检修规范》和《国家电网十八项重大反事故措施》要求，及时排除潜在故障是提高电杆
送电线路抵抗自然灾害能力、确保电网安全运行与预防事故发生的重要途径。 钢筋混凝土电杆分为普通钢筋混凝土电杆和预应力混凝土电杆，我国《架空送电
线路运行规程》(DL/T741-2001)规定预应力混凝土电杆出现裂纹，普通钢筋混凝土电杆出
现纵、横向裂纹，宽度超过0. 2mm时应进行处理。由于单根电杆一般是由1 3根杆段通过
法兰盘或穿钉管连接而成，可以保证杆段的离心制造质量和堆放、运输、施工安装和拆卸方
便，因此，一根杆段发生的裂纹不会传向另一根杆段。 统计表明，电杆上下两端的杆段，即塔头横担部位和基础埋深部位比较容易出现 裂纹。由于目前我国缺乏对电杆裂纹进行检测的检测装置，当在电杆的某位置出现问题时， 检修方案常是采用全杆更换的方法。这种方法的施工准备时间和线路停电时间长，更换费 用高。而运行中的电杆多数情况下只是其中一段出现问题，如果能采用有效检测方法判断 出问题杆段，就可以只更换问题杆段，而不需全杆更换，这样能够大大减少换杆费用和停电 时间。 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，发现裂纹缺陷，再通过测缝仪测量裂纹尺寸判断是否超标；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纹进行检查的方法的工作量较大，操作不方 便，只能对电杆地下段的一部分进行外表面裂纹检查，而且对电杆线路运行有一定的负面 影响。然而，对电杆内部和内表面那些人眼看不见部位的裂纹缺陷检测至今还没有有效手 段，例行的安全检查根本无法对这些部位进行检测，导致对电杆的安全检查不完整，留下了 安全隐患。 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种适用于电杆地下基础埋深段内表面裂 纹缺陷检测的无损检测装置，解决了一直无法解决的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷 检测的技术难题，以确保电杆线路的安全运行。

发明内容本实用新型的目的是提供一种可以对送电线路工程使用的钢筋混凝土电杆地下 基础埋深段内表面裂纹缺陷进行无损检测的装置。 本实用新型基于以下原理钢筋混凝土电杆结构设计应满足相关国家标准和规 范，除开设排水孔和接地孔外， 一般不允许在电杆上增加开孔数目，避免对电杆强度产生负 面影响。近年来，由于在送变电工程施工中，电杆杆顶加装了顶板密封，同时与电杆地下基 础埋深段相接的地基部分采用了混凝土浇铸方案，以使电杆与地基紧密结合，从而减小了 电杆杆段进水的可能性，使原设计的排水孔常常处于闲置状态。由于排水孔位于电杆地上 部分，并且与埋深段最近(常规设计为离杆底1. 7m处，其中埋深一般为1 1. 5m)，因此，本 实用新型将排水孔用途扩展，将其作为检测孔，利用现有的电子视频工业内窥镜(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纹缺陷的无损检测。当检测中发现裂纹缺陷时，将裂纹图像与 事先标定好的0.2mm宽度的标准裂纹图像进行比较，就判断电杆裂纹是否超标。 由于电杆排水孔只能开设在两相邻钢筋之间，受到钢筋之间间距限制，其孔径一 般小于30mm，而内窥镜探头直径一般为6 20mm，可插入长度在2m以上，分辨率一般可达 0. lmm，因此，本实用新型的检测装置不受电杆原设计结构和尺寸的影响和限制。 本实用新型提供了一种电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，该装 置由支撑套筒和内窥镜系统组成。内窥镜系统由内窥镜探头、信号线、柔性软管、外部控制 器、视频监视器、连接器和计算机组成。内窥镜探头由物镜、光源和CCD摄像头组成。柔性 软管通过连接器与外部电源和计算机相连。 为保证在现场检测时内窥镜探头的中心线与电杆轴线重合，本实用新型特别制作
了用于检测的支撑套筒，它是本实用新型检测装置不可缺少的重要组成部分。 在一种优选实施方案中，所述支撑套筒为圆柱形管状形状，在支撑套筒外部端具
有一个法兰盘。 在另一种优选实施方案中，在支撑套筒外表面与检测孔内钢管的配合段部分加工 出环形浅槽，并且在浅槽内粘结适当厚度的磁性橡胶，使支撑套筒与检测孔接触并吸紧固 定。 在又一种优选实施方案中，在法兰盘上设计一个拉环，以便取出吸紧在检测孔上
4的支撑套筒。 支撑套筒的尺寸是根据待测电杆检测孔的尺寸、内窥镜探头直径和柔性软管弯曲 半径设计的。支撑套筒的外径稍小于检测孔的直径，二者为间隙配合，以保证其顺利插入电 杆，支撑套筒的内径稍大于内窥镜探头的直径，以保证内窥镜探头放入支撑套筒时不被刮 擦。装有内窥镜探头的柔性软管通过支撑套筒进入电杆后，由于内窥镜探头的重量而自然 下垂，在与支撑套筒接触端点和下垂部分之间有一个圆弧曲率过渡段。为保证柔性软管下 垂中心线与电杆轴线重合，支撑套筒的长度设计应考虑上述圆弧曲率过渡段，此过渡段可 以在实验室标定试件上进行试验确定。 由于在制造电杆时，排水孔(即检测孔)是利用一个对穿电杆直径的钢管作模子 形成，成孔后去掉中间部分钢管，而保留与电杆杆壁连接部分的钢管，因此，检测孔(钢管) 轴线与电杆轴线垂直并相交，当支撑套筒正确插入检测孔后，两者的中心线可以重合，即支 撑套筒的中心线可以与电杆轴线垂直相交。 在支撑套筒外部端设计一个法兰盘，以其端面进行定位，法兰盘与电杆之间可以
附加垫片调整，使支撑套筒和检测孔两者中心线重合；为使支撑套筒在检测过程固定不动，
可以在支撑套筒外表面与检测孔内钢管的配合段上加工出环形浅槽，在浅槽内粘结适当厚
度的磁性橡胶，使支撑套筒与检测孔接触并吸紧固定。支撑套筒在位于电杆内的内端部设
计圆弧倒角，引导柔性软管平稳离开支撑套筒并下垂，同时减少两者之间的摩擦。 另外，可以在法兰盘上设计一个拉环，以便取出吸紧在检测孔上的支撑套筒。在满
足支撑套筒中心线与电杆轴线垂直相交，以及支撑套筒插入检测孔的长度调整合理的情况
下，就可以保证柔性软管通过支撑套筒下垂后内窥镜探头中心线正好落在与电杆轴线重合
位置上。 在柔性软管的外部刻有长度标记，收放柔性软管可使内窥镜探头沿电杆的轴线做 上下垂直方向位移，可以通过其上的刻度控制内窥镜探头处于地下基础埋深段的高度位置。 裂纹超标判定原理是以《架空送电线路运行规程》(DL/T741-2001)中规定的 0. 2mm宽度裂纹为标准，判断待测裂纹是否超过这一标准。 一般超标检测前需要依据待测 电杆地下基础埋深段结构，在实验室采集O. 2mm标准裂纹的视频图像，即标定。在电杆裂纹 缺陷检测过程中，若发现裂纹缺陷或裂纹尺寸较大，需要进行裂纹超标诊断时，记录缺陷位 置，采集此裂纹视频图像，与上述标准裂纹的视频图像比较，即可判断是否超标。标准裂纹 视频图像可以事先存储在计算机中随时调用，现场快速判断裂纹状态。 本实用新型具有以下优点 1、无损检测装置，解决了我国目前对运行电杆地下基础埋深段内表面缺陷没有检 测手段的问题； 2、视频图像输出，解决了人无法进入电杆内部，无法直观观测到内表面缺陷的问 题，实现了裂纹缺陷检测和裂纹是否超标的快速判断； 3、检测方法操作简便，无需拆卸电杆，无需施工准备，不受野外环境影响。在现场 使用时，直接将内窥镜系统连接好，将内窥镜探头由检测孔插入到电杆内部，接通电源即可 进行检测，不影响电网安全运行。 4、本实用新型检测装置应用于电网电杆的安全检查中，将节约大量的人力、物力和财力，显著提高企业的经济效益和社会效益。
图1是电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置的示意图，示出了该装 置工作时的状态。 图2是根据本实用新型一种优选实施方案的检测装置的支撑套筒结构的放大示 意图。 图3是根据本实用新型另一种优选实施方案的检测装置的支撑套筒结构的放大 示意图，在法兰盘上设有拉环。图4是内窥镜系统的组成示意图附图标记说明如下1.电杆2.电杆地下基础埋深段内表面3.内窥镜系统4.检测孔5.支撑套筒6.内窥镜探头7.法兰盘8.磁性橡胶9.拉环10.信号线11.柔性软管12.外部控制器13.视频监视器14.连接器15.计算机16.物镜17.光源18. CCD摄像头
具体实施方式下面将结合附图对本实用新型的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测 装置和检测方法做更详细地说明。 参见图1和4，本实用新型的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置 由支撑套筒5和内窥镜系统3组成。内窥镜系统3由内窥镜探头6、信号线10、柔性软管11、 外部控制器12、视频监视器13、连接器14和计算机15组成，内窥镜探头6由物镜16、光源 17和CCD摄像头18组成，柔性软管11通过连接器14与外部电源和计算机15相连。 参见图2，支撑套筒5为圆柱形管状形状，在支撑套筒5的外部端具有一个法兰盘 7，在位于电杆内的内端部设计圆弧倒角。在支撑套筒5的外表面与检测孔4内钢管的配合段部分加工出环形浅槽，并且在浅槽内粘结适当厚度的磁性橡胶8，使支撑套筒5与检测孔 4接触并吸紧固定。 参见图3，可以在法兰盘7上设计一个拉环9，以便取出吸紧在检测孔4内的支撑 套筒5。 用本实用新型检测装置进行检测的方法如下 参见图l，检测前，首先连接好内窥镜系统3的各组成部分，并保证它们功能正常， 内窥镜探头6上下左右运动灵活。然后将支撑套筒5插入检测孔4中，通过法兰盘7将支 撑套筒5上的磁性橡胶8段推进检测孔4内。将装有内窥镜探头6的柔性软管11通过支 撑套筒5放入电杆1待测的地下基础埋深段内，使内窥镜探头6处于悬吊状态。柔性软管 11与支撑套筒5接触，收放柔性软管11可使内窥镜探头6沿电杆1轴线做上下垂直方向 位移。在柔性软管11外部刻有长度标记，通过其上的刻度控制内窥镜探头6处于地下基础 埋深段的高度位置。开启光源17，照亮内窥镜探头6对准的电杆内表面区域，固定内窥镜 探头6处于这一高度位置，调节外部控制器12使内窥镜探头6沿电杆内表面沿圆周方向转 动，观察视频监视器13的图像，通过调节焦距和调整支撑套筒5，使获得的传输图像在某确 定焦距下都同样清晰。此时，说明内窥镜探头6中心线与电杆1轴线已经重合，保持内窥镜 探头6焦距在接检测过程不变。安装固定好支撑套筒5，保证支撑套筒5在测量过程中不产 生任何方向的运动。 检测开始，收放柔性软管11将内窥镜探头6移动到电杆1地下基础埋深段的起始 高度位置，开启光源17照亮地下基础埋深段内表面2，物镜16将内表面状态成像(光学图 像)，通过CCD摄像头18摄取图像(电信号)，再通过信号线10传送至视频监视器13直接 显示出来，供检测人员观察。调节外部控制器12可使内窥镜探头6在同一高度沿电杆内表 面沿圆周方向转动，观察环形带区域的内表面状态。外部控制器12每次转动内窥镜探头6 的调节量正好使采集的两幅视频图像之间相互衔接，这样，内窥镜探头6顺序旋转一周，就 采集到了电杆l内表面一定宽度环形带内的视频图像，通过视频监视器13观察就可以快速 判断处于此环形带的内表面裂纹缺陷状态。收放柔性软管ll，使内窥镜探头6移动到下一 高度位置，重复执行上述操作步骤，采集这一高度的图像并通过视频监视器13观察判断出 内表面缺陷状态。同理，直至完成地下基础埋深段所有高度上的视频图像采集和缺陷状态 判断。 在检测过程中，若发现裂纹缺陷或裂纹尺寸较大时，通过计算机15记录和存储缺 陷位置和图像，与同样检测条件下在实验室标定的0. 2mm标准裂纹视频图像比较，就可判 断裂纹是否超标。 检测完毕，将柔性软管11从电杆内部拉出，并且通过拉环9将支撑套筒5从检测 孔4中取出。 尽管业已结合附图和具体实例对本实用新型的电杆地下基础埋深段内表面裂纹 缺陷无损检测装置进行了说明，本领域技术人员可以理解的是，所公开的具体方案是说明 性的，而不是限定性的。在不违背本实用新型所披露的原理和构思的前提下，可以对上述方 案进行各种改变和变形，这样的改变都属于权利要求书中所限定的本实用新型要求保护的 范围。
权利要求一种电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，其特征于该装置由支撑套筒(5)和内窥镜系统(3)组成，内窥镜系统(3)由内窥镜探头(6)、信号线(10)、柔性软管(11)、外部控制器(12)、视频监视器(13)、连接器(14)和计算机(15)组成，内窥镜探头(6)由物镜(16)、光源(17)和CCD摄像头(18)组成，柔性软管(11)通过连接器(14)与外部电源和计算机(15)相连。
2. 如权利要求1所述的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，其特征于 所述支撑套筒(5)为圆柱形管状形状，在支撑套筒(5)的外部端具有一个法兰盘(7)。
3. 如权利要求1所述的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，其特征于 在所述支撑套筒(5)的外表面与检测孔内钢管的配合段部分具有环形浅槽，并且在浅槽内 粘结磁性橡胶(8)。
4. 如权利要求1-3中任意一项所述的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测 装置，其特征于在所述法兰盘(7)上具有一个拉环(9)，以便取出吸紧在检测孔上的所述支 撑套筒(5)。
5. 如权利要求4所述的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，其特征于 在所述支撑套筒(5)的位于电杆内的内端部设计圆弧倒角。
6. 如权利要求1所述的电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷无损检测装置，其特征于 在所述柔性软管(11)外部刻有长度标记。
专利摘要本实用新型提供了一种钢筋混凝土电杆地下基础埋深段内表面裂纹缺陷的无损检测装置，它由支撑套筒和内窥镜系统组成。内窥镜系统由内窥镜探头、信号线、柔性软管、外部控制器、视频监视器、连接器和计算机组成，内窥镜探头由物镜、光源和CCD摄像头组成，柔性软管通过连接器与外部电源和计算机相连。本实用新型的检测装置在现场检测时操作方便，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。
文档编号G01N21/88GK201503403SQ20092017569
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者姜毅, 张冰, 文中, 李力, 王红梅, 窦艺成, 邹隽, 郭文杰, 陈勇 申请人:三峡大学