МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области рентгеновской техники, а именно, к неразрушающему контролю радиографическим методом, в частности, к рентгенографическим системам, предназначенным для получения на рентгенограммах изображений внутренних конструктивных элементов объектов техники, в том числе, высоковольтных выключателей.
Применение рентгенографического метода неразрушающего контроля применительно к крупногабаритному оборудованию, к которому относятся высоковольтные выключатели, обусловлено тем обстоятельством, что состояние внутренних конструктивных элементов таких объектов не может быть проконтролировано другими методами неразрушающего контроля без разборки оборудования.
Известно устройство портативного рентгеновского аппарата (патент на полезную модель RU №82980) для дефектоскопии материалов путем их просвечивания рентгеновским излучением, в котором рентгеновская трубка размещена в заполненном жидким диэлектриком металлическом цилиндрическом корпусе, выполненном внутри из твердого диэлектрика. За счет особого выполнения и расположения рентгеновской трубки оптимизированы условия теплообмена в устройстве, что обеспечивает повышение надежности и увеличение времени его непрерывной работы и, как следствие, повышение производительности рентгенографического контроля.
Известно устройство для проведения рентгенографических исследований, которое может быть использовано на штативе со стойкой для вертикального перемещения рентгеновского аппарата (патент на изобретение RU №2567276). Стойка содержит несущую колонну с закрепленными на ней направляющими, каретку, которая выполнена с возможностью вертикального перемещения по направляющим вдоль колонны, кронштейн для крепления рентгеновского оборудования, установленный на каретке, устройство подъема и фиксации каретки.
Технической проблемой (недостатком) вышеуказанных рентгенографических систем является малая мобильность, неуниверсальность системы позиционирования для излучателя рентгеновского аппарата и устройства регистрации рентгеновского изображения, системы не обеспечивают возможности их эксплуатации на территории электрических станций и подстанций, визуализацию внутренних конструктивных элементов с обработкой изображения на рентгенограмме, возможность неразрушающего контроля высоковольтных выключателей с массивными керамическими или полимерными изоляторами, в том числе маслонаполненных.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство по патенту RU №2567276.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое в качестве полезной модели устройство, и технический результат от ее использования является обеспечение рентгенографического обследования (контроля) различных видов высоковольтных выключателей (колонковых газовых и маломасляных выключателей) без демонтажа на месте их установки (в условиях электрических станций и подстанций) с целью оценки технического состояния этого электротехнического оборудования.
Указанная задача решается тем, что устройство рентгенографического контроля высоковольтных выключателей, содержащее устанавливаемую на раму выключателя несущую стойку с направляющими (закрепленными или выполненными на ней), каретку с излучателем рентгеновского аппарата, формирующего пучок рентгеновского излучения для просвечивания объекта контроля (высоковольтных выключателей), каретка выполнена с возможностью вертикального перемещения по направляющим вдоль стойки, блок подъема и фиксации каретки, устройство включает аналогично первой вторую стойку, на каретке которой закреплен регистратор рентгеновского изображения, а объект контроля (полюс высоковольтного выключателя) расположен между стойками, при этом, обе стойки скреплены друг с другом и выполнены с возможностью поворота вокруг продольной оси полюса высоковольтного выключателя.
В вариантах выполнения устройства излучатель рентгеновского аппарата обеспечивает высокую энергию излучения, например, при выполнении излучателя в виде секционированной рентгеновской трубки (типа «ТРТТ192» разработки ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова»), на выходном окне которой установлен фильтр, преобразовывающий энергетический спектр излучения, снижая количество низкоэнергетических квантов, что повышает контраст изображения на рентгенограмме.
Сущность технического решения поясняется рисунками, на которых изображено:
на фиг. 1 - устройство рентгенографического контроля и его размещение на объекте обследования (контроля);
на фиг. 2 - общая блок-схема рентгенографической системы контроля;
на фиг. 3 - преобразование фильтром энергетического спектра рентгеновского излучения.
На рисунках обозначено: 1 - рама (основание) выключателя; 2 - несущая стойка для излучателя рентгеновского аппарата; 3 - несущая стойка для панели крепления регистратора рентгеновского изображения; 4 - направляющие; 5 и 6 - каретки излучателя и панели крепления регистратора рентгеновского изображения, соответственно; 7 - излучатель рентгеновского аппарата; 8 - панель крепления регистратора рентгеновского изображения; 9 и 10 - блоки подъема и фиксации (лебедки) кареток 5 и 6, соответственно; 11 и 12 - полуоси для излучателя и для регистратора рентгеновского изображения, соответственно; 13 и 14 - платформы для крепления несущих стоек для излучателя и для регистратора рентгеновского изображения, соответственно; 15 - объект контроля (полюс высоковольтного выключателя); 16 - основание полюса выключателя; 17 - фильтр рентгеновского излучения; 18 - коллиматор рентгеновского излучения; 19 - рабочий пучок рентгеновского излучения; 20 - устройство лазерного наведения на облучаемую область обследуемого объекта; 21 - программное обеспечение для обработки рентгенографических изображений; 22 - пульт питания и управления; 23 - пульт дистанционного управления; 24 - блок световой и звуковой сигнализации.
Предлагаемое устройство рентгенографического контроля высоковольтных выключателей (фиг. 1) содержит устанавливаемые на раме 1 выключателя несущие стойки (колонны) 2 и 3 с выполненными на них направляющими 4 в виде параллельных прямых пазов. На направляющих с возможностью вертикального перемещения по ним вдоль стоек 2 и 3 установлены, соответственно, каретка 5 (с закрепленным на ней излучателем 7 рентгеновского аппарата, формирующим пучок рентгеновского излучения для просвечивания объекта контроля) и каретка 6 (с закрепленной на ней панелью 8 с регистратором рентгеновского изображения). Блоки подъема и фиксации 9 и 10, соответственно, кареток 5 и 6 установлены в нижней части стоек 2 и 3, соединены друг с другом полуосями 11 (для излучателя) и 12 (для регистратора рентгеновского изображения) через платформы 13 (для излучателя) и 14 (для регистратора рентгеновского изображения).
Устройство рентгенографического контроля высоковольтных выключателей располагается на раме 1 так, что объект контроля 15 (полюс высоковольтного маломасляного выключателя марки ВМТ-110), жестко закрепленный на раме 1, располагается между стойками 2 и 3.
Излучатель рентгеновского аппарата 7 содержит источник рентгеновского излучения с высокой энергией (400-500 кэВ) в виде секционированной рентгеновской трубки, на выходном окне которой установлен фильтр 17, преобразовывающий энергетический спектр излучения, снижая количество низкоэнергетических квантов (фиг. 3), выполненный в виде медной пластины толщиной 8 мм и габаритами 50×60 мм, закрепленной на излучателе посредством четырех винтов по углам пластины.
Устройство работает следующим образом.
На основание 16 обследуемого полюса 15 выключателя устанавливают полуоси 11 и 12 системы позиционирования для излучателя 7 и панели 8 регистратора рентгеновского изображения, скрепляют их между собой и фиксируют зажимами за раму 1 выключателя. Устанавливают в пазы соединенных полуосей 11 и 12 платформы 13 и 14 и скрепляют их между собой. Устанавливают в платформы 13 и 14, соответственно, стойки 2 излучателя и 3 панели регистратора с лебедками 9 и 10. Присоединяют карабины лебедок к излучателю и панели регистратора и поднимают их к кареткам 5 и 6. Устанавливают излучатель 7 и панель регистратора 8 на каретки 5 и 6, соответственно, и фиксируют их винтами.
После обследования полюса выключателя в одной плоскости устройство контроля возможно повернуть вокруг продольной оси полюса 15, ослабив зажимы креплений полуосей 11 и 12 за раму 1 выключателя. При этом демонтировать излучатель 7 и панель регистратора 8 не нужно. После поворота (как правило, рентгенографическое обследование проводят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях) устройства рентгенографического контроля вокруг продольной оси полюса 15 выключателя снова фиксируют полуоси 11 и 12 системы позиционирования для излучателя 7 и панели регистратора 8 рентгеновского изображения зажимами за раму 1 выключателя.
После обследования одного полюса выключателя устройство контроля демонтируют в обратной последовательности и устанавливают по аналогичной схеме вокруг второго полюса 15 выключателя.
Схема регистрации рентгеновского изображения внутренних конструктивных элементов объекта контроля (получение рентгенограмм обследуемого объекта) в результате его просвечивания ионизирующим излучением поясняется фиг. 2.
Коллиматор 18 рентгеновского излучения формирует рабочий пучок излучения 19 в заданном направлении с телесным углом, обеспечивающим минимизацию области распространения неиспользуемого ионизирующего излучения. Устройство лазерного наведения 20 на облучаемую область обследуемого объекта и проецирует на поверхность объекта видимые границы области, внутри которой сквозь объект проходит рентгеновское излучение. В качестве регистраторов рентгеновского изображения могут применяться рентгеновская пленка, пластины из энергонакапливающего люминофора многоразового использования, плоскопанельные рентгеновские регистраторы на основе аморфного кремния.
Программное обеспечение 21 для обработки рентгенографических изображений предназначено для визуального исследования и цифровой обработки рентгенограмм, а также измерения размеров внутренних конструктивных элементов.
Пульт питания и управления 22 предназначен для питания излучателя рентгеновского аппарата по цепям накала, анода и катода рентгеновской трубки, а также управления режимами работы излучателя рентгеновского аппарата.
Пульт дистанционного управления 23 предназначен для установки оператором режимов просвечивания контролируемого объекта, включения генерации рентгеновского излучения и выдачи сообщений о ходе работы и причине блокировки работы рентгеновского аппарата.
Блок световой и звуковой сигнализации 24 оповещает о работе излучателя рентгеновского аппарата в режиме экспонирования (генерация рентгеновского излучения).
Таким образом, заявляемая конструкция мобильного устройства для рентгенографического контроля высоковольтных выключателей позволяет размещать (позиционировать), фиксировать и перемещать излучатель рентгеновского аппарата и регистратор рентгеновского изображения для рентгеновской съемки высоковольтных выключателей (с массивными керамическими или полимерными изоляторами, в том числе маслонаполненных) без расшиновки и демонтажа выключателя, обеспечивает возможность эксплуатации устройства в условиях электрических станций и подстанций.
При этом повышается информативность рентгеновских снимков. Учитывая, что исследуемыми элементами маломасляных выключателей являются их полюсы - ребристые фарфоровые колонны, заполненные трансформаторным маслом, внутри которых находятся металлические и стеклопластиковые элементы, представляющие интерес с точки зрения контроля, а масло и массивные фарфоровые изоляторы являются сильным поглотителями и рассеивателями рентгеновского излучения, то для получения информативного рентгеновского изображения объектов такого рода необходима достаточно высокая энергия фотонов (рентгеновский аппарат постоянного действия с секционированной рентгеновской трубкой). Высокий контраст изображений внутренних конструктивных элементов объектов техники, в том числе, высоковольтного оборудования со сложной гетерогенной структурой и значительной эквивалентной радиационной толщиной, повышает вероятность выявления на рентгенограммах несплошностей различного вида и происхождения, точность определения места их расположения и размеров, качество контроля геометрических параметров и целостности конструктивных элементов. Поэтому повышение информативности рентгеновских снимков осуществляется за счет использования фильтра «мягкого» излучения (фильтрация низкоэнергетических квантов), источников рентгеновского излучения высоких энергий и обработки рентгенограмм в специализированном программном обеспечении, что позволяет добиться улучшения контраста изображения на рентгенограмме (получаемый в предлагаемом устройстве контраст изображения на рентгенограммах обеспечивает разрешение не хуже 1 мм в натуральном масштабе оборудования при просвечиваемой общей толщине элементов 60 мм в Fe-эквиваленте) и достичь экономического эффекта за счет повышения производительности и снижения трудозатрат на оценку состояния объектов контроля.