高压输电线红外检测的原理及技术特点-

第一篇：高压输电线红外检测的原理及技术特点-

现代检测技术研究报告

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高压输电线红外检测的原理及技术特点

摘要

随着我国西电东送的实施，远距离高压输电的安全显得越来越重要、输电线路本身是输电安全的基础。红外检测技术具有易于实现自动化、高效无污染、监测可靠性高等特点。红外热像测温技术是利用红外热辐射探测输电线路中各种电器设备表面辐射的不为人眼所见的红外线热信息，然后转换成温度进行显示的一种先进技术。是一种被动的、非接触的设备过热监测手段。它能测量设备表面上某点周围确定面积的平均温度，以温度高低来判断工作工作状态是否正常。目前已在输电线路在线测温、电力设备故障诊断 领域得到广泛应用。

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着我国电力工业的飞速发展，现代电力系统结构的日益复杂，输电线路的输送容量和电压等级不断提高，远距离输电线路日益增多，输电线路故障对电力系统运行，工农业生产和人民生活的危害也日益严重。因此，在线路故障后，如果能够及时、准确的找到故障点，不仅对修复线路和保证可靠供电，而且对保证整个电力系统安全稳定和经济运行都有十分重要的意义[1]。

然而线路故障的查找及其困难的。首先随着输电电压等级向超高压和特高压发展，以及高速乃至超高继电保护装置和断路器的应用，线路故障切除的时间大大缩短，这使得大部分的故障没有明显的破坏迹象。这不仅给故障点的排查带来困难，而且将成为继发性故障隐患。其次远距离输电线难免要穿越山区、沙漠等偏僻地带，交通十分不便。再次，多数故障往往在风雪、雷雨等较为恶劣的天气中发生。因此输电线路故障测距技术的大力发展和广泛应用具有极其重要的作用，而且一直是国内外工作者研究的热点。

1.2 红外热成像测温技术的发展史

1800年，应该物理学家发现了红外线以及1900年德国物理学家普朗克的量子理论假设，对红热成像技术的发展与完善奠定了基础。

红外热成像技术是从战争中发展起来的。二次世界大战后，美国德克萨斯仪器公司开发研制出第一代用于军事领域的红外成像设置，称之为红外巡视系统。它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描，由光子探测器接收两维红外

辐射迹象，经光电传换及一系列处理，形成视频图像信号。20世纪五十年代，随着高速锗掺汞光子探测器的发展，开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。20世纪60年代早期，瑞典AGA公司研制成功第2代红外成像装置，它在红外寻视系统的基础上增加测温的功能，成为红外热像仪。

1988年推出的全功能热像仪，集温度的测量、修改、分析、图像采集和存储于一体，质量小于7kg。一起的功能、精度和可靠性都得到显著的提高。

20世纪90年代中期，美国FSI公司研制成功由军用技术转民用，并商品化的新一代红外热成像仪-焦平面红外热像仪[2]。现场测温时只需要对准目标摄取图像，并将上述信息存储到机内的PC上即完成全部操作。

如今红外成像技术已经在冶金、化工、航海以及医疗等领域得到了广泛的应用。红外热成像技术在世界经济的发展中继续发挥着巨大的潜力。

使用红外热像仪检测检测时先对要监测的物体各部位进行全面扫描，找到异常设备，对异常部位准确测温，拍摄热谱图，通过计算机，应用分析上报异常热谱图和诊断报告。

红外热成像测温技术在设备检测的应用在国内外已经被广泛使用与传统测温技术相比，红外测温技术具有优势。红外测温具有不与物体相接触特点。

第二章 线路缺陷分析及红外检测原理

2.1线路发生缺陷原因

高压输电线路具有分布广、长期暴露于外面，经常气候多变的影响，使高压输电线路故障，使高压输电线路故障率高、故障点多。归结为以下几点：

（1）大风，风速超过设计风速时，会引起倒塔永久性地接地故障，风速接近设计风速时，会引起导线瞬时位移和出现偏转塔身的情况，使得放电间隙减小，造成瞬间线路跳闸，瞬间重合闸重合成功的故障。

（2）舞动，微风会引起导线、避雷线振动，从而使导线、避雷线断股、断线或金具零件断裂，进而造成线路故障。

（3）覆冰，导线避雷线，杆塔覆冰严重会增大导地线的驰度，增加杆塔的机械负荷，从而造成断线或倒塔，稳态横向风，覆冰脱落时产生的不平衡张力作用，会引起导线、底线舞动，从而造成导线之间或导线与避雷线之间发生短路故障。

（4）雷害，雷害故障在线路的故障总数中占较大比例，对电力系统的危害极大，危害500kV线路的主要是直接雷击主要有绕击和反击[3]。

以上列举了四种故障原因，在现实中还存在有许多原因，这里就不一一列举。

下面阐述红外热像技术原理。如今供电网络迅速发展，供电可靠性是电力安全行业检查、监督的重要指标。输电线路红外热像在线测温技术可以解决目前监测困难的问题。

2.2红外热像测温技术及原理

红外热像测温技术是利用光谱原理、探测输电线路中各种电器设备表面辐射的不为人眼所见的红外辐射热信息，用图像进行显示的技术是一种被不断电、远距离监测技术，通过五体表面温度异常来判定设备缺陷，红外热在该项技术的基础上研发的监测热故障设备。

红外辐射是电磁频谱的重要组成部分，包括微波、紫外线、无线电波、可见光、X射线和R射线。红外线波长在0.75至100m之间，是不可见光，所有摄氏温度零度以上的五体都在绵绵不断的向周围辐射红外能量。红外辐射实质是物理学中的热辐射，红外线辐射的能量大小和红外线的波长都和五体的表面温度紧密相关。通过红外测温仪的应用，迅速准确接收物体本身的能量，并对能量加以测量分析，进而精准地反应被测物体的温度，从中找出热缺陷[4]。电力设备的红外辐射通过大气传送到红外热像仪，热像仪中的光学系统设备辐射的能量聚集在红外探测仪上，探测仪将聚集到的辐射转变成为电信号，通过信号处理后显示现场红外数据。如图2.1所示典型红外探测仪器。

2.1典型红外探测器

2.3红外检测高压线路的优势及特点

远红外测温检验常用的方法有远红外线测温仪和红外热像仪个有优势，都有很好发展空间。

一、红外检测特点

1、不受电磁场的干扰

2、因为是非接触测量，十分安全

3、比蜡试温度准确

4、对高架构设备测量方便省力

二、引入远红外热成像仪后，采取以测量监测为主，打开线夹抽查为辅的办法，使导线及相关部件的技术管理水平得到提高，实现一化三性。

1、实现数字化，架空输电线设计规程规定，导线在长期最大负荷电流作用下，温度70C。，以往的检验方法无法对导线温度进行量化，只有在过热或不见温度达到一定程度时，才能在夜间通过目测观察到。而远红外热成像仪的使用，可以根据导线温度具体升高的情况采取相应的处置措施，杜绝导线缺陷演变成线路故障。把测量的数据存入计算机，用于技术分析，及时发现热缺陷，避免重大事故发生。

2、及时性，对大负荷线路而言，通过定期红外测温统计数据对比可及早发现导线异常状况，对雷击杆塔导线，在线路无法安排停电情况，先利用热成像仪对疑似部件进行测试，从测试结果迅速判断其运动状况，为下步工作提供技术支持。综上所述，远红外热成像仪的使用，使输电线路导线过热问题发现更准确，更及时。

3、便捷性，远红外热成像技术在输电线路上的应用，使固有的导线过热检验方式发生了改变，技术的提升让我们可有空减少夜间巡视的频次，降低安全隐患，使得维护生产更便捷，更高效。

2.4红外热检测方法

红外测温监测输电电路的判别有临界温升法和相对升温两种，临界温升法提出用发热点相对环境温度的温升来判断热缺陷，并给了对不同负荷电流下不同导线接头过热的临界温升表，当被检测点对环境温度的温升大于表中所规定的临界温升时就认为有缺陷，并按表中的温升确定缺陷种类，这种方法简单、清晰、实用性很强。但在实际的线路红外检测工作中，输电线上的设备受环境因素和设备自身发热状况不同，存在一定量的误差，分析热缺陷不够精确，相对温升法通过分析相对温差，根据电力行业分类。这种检测方法被测对象附近正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度T2，被测量对象的温度T1，T0为环境参照体温度，根据公式：

tT1T2T1T0

T1:为发热点的温升和温度； T2：为正常相对应点的温升和温度； T0:为环境参照体的温度；

当公式计算结果35%时为一般缺陷；80%时为重大缺陷，95%时为紧急缺陷。这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。有效的解决了表面温度判断

法的不足，对电力设备的红外诊断具有一定的指导性，因此在实际工作中经常被采用。如下图2.2所示，可看出不同红外检测示意图。

2.2红外检测示意图

第三章 基于红外热成像技术的应用

3.1红外无损检测

红外无损检测，顾名思义，就是利用物体红外进行红外辐射原理，通过红外成像获取被测物体的温度部分来掌握其内部热量的流动，以此来鉴定物体内部是否在缺陷的一种无损的检测方法。

无损检测是以现代科学技术为依托并尽力在其基础上的一门应用型技术学科，它以不破坏监测物体内部结构为前提，应用物理学的方法，检测五体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部构造，检查物质内部是否存在不连续性，从而来判断被测物是否还有符合规定，再来评价还是否具有适用性[5]。

无损检测技术重要性已在全世界得到了公认。无损检测在生产过程中产品质量的保证，材质、零件和产品的可靠性以及生产效率的提高、降低成本方面都起到了重大的作用。而红外无损检测就是根据五体的热辐射特性，扫描记录或者观测物体的表面。红外无损检测过程是与物体的热扩散过程息息相关的，所以又被成为热无损检测。

3.2 红外检测中故障定点查找

故障发生时，应立即确定已发生热故障点范围，这样对故障囊定位就有一个大致的范围。例如：110kV奔登线跳闸，要求巡线查找故障点。接到巡视命令后，技术人员可从调度中心调取继电保护动作记录，记录显示奔腾一次变110kV奔

登线808方向电流电压。零序II段保护动作跳闸。根据保护动作情况，分析判断故障点应该在40#-50#之间，于是我们先将巡视重点放在40#以后，结果发现110kV奔登线#47杆A、B两项绝缘子闪络[6]。提前近1个小时发现了缺陷，为顺利抢修争取时间。

第四章 建议及总结

应用红外测温仪监测热缺陷，首先要建立大容量带宽的传输通道。在通道带宽建设上，一个标清的摄像机经压缩后，传输视频需要1个2M口，拿一个变电站13路信号为例，就需要13个2M口。如果采用高清摄像机，并对重要部位的开关状态、仪表设备状态、显示数据等进行巡视，那么，要采用16M的宽带[7]。这样就可以避免因宽带不足，只能牺牲图像分辨率的情况出现。通过红外功能的摄像头可实现夜视功能，也可以安装带环境测温读的摄像头来辅助变电站的安防。

结合上文提到的检测方法，给出如下建议：

（1）当前，数据对比预测高压输电线的热缺陷是较为合理的，实用性较强。（2）我国高压输电线路的安装施工工作应加强安全隐患的管理。（3）必须加强对道题的监督，金具、接头、导线等的性能会直接影响高压输电线路的送电性能和安全性能，我国应在重视绝缘监督的同时，加强导体的监督及技术检测方法的管理。

（4）严格执行验收标准，实现无隐患投运，强化验收人员施工标准。通过推行标准化管理，电缆线路管理水平稳步提升，在今后工作中将继续加强标注化推行力度，想科学、标注化迈进。确保电缆线路安全平稳运行。

综上所述，该技术与传统测温技术相比，具有不受距离限制、不断电、安全可靠性高、易操作等优点，适合供电公司，发电厂等行业推广使用。

参考文献：

[1] 董其国.红外线诊断技术在电力设备中的应用[M].北京：机械工业出版社，1998 [2] 陈衡，候善敬.电力设备故障红外诊断[M].北京：中国电力出版社，1999 [3] 王方，邱道尹，岳艳杰，朱云.基于红外技术的变电站温差无线温度监测[J].电力自动化设备.2011(08)[4] R万兹蒂.红外技术的实际应用[M].北京：科学出版社，1981.[5] 关荣华，曹春梅，陈衡：工业设备内部缺陷的红外热诊断研究[J]:激光与红外：2001年04期

[6] 栾锡武, 彭学超, 邱燕.2009.南海北部陆坡高速堆积体的构造成因.现代地质, 23(2):183-199.[7] 叶风，张晓宇：红外技术在电力设备外部故障检测中的应用[J]:电网技术：1988年10期

第二篇：传感器原理及检测技术

传感器原理及检测技术

（工程硕士）考试题

1、简要说明非电量电测法的基本思想。

2、简要说明传感元件与敏感元件的作用及区别。

3、简述现代测量系统由那几部分组成及各部分的功能与特点。

4、何为传感器静态特性？静态特性主要技术指标有哪些？何为传感器动态特性？动态特性主要技术指标有哪些？

5、系统误差，随机误差及粗大误差产生的原因是什么？对测量结果有何影响？从提高测量精度来看，应如何处理这些误差？

6、说明误差的分类，以及各类误差的性质，特点及对测量结果的影响？

7、某测量系统的频率响应曲线H(j)1，若输入周期信号10.05j

x(t)2cos10t0.8cos(100t300)，试求其响应y(t)。

8、有一个传感器，其微分方程为30dy其中y为输出电压(mV),x3y0.15x。

为输入温度(0C)，试求传感器的时间常数和静态灵敏度S。

9、根据磁电式传感器工作原理，设计一传感器测量转轴的转速。要求画出原理结构简图并说明原理。

10、谈谈你对传感器原理及检测技术这门课程学习的体会及建议，你认为检测技术将来的发展方向是什么？

要求：每道题必须认真完成。

第三篇：发电厂高压输电线路线损分析及降损措施

发电厂高压输电线路线损分析及降损措施

摘要：线损是供电企业重要的经营指标。由于发电厂高压输电线路距离短且结构简单，目前对其线路损耗的研究相对较少，但据来自各发电厂的统计数据，线路损耗已对发电厂的经济效益产生了巨大的影响。因此，本文通过对某火电厂220KV线路实际系统参数和数据进行研究，并运用均方根电流法计算理论线损，对其和统计线损之间的误差进行分析，并提出了降损措施。为发电厂高压输电线路的线损分析和降损提供了直接经验，具有很强的理论价值和实践意义。

关键词：理论线损，统计线损，均方根电流法，降损措施，发电厂

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A Loss analysis of high pressure transmission line route and the message of drop damages about power station Qiudaoyin Zhouna(North China University Of Water Conservancy And Electric Power Henan zhengzhou 450011)ABSTRACT: The line damages is the important management target of the power supply enterprise.As for the power plant high pressure transmission lines, because of its short and simple in structure , research in this area will be relatively small.But according to the statistical data comes from various power plants, the line loss has had the huge influence to the economic efficiency of power plant.So this text studied the actual system parameters and data from line 220KV of some thermoelectric power station, and used the root-mean-square electric current law to computation theory line damages, and compared the theoretical line loss and statistical line loss, analyzed the error between the two, and gived the measure for damages falling.This gived direct experience for line loss calculation and analysis of short-distance and high-voltage transmission lines in power station ,it has a strong theoretical and practical significance.KEY WORDS: line damage in theory, line damage in statistical, root-mean-square electric current law, the measure for damages falling, power plant

1.引言

线损是供电企业重要的经营指标，是企业管理的关键环节，线损的高低及线损的管理不仅直接影响企业的经济效益，而且在一定程度上说明了供电企业的管理水平。来自某发电厂的统计数据：从公司至变电站线路理论线损不超过0.1%，但据火电厂经营管理部统计数据，计量的统计线损却在0.2%左右，约为理论线损的二倍。公司一年的发电量若按31.5亿千瓦时计算，则线路电量多损耗315万千瓦时，、按综合上网电价0.32元/千瓦时计算，影响收入约达100万元，可见线损带来的经济损失是巨大的。因此，对发电厂输电线路进行线损分析，查找线损的来源，并提出降损措施是很必要的。

2.线损分析 线损按其性质和计算方法可分为三类：管理线损、理论线损和统计线损。管理线损（又称不明损耗），是由管理不善、规章制度不健全、计量装置误差、电力网元件漏电引起的电能损耗及其他不明原因造成的各种损耗；理论线损是以测量为基础按照电网模型计算出来的能量损失；统计线损是指实际供电量和售电量之差，完全由测量得到的线损统计。统计线损应等于管理线损和理论线损之和。根据数据来源和计算方法，线损率有理论线损率和统计线损率，且正常情况下，统计线损率高于理论线损率。

（2-1）

（2-2）

为使分析比较精确，本文理论线损分析的对象主要是发电厂线路导线中的电阻损耗。

计算线路理论线损常用的方法有：均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法、最大负荷损耗小时法等。均方根电流法是线损理论计算的基本方法，物理概念是，线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗，其优点是：方法简单，按照代表时间整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压、配电变压器额定容量、参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。因此本文采用均方根电流法计算线路理论线损。

第四篇：高压变压器分类及工作原理

高压变压器的分类机工作原理

变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器。

工作原理

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

2.理想变压器：不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器

描述理想变压器的电动势平衡方程式为

e1(t)=-N1 d φ/dte2(t)=-N2 d φ/dt

若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁芯损失，根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则二。变压器的结构简介1．铁芯铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度分别为0.35 mm.3mm.27 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁芯分为铁芯柱和横片俩部分，铁芯柱套有绕组；横片是闭合磁路之用铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种2．绕组绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm式中：E--感应电势有效值f--频率N--匝数Øm--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。变压器技术参数 对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技述参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等

第五篇：轧辊检测原理及应用

第六章 轧辊检测

无损探伤发展至今，已被轧辊制造者和轧钢厂用来评判轧辊材料的质量。作为轧辊维护的一个常规项目，无损检测的目的是发现最早期的轧辊问题，并防止未采取改进措施的轧辊再次上机使用。轧钢厂常用的方法是涡流、表面波、渗透、酸侵、磁粉、和硬度检测。最快速、准确、可靠的检测技术是涡流和超声波检测。它们同时使用时，所有对轧辊及轧制产品不利的表面情况都能100%的准确检出（表1）。渗透、酸侵具有花费不多的优点，然而它们耗时长，不是100%的可靠。因此它们应与涡流和超声波配合使用。

表1 检测方法

超声波

有效

径向深度（1）热损伤/软点 表面微裂纹 ＜0.006″ 表面微裂纹 ＞0.006″ 次表层缺陷 残余磁性 加工硬化

涡流

表面（2）双晶斜探头

0-0.003″

▲

▲

▲ ▲

0-0.050″

▲ ▲

0-6″

▲

直探头

0.5″-

▲

（1）设备参数的功能（频率、晶体类型、探头形状）

87（2）圆周方向（要求扫描3次）轴向（要求扫描2次）

一、涡流探伤

涡流探伤是轧辊磨削之后，确定缺陷位置如软化区（热损伤）、宏观裂纹和磁化的一种方法。磨床上，一个双线差分探头放置在辊身一端，靠近辊面处，随着轧辊以设定的速度转动，探头慢慢移动跨过整个辊身长度。探头移动速度和轧辊转速的同步性是设定好的，以确保辊面的每一点都通过探头。随着探头在辊身移动，在交流电流的作用下线圈间的辊面上产生涡流。线圈间电流的导电性和路径长度的瞬间变化都能被检测出来，并显示在两个独立的频道。一个称为压伤/热损伤频道，一个称为裂纹/剥落频道。涡流探伤的特殊步骤取决于使用的涡流设备，由设备生产者提供。导电率的变化可在压伤/热损伤频道上检出。它是辊面相邻点间的硬度和显微组织变化的结果。磁化区内所有相邻点间也会引起导电率的连续变化。高斯通量可用来证实剩余磁性的存在。（大于30Gauss）。能引起辊面上导电性反复变化的一般条件包括（但不限于此）局部超温、局部工作硬化、表面粗化和外来夹杂物嵌入辊面。这些情况在压伤/热损伤频道表现为超过噪音水平的单独的波峰或超过噪音水平的大面积的草状波峰（图2）。

在裂纹/剥落频道可检出路径长度的变化，这个变化是表面裂纹引起的。当探头通过一个裂纹上方，感应电流必定沿裂纹壁向下流动并到达裂纹的另一侧形成环路。路径长度的不同以一个独特的脉冲峰显示在裂纹/剥落频道（图2）涡流探伤不能检出小于0.006”宽的裂纹。宽度大于0.006”的裂纹只有一半的准确率。为了所有表面裂纹能准确检出，应使用超声波探伤。

图1 磨削操作完成后，进行涡流探伤。

图2 涡流探伤记录表

大箭头指头指示辊面上的典型的热损伤。小箭头指头指示压伤/热损伤频道的多余噪音。中箭头指头指示裂纹/剥落频道上显示的裂纹。

二、表面波探伤

表面波超生波探伤使用一个固定在直角楔形块上传感器，十分准确地检出表面裂纹。表面波发射圆周方向的高频声波，检查反射或吸收的声波情况。轧辊内部所有界面都会一定程度的反射或散射声波，包括裂纹、夹杂、晶界和其它不连续因素。金属—空气界面（裂纹）反射大部分声波，而金属—固体界面（夹杂）反射小部分声波。被反射的声波随后返回到传感器的测试屏幕上，显示一个波峰。以下是进行表面波超声波检测的一个基本过程：

1.0应用以底面回波为基础的接触法超声波技术（参看ASTMA388）1.1超声波设备

1用脉冲型超声波仪器产生和显示超声波信号。

2使用压电晶片材料的探头，用来发射和接收超声波信号。1.1.3一根带有配套接头的同轴电缆连接超声波设备和探头。

1.1.4使用偶合剂以便在锻钢辊上有效地发射、接收超声波信号。一般为油、甘油或水。1.2.超声波检测 1.2.1周向表面检测

该检测的目的是检查轴向表面和浅次表层缺陷。1.2.2轴向表面检测

该检测的目的是检查横截面表面和浅次表层缺陷。

1.3周向表面检测 1.3.1探头

使用2.25MHz，0.5″×1.0″的有机玻璃的直角楔形探头发射超声波。

1.3.2准备轧辊

把轧辊放在支架上，避免支架与辊身接触。如果必要用溶剂请洗并用布擦干。

1.3.3施加偶合剂

在辊身上部，沿辊身全长涂刷一条薄而透明的偶合剂带。1.3.4设置、显示和灵敏度

在一个没有相关缺陷的区域进行设置。设置市时基线表示一个大于辊身周长1/2的距离，时基线上的始波在屏幕的最左边。把探头放在偶合剂上并获得一个圆周方向的底波反射。调整增益（dB）使底波波高达100%fs，调整时基线把底波置于屏幕的最左边。（图1）。

1.3.5接触检测—辊身圆周方向第一个180°。

将探头放在辊身一端并把表面波对准圆周方向，沿偶合剂以小于8″/s移动探头，同时保持显示器屏幕100%的底波反射。确定和标记缺陷位置做好记录。1.3.6接触检测—辊身圆周方向第二个180°。

反转探头圆周方向位置重复1.3.5操作（图2）。1.4.7接触检测—端头区

擦去辊身的偶合剂，重新在辊身端面涂刷偶合剂，重复1.3.5和1.3.6的操作。

1.4 轴向表面检测——辊身 1.5.1探头

同1.3.1。1.4.2准备轧辊

同1.3.2。1.4.3施用偶合剂

在辊身驱动端环绕圆周（360°）涂刷一个薄的偶合剂带。注意如果轧辊的旋转机械不能使用应涂刷圆周的1/2（180°），改变轧辊位置并重复。1.4.4设置、显示和灵敏度

除设置的时基线表示一个大于辊身长度的距离外，其余同1.3.4。把探头放在偶合剂上获得一个长轴方向的底波（图1）。1.4.5接触检测—驱动端

将探头放在辊身驱动端并把表面波对准长轴方向，沿偶合剂以小于8″/s移动探头，同时保持显示器屏幕100%的底波反射。屏幕显示任何大于10%波高的缺陷。确定和标记缺陷位置，做好记录。1.4.6接触检测—操作端

擦去辊身的偶合剂，重复步骤1.4.3、1.4.4和1.4.5。

时基线

图 超声波探伤的显示屏幕

图2

周向表面检测

三、渗透探伤

渗透探伤可以随时进行（磨削后最常用）。它被用来显示轧辊表面裂纹，红色染料的渗透剂被用在轧辊表面。染料在表面张力的作用下，进入裂纹内表面，一段时间后，用清洁的干布擦干轧辊。在表面张力的反向作用下，染料从裂纹中反渗出来。显影剂喷洒到辊面裂纹就显现为白背景下的红线。深透探伤也可用荧光染料来做。这时荧光紫外线代替显影剂显示裂纹。渗透探伤对显示大而宽的裂纹是准确的。然而，如果裂纹太窄，渗透剂不能进入裂纹，显影剂就不能显示裂纹。一般地，最好在涡流探伤和超声波探伤确定表面缺陷方位后，只在有缺陷的区域内进行而不是整个辊身，进行此试验。

下面是使用红色深透剂方法，进行渗透探伤的简要过程：

·用超声波和涡流技术识别缺陷区域，近似的1/4圆周范围内。标注这个区域以便后续工作。

·用抹布擦去这1/4圆周上的过多油脂、灰尘等。

·拿一块抹布，向上面喷洒清洁剂（多喷一些）用这块湿布再擦一次，不要直接向轧辊喷清洁剂，这样会降低结果等级。

·手执容器距辊面大约8”远，向检测区域喷渗透剂（图1）。反复大量喷洒是有益的，但太多则会浪费。

·让渗透剂渗进轧辊至少10分钟（长一些更好）。

·用清洁的干布擦净轧辊下面多余的着色剂，定期更换清洁的抹布。以免弄脏染料。

·看到检测面见干后，向另一块抹布喷清洁剂。用湿布擦去剩余的红色染料。向上述一样定期更换抹布。

·手执容器距辊面大约8—10”远，向检测面喷显影剂，从一侧向另一侧均匀移动，使显影剂均匀。

·随着显影剂开始干燥，红线将显现，显示任何存在的宏观裂纹（图4）。如果没有线出现，那么检测区域就没有宏观裂纹存在。

·估算裂纹尺寸大小，确定恰当的补救方法（磨削、、车削、手工打磨，等）。

图1

在辊身可疑区使用深透剂

图2

几分钟后擦去深透剂

图3 在辊身可疑区使用显影剂

图4 渗透探伤发现宏观裂纹。红线指示裂纹位置。

四、酸侵检测

酸侵检测可以随时进行（最常见的是在磨削加工后）。被用来显示轧辊表面裂纹和硬度变化等情况。当酸作用在辊面较软的区域将“烧伤”或“变黑”。相对较硬的区域侵蚀速度较快并留下不同的酸侵外观。酸侵也能检测裂纹。酸侵蚀时，侵蚀剂在表面张力的作用下进入裂纹，当表面酸液被擦净后，裂纹中的剩余酸液渗出，烧伤周围区域，裂纹便被显现出来。酸侵检测在先是热损伤、宽而大裂纹方面是准确的。然而，如果裂纹太窄，酸液不能进入裂纹，裂纹也就不能显现出来。一般地，最好在涡流探伤和超声波探伤确定表面缺陷方位后，只在有缺陷的区域内进行而不是整个辊身，进行此试验。下面是酸侵检测的简要过程：

·打磨、清洗、吹干要做酸侵的辊面，确保辊面无任何镀层（铬）和任何轧制表面的氧化层。

·用棉球蘸20%Nital侵蚀剂擦拭酸侵面至少1.5分钟（图1）。不要让酸侵面变干。

·用甲酸充分冲洗侵蚀剂，与此同时用另一块棉球擦净酸侵面上的沉淀物。·用压缩空气吹干酸侵面。

·软或硬的区域显示不同的明暗程度。在酸侵面上和周围金属间软区显得较黑，硬区显得较亮。

图1 用20%Nital侵蚀辊身的一个区域。

图2 用脱脂棉、甲醇擦拭酸侵面。

图3 用不含水分的压缩空气吹干酸侵面。

图4 经酸侵发现一个软点（热损伤）在酸侵表面热损伤表现为较黑的区。

五、磁粉探伤

磁粉探伤可以在任何时间进行。主要用来检测辊颈上的裂纹。辊颈部分的裂纹一般是圆周方向、位于圆弧处。这里所讨论的磁粉探伤不能用在辊身表面。因为所使用的磁场强度能使表面磁化，影响轧制产品的质量。这个检测通过在备检面的中部激发轴向的两磁极间的磁场来进行。细微的磁粉轻轻的吹过两磁极间的辊面，两磁极间的任何界面都起作用，改变磁场形状吸引细的磁粉显示裂纹。磁粉

探伤在显示大而宽的裂纹方面是准确的。然而，如果裂纹太窄，只有很少的磁粉被吸进界面，裂纹则显示不出来。下面是磁粉探伤检测的简要过程：

·用溶剂擦去油、灰尘等，清洁辊颈要做检测的部位。·把电磁轭的两个极沿长轴方向放置在辊颈要检测的部位上。·启动电磁轭产生覆盖被检部位的磁场。

·当磁轭带电时，一手拿容器罐小心均匀地挤压球形罐，向轭下施加磁粉。·绕被检面圆周方向移动磁轭并继续施加磁粉。·当磁粉吸附于界面时，裂纹就显示成磁粉细线。

图1 轧辊肩部圆弧处进行磁粉探伤

六、硬度检测

硬度检测应在磨削前后进行。它用来决定轧辊的整体硬度。也验证局部硬度的差异（热损伤、加工硬化等）。硬度检测的一般方法包括压痕（洛氏、维氏）和弹跳（里氏、肖氏）—参看图1-8。轧钢厂一般不使用洛氏硬度，原因是为了

保证检测精确，需要特殊的表面并且准备时间长。里氏和肖氏是最常用的硬度检测方法。弹跳检测通过坠落一个小冲击装置或冲头到辊面，测量弹跳的高度（肖氏）或速度（里氏）检测可以在任何洁净的表面上进行。并可反复多次以获得被检面上的平均硬度。

图1 在辊身上进行洛氏硬度检测

图2

在辊身上进行维氏硬度检测

图3 里氏硬度计（HLD和HLE两种冲头）

图4 肖氏HSD硬度计

图6 在辊身上进行肖氏HSD硬度检测

图7

肖氏HSC硬度计

图8

在辊身上进行肖氏HSC硬度检测