[发明专利]一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置及其应用

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置，包括绝缘轨道式夹具、超声工作台、测距仪；所述的绝缘轨道式夹具为底面开口的中空盒体，所述盒体内设有若干用于夹持碳纤维复合材料芯棒的轮轨，所述超声工作台设置于盒体底面的上方，所述测距仪设置于盒体的侧面，所述的超声工作台包括可伸缩超声探头、耦合剂盒、波速计算模块、发信模块。本发明还公开了上述装置的应用。本发明利用超声波在铝绞线上的传播在线检测所测区段内是否存在芯棒断裂情况，成本更低且简单高效，可广泛应用在碳纤维材料芯棒的检测领域。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料芯棒的无损检测领域，具体涉及一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置其应用。

背景技术

碳纤维复合材料导棒是用于电力传输领域的高压导线的重要材料，由于自身强度、刚度和环境适应性比较强等优点，可以在很大程度上减少远距离杆塔之间的输电线弧垂变形，同时其自身质量较轻、抗腐蚀能力强，故可作为钢芯的替代品，在输电领域有广阔的应用前景。

碳纤维复合材料芯棒在输电线路上的应用有明显优势，但是也存在弊端。碳纤维复合材料会在承受一定载荷作用下产生脆性断裂，使得芯棒表面或内部损伤，严重者会使得芯棒断裂，也有的在施工架线过程中因施工或其他原因使得芯棒受损，从而产生对输电线路的安全隐患。

现有技术中常用的高压输电线为多层结构，碳纤维复合材料芯棒外部有较厚的铝质绞线，一旦线路架设完成，芯棒将被铝绞线包裹，因此若芯棒出现一定问题，从外部很难发现。同时，若碳纤维复合材料芯棒断裂，则杆塔两端的作用力和输电线的自重载荷将全部受力于铝绞线上，使其内应力增加。芯棒是否断裂在绞线外部无法明显观察到，但铝绞线因为承受所有的作用力及自重载荷，再加上自然条件下的额外载荷，很容易产生弧垂、蠕变甚至断裂。

目前国内外对于这种多层高压电输电线的检测研究和手段很少，很难满足高压输电线工作安全稳定、故障及时发现并反馈的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、高效、环保的用于碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置。

本发明还要解决的技术问题是提供上述碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测装置，绝缘轨道式夹具、超声工作台、测距仪；所述的绝缘轨道式夹具为底面开口的中空盒体，所述盒体内设有若干用于夹持碳纤维复合材料芯棒的轮轨，所述超声工作台设置于盒体底面的上方，所述测距仪设置于盒体的侧面，所述的超声工作台包括可伸缩超声探头、耦合剂盒、波速计算模块、发信模块。所述的超声工作台是现有技术中已有的超声控制装置。

作为优选，所述的轮轨的数量为4个，所述轮轨呈对角线设置在绝缘轨道式夹具内部。轮轨的数目并不限于4个，轮轨的设置方法也不限制为对角线设置，只要能夹紧输电线即可。

作为优选，所述中空盒体长10cm、宽15cm、高15cm。

作为优选，所述可伸缩超声波探头长15mm，宽10mm，高8mm，发射频率为5MHz的表面波。

作为优选，所述轮轨为球型轮，所述球型轮直径为2cm。

作为优选，所述轮轨包括上部轮轨和下部轮轨，所述的下部轮轨设置在绝缘轨道式夹具底面的开口处，所述的下部轮轨通过轮轨松紧装置与绝缘轨道式夹具连接。通过拧紧或松弛松紧装置可以控制绝缘轨道式夹具底面开口的大小，从而能将本发明安装到输电线上，开口宽度的可调节范围为2～8cm

作为优选，所述的测距仪为红外测距仪，精度为2mm。

一种碳纤维复合材料芯棒的在线无损检测方法，包括如下步骤：