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1、ICS 77.040.20团体标准T/SMA 0003-2018断路器操动机构储能弹簧电磁超声导波检测技术规范Technical specification for electromagnetic ultrasonic guided wave detection of energy storage spring of circuitbreaker operating mechanism上海市计量协会 发布2018-12-30 发布2019-01-06 实施T/SMA 0003-2018I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 一般要求.24.1 人员.24.2 检
2、测仪器.24.3 电磁超声探头.24.4 对比试块.35 通用检测工艺.36 检测.46.1 检测前的准备.46.2 距离-波幅曲线的绘制.46.3 检测仪器系统的调试.56.4 系统检查.56.5 检测.56.6 信号识别.56.7 缺陷判定.57 检测记录及报告.5附录 A（资料性附录）超声导波探头性能测试方法.7附录 B（资料性附录）圆柱体频散曲线.8附录 C（资料性附录）超声导波检测报告.9T/SMA 0003-2018II前言本标准按照GB/T 1.1-2009规则起草。本标准由上海市计量协会电力专委会提出。本标准主要起草单位：国网上海市电力公司电力科学研究院。本标准参加起草单位：上
3、海漕泾热电有限责任公司、中国电力科学研究院有限公司、中国电建江西火电建设公司、武汉中科创新技术股份有限公司、华北电力科学研究院有限责任公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、全球能源互联网研究院有限公司、国网湖南省电力有限公司娄底供电分公司、国网福建省电力有限公司电力科学研究院、国网上海市电力公司青浦供电公司、国网青海省电力公司电力科学研究院、上海东方无损检测技术有限公司、国网山西省电力公司电力科学研究院、国网浙江省电力公司电力科学研究院。本标准主要起草人：骆国防、杨凌辉、史佩钢、乔亚霞、乔汉文、金焱、匡晓龙、林光辉、陈君平、刘建军、郝文魁、荆迪、曾阳根、林德源、郭森、陆海宁、袁志文、赵明
4、华、章学兵、王志惠、虞飞、钟黎明、张杰、苏磊、姚建阁。本标准2018年12月30日首次发布。T/SMA 0003-20181断路器操动机构储能弹簧电磁超声导波检测技术规范1范围本标准规定了手动方式进行断路器储能弹簧电磁超声导波检测的一般要求、检测方法等。本标准适用于拉簧、压簧的检测。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 12604.1无损检测术语超声检测DL/T 675电力行业无损检测人员资格考核规则DL/T 5009.1电力建设安全工作规程 第1部
5、分：火力发电厂DL/T 5009.2电力建设安全工作规程 第2部分：电力线路3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超声导波 ultrasonic guided wave受部件边界条件约束的、能够较长距离传播的某些特定频率范围的超声波。3.2模态 mode导波在传播过程中的特定振动形式。3.3截面损失 cross sectional area loss被检部件缺陷处横截面减少的面积。3.4截面损失率 ratio of cross sectional area loss被检部件缺陷处横截面减少的面积与其公称横截面总面积的比值。3.5频散 dispersion波速随频率而变化的现象。3.6群
6、速度 group velocity波包传播的速度，表征能量的传播速度。3.7相速度 phase velocity波的相位在空间中的传播速度。3.8T/SMA 0003-20182频散方程 dispersive equation根据特定边界条件，满足弹性动力学特解的方程。3.9频散曲线 dispersion curve波速与频率的关系曲线。一般横坐标表示波的频率，纵坐标表示群速度或相速度。3.10相关指示信号 related indicator signals超声检测中由材料中缺欠引起的信号。3.11非相关指示信号 non-related indicator signals超声检测中不是由材料中
7、缺欠引起的信号。4一般要求4.1人员检测人员应按DL/T 675 电力行业无损检测人员资格考核规则要求，经培训并取得相应证书。4.2检测仪器电磁超声检测仪器应具有信号激励、滤波放大、数字化采集、波形显示、分析与存储的功能，且至少满足以下要求：a)信号激励：激励信号的频率应为（50500）kHz、周期数应为 110 个周期、幅值、重复频率可调。b)信号放大：信号放大的增益可至少控制 60dB，滤波中心频率控制范围为（50500）kHz。c)数据采集：数字采样频率不低于激励信号最高频率的 8 倍，最大采集波形长度不小于 8000 点，并应与信号激励具有同步功能。d)信号显示：具有时基和距离显示两种
8、方式，且具有全局显示和可调比例的局部展开显示功能。e)信号存储：采集的信号数据应能和检测控制参数一起存储，能够调入回放或传输到计算机后续处理和分析。f)距离波幅曲线：且应具有绘制、存储和调用距离-波幅曲线的功能。g)信号分析：能够分析缺陷的位置和截面损失率当量，缺陷位置的最小分辨力应达 10mm，截面损失率的最小分辨率应达到 3%。4.3电磁超声探头4.3.1根据储能弹簧的材料和规格选择激发线圈，主要包括激发频率选择、线圈类型选择以及超声导波模态选用。电磁超声探头性能测试方法见附录 A。4.3.2选用原则a)储能弹簧切割端面的反射信号上升沿和下降沿应陡峭、频散小、无杂波。b)对比试块标准反射体
9、反射波信号较高，且反射波信号满足信噪比，大于 6dB。4.3.3激发频率的选择:激发频率建议在 0.3MHz 到 1MHz 之间。对于外壁有腐蚀的储能弹簧宜选择更低频率的探头。4.3.4线圈类型的选择探头的线圈类型应根据模态、检测频率、储能弹簧直径等因素选择，所激励的超声导波宜是单一模态。T/SMA 0003-201834.4对比试块4.4.1试块应使用与被检储能弹簧具有相同规格并具有相近表面状况和声学性能的弹簧。对比试块弹簧上不应有影响检测的自然缺陷。4.4.2人工缺陷形状和位置拉簧（压簧）检验所用人工缺陷应为深1.0mm的切割槽，并且该刻槽在弹簧远端倒数第2圈处，刻槽宽度不大于0.5mm，
10、见图1。不同直径截面损失率公式为式（1）所示：。%100211cos21-RhRhRhRhSSys（1）其中：Ss：截面损失面积，mm2；Sy：截面圆面积，mm2；h：刻槽深度，mm；R：截面半径，mm。图1 拉簧（压簧）人工缺陷5通用检测工艺其内容应至少包括如下要素：a)适用对象范围。b)引用标准、法规。c)检测人员资格。d)储能弹簧：规格、材质。e)检测设备：仪器型号，探头型号及参数、探头附件和信号线、前置放大器（如有）、电缆线、分析软件等。f)检测覆盖范围。g)弹簧表面状态。h)检测条件。T/SMA 0003-20184i)灵敏度测量、距离-波幅曲线绘制。j)检测过程和数据分析。k)检测
11、结果的评定。l)检测记录、报告和资料存档。m)编制、审核和批准人员。n)编制日期。6检测6.1检测前的准备6.1.1资料查阅资料查阅应包括下列内容:a)储能弹簧制造文件资料：产品合格证、质量证明文件等。b)检验资料：历次检验与检测报告。c)其他资料：修理和改造的文件资料等。6.1.2表面状态检测表面应无液体或污垢等固体残留物以及可能影响检测的其他障碍物，可以保留不影响检测结果与储能弹簧结合完好的涂层。6.1.3安全应符合DL/T 5009.1 电力建设安全工作规程 第1部分：火力发电厂、DL/T 5009.2 电力建设安全工作规程 第2部分：电力线路的要求。6.2距离-波幅曲线的绘制应根据被检
12、储能弹簧的材料和规格，选用符合4.4规定的对比试块绘制距离-波幅曲线。该曲线族由评定线和判废线组成，判废线由人工反射体反射信号波幅绘制而成，评定线为判废线高度的一半。评定线及其以下区域为I区，评定线与判废线之间为II区，判废线及其以上区域为III区，如图2所示。图2 距离-波幅曲线T/SMA 0003-201856.3检测仪器系统的调试6.3.1根据储能弹簧规格对应的频散曲线，见附录 B,选取频散较小或非频散区域对应的频率作为激励频率,加选择探头宽度。6.3.2检测前，选择相应规格的对比试块对检测仪器进行校准。应调整导波声速设置，使切割槽定位偏差小于 10mm。6.3.3调整仪器时基扫查范围应
13、大于弹簧展开长度的 1.2 倍。6.3.4调整仪器增益，使刻槽切割槽回波幅度 80%满屏高以此为检测灵敏度。设定记录灵敏度为 20%满屏高。6.4系统检查在检测前、检测后以及检测过程中，至少每隔4h进行系统检查，系统检查应在对比试块上进行，记录切割槽的反射波高及灵敏度。当切割槽灵敏度波动大于4dB时，应重新对检测设备进行6.3的校准，并重新检验上一次合格检查后的检测的弹簧。检测过程中，如对检测结果怀疑，应重新对检测设备进行校准，并对每次校准结果进行记录。6.5检测将探头固定在储能弹簧合适的位置。，记录所有超过记录灵敏度的信号。6.6信号识别6.6.1在检测灵敏度下，对于屏幕上始波之后出现的明显
14、高于正常杂波的反射波（排除外部电磁等引起的干扰后）应视为相关指示信号。6.6.2发现有相关指示信号的时候，可将探头沿储能弹簧螺旋方向移动，随之移动的反射波视为相关指示信号；或采用试块标定超声导波的声速确定相关指示的位置。6.7缺陷判定6.7.1以下缺陷不允许：a)反射波幅达到区的缺陷。b)检验人员判定为危害缺陷。6.7.2以下信号指示需进行记录：a)反射波幅位于区内的指示。b)密集出现 3 个以上的波幅位于 I 区的反射信号。7检测记录及报告应参照附录C填写至少包括如下内容的报告：a)储能弹簧使用单位、编号。b)规格、几何尺寸。c)材料牌号、公称几何尺寸、涂层厚度、表面状态。d)执行标准、参考
15、标准。e)检测仪器名称、型号、编号、检测频率。f)对比试块的材料、尺寸、缺陷的形状。T/SMA 0003-20186g)检测灵敏度。h)仪器检测状态参数的设置值。i)储能弹簧及其缺陷位置示意图。j)结论。k)签字检测人员、审核人签字及日期。T/SMA 0003-20187附录A（资料性附录）超声导波探头性能测试方法A.1 距离-波幅特性曲线采用标准中图1所示试块，在断路器储能弹簧长度方向每间隔1000mm，探头依次置于各个位置上，分别将人工刻槽回波高度调至仪器满刻度的80%，记下波高的dB值，然后以横坐标表示反射体到探头的距离，纵坐标表示回波高度做出如图A.1所示的特性曲线。图A.1 距离-波
16、幅特性曲线A.2 灵敏度将探头置于标准中图5所示的试块上，测定最大声程处切割槽的反射回波高度，当切割槽反射回波高度达到满刻度的80%时，记下波高的dB值。此回波高度与最大回波高度的差应在（62）dB范围内。A.3 超声导波声速的测量将探头置于图A.2所示位置，利用刻槽和钢筋端面的反射回波来测定声速，反射波B1至B2距离按实际测量值计算。图A.2 声速测定示意图T/SMA 0003-20188附录B（资料性附录）圆柱体频散曲线图 B.1 圆柱体频散曲线T/SMA 0003-20189AA附录C（资料性附录）超声导波检测报告表C.1 超声导波检测报告报告编号：委托单位执行标准储能弹簧名称储能弹簧规格储能弹簧材质表面状况仪器名称型号仪器编号仪器参数设置检测频率检测灵敏度校准试块材料校准试块距离-波幅曲线：检测结果示意图：编号信号位置(m)信号幅值信号分级检测信号图形结论检测人员：检测日期：编制：年月日审核：年月日