XYQ-3010型变频充气X射线探伤机

　　1　前言

　　工频移动式探伤机,有两个充油高压发生器,各重210kg,用两条进口高压电缆和管头相连。X射线管两端都是高压,只能用合格变压器油冷却X射线管阳极,再用水冷却油。设备复杂,主要元件靠进口,造价居高不下。为此把变频技术应用到移动式探伤机,主要元件国产化,降低成本,减轻重量,以满足中小企业拍片要求。

　　2　结构特点

　　2.1　操纵台采用五式结构,面板上有交直流电压表、数码显示管、码盘开关、kV预置旋钮、曝光曲线板、高压开、高压关、应急按钮、水温指示、指示灯、总电源开关。制冷水循环系统三相电源由操纵台供电。背面有控制电缆、电源电缆、水循环系统电源插座。操纵台使用1200V、100A整流模块,主晶闸管、mA调节板、中心控制板等,控制部分用100kHz开关电源供电。

　　2.2　高压发生器结构:高压发生器、X射线管安装在直径310mm、高900mm管桶内,阳极接地。管桶内充SF6气体。高压绕组、发生器CD铁芯、X射线管,其设计要求把发热降到最低,散热条件达到最佳。X射线管阳极接地,就决定了一个高压绕组300kVp、10mA结构。电流由5mA上升到10mA,表面看,电流增加一倍,其实直流电阻发热是5mA机

　　的好多倍。为把发热降到最低,适当增加铁芯面积,减少高压绕组匝数。另一方面要增加高压绕组线径,减少直流电阻。铁芯面积和线径的增加还要受整机重量、体积,高压结构的限制,要反复计算才能确定。CD铁芯用0.35mm冷轧硅钢片绕制。最高磁通密度可选用17000高斯,现仅选用14000高斯。绕组电流密度0.9A/mm2,高压发生器一次定型。操纵台输出单向脉冲波的脉宽,周期、铁芯气隙长度、灯丝匝数不仅影响穿透厚度,还影响发生器的安全运行。

　　2.3　3010玻璃X射线管与发生器同时研制,也是新产品。X射线管阳极体是空腔,水从中心 6孔流入,从周围5个 3孔流出。由于阳极体是空腔,热容量小,一旦水温,水流量开关失灵,水流不足,很快烧坏X射线管阳极靶。通常移动式探伤机的X射线管浸在变压器油里,散热条件好,管壁不受压,而用SF6绝缘X射线管壳体受5.5MPa压力,玻璃壳厚度、材质、工艺处理都是难点。控制器输出的不是恒直流电压,而是脉宽为0.9ms,占空比为15%单向脉冲波,为玻璃3010管国产化提供了有利条件。X射线管在这种条件下工作,要求研制一台制冷效率高,工作可靠的制冷水循环系统与X射线管配套。

　　2.4　制冷水循环系统是管头安全运行最重要的附加设备。选用5P压缩机制冷,用板式热交换器代替铜管热交换器。因其制冷效率高,需要用4升泵单独给它供水,防止冻坏热交换器。水流量开关安装在回水管内,水流量不足6升/分切断高压。水箱水由水泵送入X射线管阳极中心孔,再由阳极上6个小孔流出再进入发生器侧壁空腔,径回水管流回水箱。开高压后,水箱水温不断升高,达到40℃时压缩机启动, 6分钟把水箱温度降到9℃,压缩机关闭。300kVp10mA工作十次,平均20分钟压缩机工作一次。为防止压缩机超载,工作完毕,延时电路限制其5分钟内再启动。制冷系统设有相序保护,一是保证风机正转,二是保证架车升降方向,防止撞坏限位开关。