CN103547917A - 用于检查孔的多方向电磁轭 - Google Patents

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Abstract

一种无损检查系统，其具体应用于检查阀门中孔的缺陷。该系统包括一具有铁磁性铁心的检查轭，其中第一线圈沿一方向缠绕该铁心，第二线圈沿一正交方向缠绕该铁心，以便在孔内产生正交的电磁场。控制器提供流经线圈的电流，以产生电磁场来探测孔内的缺陷。

Description

用于检查孔的多方向电磁轭
技术领域
本发明总体上涉及一种检查装置，其产生用于检查孔的电磁场，具体地说，涉及一种包括检查装置的无损检测系统，该检查装置具有正交的线圈，提供用于检查在大阀门中孔的缺陷的多方向电磁场。
背景技术
蒸汽涡轮机是大型机械，包括很多相互连接的部件，用于将蒸汽的热能转化成旋转动能以进行工作。这些部件中有些是具有孔的大阀门，这些大阀门以本领域技术人员已知的方式在涡轮机中的不同位置控制流体流动。因为这些阀门在非常严酷的热环境中运行，所以通常需要周期性地检查阀门孔中可能有害地影响涡轮机运行的磨损、缺陷以及诸如表面裂纹之类的其它间断(discontinuity)。因而，本领域已知，周期性地将阀门和其它部件从涡轮机中取出，在实验室环境中进行多种维护程序(例如在机器整修期间)，以检查阀门孔的这些缺陷。
本领域已知，在维护程序中利用磁粉(magnetic particle)检查方法和电磁场对阀门孔进行无损检查。在已知的检查方法中，将一细长的电线或棒插入阀门孔内，该棒在该孔内包括能够传输电流的线圈。该棒大致插入孔的中央，以在孔的整个周向范围上均匀地提供电磁场。线圈中的电流产生环绕线圈的电磁场，与孔穿过的铁电阀门结构相互作用。电磁场在邻近孔的阀门结构中引起感应电流，如果孔内存在间断，那么电流和相关磁场会在该间断处引起能够吸引铁粉或者其它磁粉的磁滞损失。阀体通常会电性地连接到地线，从而允许电流在阀门结构中流动。在孔的内表面涂敷一种包括适当的染料和悬浮的磁粉的溶液。如果存在间断，那么由于磁滞损失磁粉会集中在间断处，因为在这些位置染料的浓度更大，所以更容易看到间断。能够将摄像机、光学探测器、反光镜等根据需要相对于孔放置，以便执行检查的技术人员能观察到间断处的视觉指示。
上述无损检测具有局限性，因为其在阀门结构中提供合适的电磁场强度的能力不足，而合适的电磁场强度是在间断处产生期望的磁滞损失所必须的。具体地说，因为在这些阀门中很多阀门孔很大，所以检查装置和孔壁之间的距离可以很大，因而装置中线圈产生的电磁场强度在与阀门结构相互作用之前会大为下降。将检查装置的直径制造得大有多种缺点，包括需要具有不同尺寸的多个检查装置，检查装置的尺寸和重量增加，等等。因而，对于很多大孔，探测某些缺陷或者间断的能力是有限的，有时是不可能的。
而且，用于此种类型的已知检测系统的检查装置包括单个线圈，相对于孔在单个方向上提供电磁场。具体来说，线圈的缠绕方向提供电磁场，沿着孔的长度方向在阀门结构中产生感应电流。对于与孔的长度方向垂直的缺陷，该电流使磁粉易于集中在缺陷处。但是，对于那些与孔的长度方向平行的缺陷，电流的方向将与缺陷基本上平行，电流使磁粉集中于缺陷处的能力有限。
发明内容
根据本发明的教导，公开一种无损检查系统，具体应用于检查阀门孔的缺陷。该系统包括具有铁磁性铁心的检查轭，其中第一线圈沿一个方向缠绕该铁心，第二线圈沿一正交方向缠绕该铁心，以便能在孔中产生正交的电磁场。控制器提供流经线圈的电流，产生电磁场以探测孔中的缺陷。
结合附图，通过随后的说明和权利要求书能够更容易理解本发明的其它特征。
附图说明
图1是用于探测部件中的孔缺陷的无损检查系统的平面图；以及
图2是与图1示出的检查系统相关的检查装置的透视图，示出了多线圈。
具体实施方式
下面说明本发明针对无损检查系统的实施例，这些说明实质上仅仅是示范性的，并不旨在限制本发明及其应用或使用。例如，此处的说明具体地针对用于探测阀门孔的间断面的检查系统，其中该阀门是蒸汽涡轮机的一部分。但是，本领域技术人员很容易理解，本发明的检查系统能应用于探测导电材料中具有的任何孔的缺陷，导电材料能够从感应的电磁场产生电流。
图1是检测环境10的说明，该检测环境10用于无损地探测具有孔14的部件结构12(例如阀门的阀门体)，使用无损检查系统16延伸穿过该孔14。该检查系统16包括一安装到细长构件20的检查装置18，该细长构件20使装置18能够插入孔14内，以进行在此所说明的检测。可以手动地将装置18插入孔14内，或者可以提供一些合适的夹具（未示出），以便可控地将装置18插入孔14内，使得该装置18延伸至孔的中央。
如以下将详细讨论的，检查装置18包括两个缠绕铁心的正交线圈，所述线圈被嵌入合适的保护性材料中，例如环氧树脂或其它灌封材料层22。控制器24为检查装置18中的线圈提供电流，产生电磁场以提供检查。线28将检查装置18连接到控制器24，用于代表为装置18的线圈提供电流的必要线路。响应于与部件结构12相互作用的电磁场，诸如摄像机26之类的合适的光学装置可以光学地探测来自孔14的发射之物(emission)，所述发射之物能够被提供给控制器而得到显示，或者能够被在孔14内视觉地观察到。摄像机26用于代表任何应用于此处讨论的检查系统16的合适的光学装置或系统，这些装置或系统中很多是本领域的技术人员熟知的。
图2是去除了外部保护层22的检查装置18的透视图。装置18包括由能够增加电磁场场强的铁磁性材料制成的铁心34。铁心34可以由任何合适的透磁材料制成，例如铁。在一个实施例中，铁心34是涂敷的、非定向的、高硅电工钢，尽管其它材料也可同样适用。在这个实施例中，铁心34呈具有硬边缘(hard edge)的块状，尽管在其它实施例中该铁心34可以有其它的形状。如图所示，第一线圈36沿一个方向缠绕铁心34，第二线圈38沿与线圈36垂直的对应方向缠绕铁心34（如图所示）。
铁磁性铁心34增加了线圈36和38产生的电磁场的场强。例如，对于具有大约6英寸直径的铁心，从铁心34延伸的电磁场可以增强大约10倍。控制器24提供和控制流经线圈36和38的电流，并提供功率以产生电流。控制器24包括一转换开关(switch)40，选择性地接通或者断开流经线圈36和38的电流。当电流流经线圈36，电磁场沿着孔14的长度方向在结构12中产生电流，该电流更适于探测相对孔14横向的缺陷。当电流切换到线圈38，电磁场沿相对孔14横向的方向在结构12中产生电流，该电流更适于探测相对于孔的长度的纵向缺陷。
而且，控制器24能够为线圈36和38产生交流(AC)信号和直流(DC)信号。在这个实施例中，控制器24包括将交流电转换成直流电的整流电路42，可以如所期望地选择性地为线圈36和38提供交流信号或者直流信号。交流信号对于探测孔14表面的缺陷更有传导性，直流信号对于探测结构12更深处的缺陷更有传导性。此外，控制器可以选择性地控制提供流经线圈36和38的电流的功率，这也控制电磁场穿透结构12的深度，更适于大尺寸的孔14。
技术人员会用合适的溶液涂敷孔14的内部，该溶液具有有色染料和如铁粉之类的悬浮于其中的磁粉。技术员会手动地或者用可控的方式将检查装置18以合适的速度插入孔14内和/或将检查装置18插入孔14内期望的位置，以便当线圈36和38之一受到激励时，结构12中由电磁场感应的电流引起溶液中的磁粉集中在间断处，并且所述磁粉可以由摄像机26观察或者记录。当另一线圈36或38受到激励时，相同的过程可以重复。
前面的说明仅仅公开和描述本发明的示范实施例。本领域的技术人员能够从这样的说明、附图以及权利要求书中很容易认识到，在不脱离如权利要求所定义的本发明的精神与范围的前提下，可以做多方面的改变、修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于探测部件的孔的缺陷的检查系统，所述系统包括：
检查装置，设置成插入孔内，所述检查装置包括由铁磁性材料制成的铁心、沿第一方向缠绕铁心的第一线圈、以及沿第二方向缠绕铁心的第二线圈，其中第一方向和第二方向彼此正交；以及
控制器，设置成控制检查装置，当所述检查装置处于孔内，所述控制器选择性地提供流经第一线圈和第二线圈的电流，在孔内沿正交方向产生电磁场，从而探测孔内的缺陷。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述铁磁性的铁心由非定向高硅电工钢制成。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述铁心具有大致方形截面。
4.如权利要求1所述的系统，还包括用于从所述孔探测光学信号的光学装置。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述光学装置包括摄像机。
6.如权利要求4所述的系统，其中，所述光学装置探测有色的磁粉。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述检查装置还包括一附接至所述铁心的细长构件，以使能够将所述检查装置手动地插入孔内。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器设置成在所述第一线圈和所述第二线圈中产生交流信号或直流信号。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述部件是阀门。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述阀门是蒸汽涡轮机的阀门。
11.一种用于探测阀门的孔的缺陷的检查系统，所述系统包括：
检查装置，设置成插入孔内，所述检查装置包括由铁磁性材料制成的铁心、沿第一方向缠绕铁心的第一线圈、以及沿第二方向缠绕铁心的第二线圈，其中第一方向和第二方向彼此正交；
光学装置，用于从所述孔接收光学信号；以及
控制器，设置成控制所述检查装置，当所述检查装置处于所述孔内，所述控制器选择性地提供流经第一线圈和第二线圈的电流，所述第一线圈和第二线圈在所述孔内沿正交方向产生电磁场，所述电磁场在所述阀门中产生感应电流，所述感应电流产生能够由光学装置探测的视觉信号。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述铁磁性铁心由非定向高硅电工钢制成。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述铁心具有大致方形截面。
14.如权利要求11所述的系统，其中，所述光学装置探测有色的磁粉。
15.如权利要求11所述的系统，其中，所述检查装置还包括一附接至所述铁心的细长构件，以使能够将所述检查装置插入孔内。
16.如权利要求11所述的系统，其中，所述控制器设置成在所述第一线圈和所述第二线圈中产生交流信号或直流信号。
17.如权利要求11所述的系统，其中，所述阀门是蒸汽涡轮机的阀门。
18.一种检查装置，用于探测部件的孔的缺陷，所述装置包括铁心、沿第一方向缠绕铁心的第一线圈和沿第二方向缠绕铁心的第二线圈，其中第一方向和第二方向彼此正交。
19.如权利要求18所述的装置，其中，所述铁心由铁磁性材料制成。
20.如权利要求18所述的系统，其中，所述铁心具有大致方形截面。
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