CN105717195B - 隔板主焊缝检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔板主焊缝检测系统和检测方法。隔板主焊缝检测系统包括：主框架；驱动机构，设置在所述主框架上并能够带动所述主框架自行移动；曲率调节旋转轴，铰接在所述主框架上；探测模块，连接在所述曲率调节旋转轴上；所述探测模块包括：楔块和抵紧在所述楔块上的探头，所述探头为线性阵列A探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；位置记录装置，设置在所述驱动机构上。隔板主焊缝检测方法包括：将探头抵紧在楔块上，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，在楔块移动的过程中，通过位置记录装置记录扫查的位置。本发明提高了检测效率，降低了劳动强度。

Description

隔板主焊缝检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及汽轮机高中压隔板的检测领域，具体涉及一种隔板主焊缝检测系统和检测方法。

背景技术

汽轮机高中压隔板主焊缝由于隔板体厚度大，焊接间隙小，导致焊接难度大，容易出现焊接缺陷，隔板在机组运行过程中承受着高温、气流冲击、振动以及压力差，制造过程中存在的缺陷很容易发生扩展，导致隔板变形、脱落，给机组运行留下严重隐患，严重时会导致机组非停、转子报废，给使用单位造成巨大的经济损失。

目前对于高中压隔板主焊缝内部缺陷的检测有两种情况，一种是对焊缝内部缺陷不进行检测；一种方法是使用常规超声检测方法对焊缝内部缺陷进行检测。对于使用常规超声检测方法对焊缝内部缺陷进行检测，这种方法使用单晶或双晶片纵波直探头，将探头直接放置在隔板外弧或内弧表面进行移动，同时检测人员观察仪器的A扫描信号，从中判别缺陷的回波信号。

综上所述，现有技术中存在以下问题：人工检测效率低，容易造成漏检。

发明内容

本发明提供一种隔板主焊缝检测系统和检测方法，以解决超声检测中，人工检测效率低，容易造成漏检的问题。

为此，本发明提出一种隔板主焊缝检测系统，所述隔板主焊缝检测系统包括：

主框架；

驱动机构，设置在所述主框架上并能够带动所述主框架自行移动；

曲率调节旋转轴，铰接在所述主框架上；

探测模块，连接在所述曲率调节旋转轴上；

所述探测模块包括：楔块和抵紧在所述楔块上的探头，所述探头为线性阵列探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；

位置记录装置，设置在所述驱动机构上。

进一步地，所述隔板主焊缝检测系统还包括：耦合剂供给及控制模块，连接所述探头。

进一步地，所述位置记录装置包括：编码器；

所述驱动机构包括：

电机，设置在所述主框架上；

磁性主动轮，设置在所述主框架上与所述电机连接并位于所述主框架的底部；

磁性从动轮，设置在所述主框架上与所述磁性主动轮连接并位于所述主框架的底部；

传动齿轮组，设置在所述主框架上并连接在所述磁性从动轮与所述编码器之间。

进一步地，所述曲率调节旋转轴的数目为两个，两个所述曲率调节旋转轴平行设置并分别位于所述主框架上，所述探测模块的数目为两个，两个所述探测模块的探测范围不完全重合。

进一步地，所述隔板主焊缝检测系统还包括：相控阵检测仪，连接所述位置记录装置和所述探头。

进一步地，所述隔板主焊缝检测系统还包括：压紧扭簧，连接在所述楔块与所述主框架之间。

进一步地，所述隔板主焊缝检测系统还包括：

横移框架，连接所述曲率调节旋转轴；

横移齿条导轨，设置在所述横移框架上；

横移轴承座，设置在所述横移齿条导轨上并连接所述楔块；

横移旋钮，连接所述横移轴承座，通过所述横移旋钮的旋动，所述横移轴承座在所述横移齿条导轨上横移。

本发明还提出一种隔板主焊缝检测方法，所述隔板主焊缝检测方法包括：

步骤A：将探头抵紧在楔块上，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，所述探头为线性阵列探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；

步骤B:在楔块移动的过程中，通过位置记录装置记录扫查的位置；

步骤C:根据探头获得的图像和位置记录装置记录的位置，实现检测数据的记录。

进一步地，通过电机驱动磁性主动轮实现楔块在待检测的隔板上的移动。

进一步地，采用相控阵技术实现检测数据的实时记录。

本发明中，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，实现了隔板主焊缝的自动检测，提高了检测效率，降低了劳动强度，克服了人工检测效率低、容易造成漏检的问题。

进而，本发明采用曲面楔块，保证了耦合的稳定性，检测结果重复性好。本发明采用线性阵列探头，增加了一次扫查所能检测的区域，提高了工作效率。本发明采用相控阵技术实现检测数据的实时记录，检测数据可多维成像，显示直观，各种信号容易辨别，减少了误判。

附图说明

图1为本发明的主框架和探测模块的立体结构示意图；

图2为本发明的探测模块和曲率调节旋转轴的立体结构示意图；

图3为本发明的主框架的立体结构示意图；

图4为本发明的驱动机构的立体结构示意图；

图5从主视方向示出了本发明的耦合剂供给及控制模块的立体结构示意图；

图6从主视方向示出了本发明的耦合剂供给及控制模块的内部立体结构示意图。

附图标号说明：

1-探测模块 2-曲率调节旋转轴 3-主框架 4-驱动机构 6-耦合剂供给及控制模块 11-探头 12-楔块 13-软管接头 14-楔块夹持框 15-压紧扭簧 16-横移旋钮 17-横移轴承座 18-水管接头 19-万向管接头 21-横移齿条导轨 22-横移框架 24-曲率调节柱塞31-把手及曲率调节面板 32-上盖板 41-电机 42-轮轴 43-传动齿轮组 44-主动轮 45-电源接口 51-从动轮 52-传动齿轮组 53-编码器 54-编码器接口 61-箱体62-把手 63-流量控制阀 64-进水口 65-出水孔 66-电源开关 67-水泵开关 68-电机调速旋钮 69-输出电源接口 610-电源变压器 611-电机调速器 612-水泵

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

本发明提出一种隔板主焊缝检测系统，如图1所示，所述隔板主焊缝检测系统包括：

主框架3；

驱动机构4，如图4所示，设置在所述主框架3上并能够带动所述主框架3在待检测的隔板上自行移动，例如，沿着待检测的隔板的圆弧形外侧面或内侧面进行周向的连续移动；

曲率调节旋转轴2，如图1和图2所示，铰接在所述主框架3上；

曲率调节柱塞24，如图1和图2所示，设置在所述主框架3上，曲率调节柱塞24与包括曲率调节旋转轴2的横移框架22连接，将横移框架22和曲率调节旋转轴定位在主框架3上；

探测模块1，连接在所述曲率调节旋转轴2上；

如图2所示，所述探测模块1包括：楔块12和抵紧在所述楔块上的探头11，所述探头11为线性阵列探头，发射和接受检测信号；所述楔块12具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面，即楔块12的周向的曲率与待检测的隔板曲率相一致，使其能和工件外形完全贴合，保证检测过程中的稳定耦合，楔块12固定在楔块夹持框14内；

位置记录装置，设置在所述驱动机构4上，进行记录扫查的位置，例如，记录探头或楔块12在扫查过程中的位置。

本发明中，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，实现了隔板主焊缝的自动检测，提高了检测效率，降低了劳动强度，克服了人工检测效率低、容易造成漏检的问题。

进一步地，如图6所示，所述隔板主焊缝检测系统还包括：耦合剂供给及控制模块6，连接所述探头11。如图5所示，耦合剂供给及控制模块6包括箱体61，箱体61为长方体形，固定、封装内部结构，与主框架3分开设置，耦合剂供给及控制模块6通过管路向探测模块1提供耦合剂(例如为水)，以便实现检测过程的耦合。耦合剂供给及控制模块6并且通过电路连接与驱动机构4形成连接，控制驱动机构4的启动以及探测模块1在被检工件(隔板)上的行走速度。水管接头18和软管接头13，为探测模块1提供耦合剂。万向管接头19连接外部水泵，万向管接头与水管接头18相通，耦合剂从水泵流出，通过万向管接头19、水管接头18、水管接头13，最后为楔块提供耦合剂。

如图5所示，耦合剂供给及控制模块6还包括：设置在箱体61上的把手62，方便携带。流量控制阀63，设置在箱体61上，内部水泵与此控制阀相连，可以控制水流量。进水口，设置在箱体61上，通过进水口，水泵从外界获取水源(耦合剂)。出水孔65，设置在箱体61上，水泵通过出水孔为扫查装置提供水流(耦合剂)。电源开关66，设置在箱体61上，控制扫查装置的电源开关。水泵开关67，设置在箱体61上，控制水泵的电源开关。电机调速旋钮68设置在箱体61上，电机调速旋钮连接内部电机调速器，通过调节电机调速器来控制扫查装置在被检工件上的行走速度。输出电源接口69，设置在箱体61上，与电源接口45连通后给电机供电。如图6所示，电源变压器610，设置在箱体61上，将外界电压转变为设备需要的电压。电机调速器611，设置在箱体61上，控制电机转动速度，从而控制扫查装置(探测模块)的行走速度。水泵612，接受外界水源，为扫查装置提供水流。水泵612两侧各一个水泵输水管，一个为水泵的进水管与进水口64相连，一个为出水管与出水孔65相连，在出水孔65前有流量控制阀63，通过旋转流量控制阀可以控制耦合剂的流量，以适应检测的需要。

进一步地，如图4所示，所述位置记录装置包括：编码器53，以实现精确的记录；

所述驱动机构4包括：

电机41，设置在所述主框架上，为驱动提供动力；

磁性主动轮44，设置在所述主框架上与所述电机连接并位于所述主框架的底部，磁性主动轮44可以通过磁力吸附在被检工件(隔板)上，磁性主动轮44转动时，磁性主动轮44可以在工件上行走，从而带动整个装置在工件上移动；轮轴42与磁性主动轮44连接，同时磁性轮可以根据需要调节其在轮轴上的位置。传动齿轮组43连接电机与轮轴，传递动力；电源接口45，一端与电机相连，一端与电源相连接，为电机提供电力；

磁性从动轮51，设置在所述主框架3上与所述磁性主动轮44连接并位于所述主框架的底部；磁性从动轮51随磁性主动轮44而进行从动移动；

传动齿轮组52，设置在所述主框架3上并连接在所述磁性从动轮51与所述编码器53之间。编码器接口54，一端连接编码器，一端连接检测仪器(例如为相控阵检测仪)，将编码器的信号传递给检测仪器。磁性从动轮51通过传动齿轮组52带动编码器53旋转，实现探头或楔块移动位置的记录。上述驱动结构的具体结构，能够稳定的为探头或楔块移动提供动力保障和传动的连续、准确，便于控制。

进一步地，如图1所示，所述曲率调节旋转轴2的数目为两个，两个所述曲率调节旋转轴2平行设置并分别位于所述主框架的顶部，所述探测模块1的数目为两个，两个所述探测模块的探测范围不完全重合或沿待检测的隔板的轴向错开设置。这样，可以更大范围的覆盖待检测的隔板的表面，做到扫查无死角，提高扫查效率。探头11例如为长条形，长度方向平行待检测的隔板的轴向，扫查方向为待检测的隔板的周向，两个探测模块1的探头11平行设置并且两个探测模块1的探头11在待检测的隔板的轴向上错开设置，两个探测模块1的探头11的覆盖范围囊括检测的隔板的侧向表面。

进一步地，所述隔板主焊缝检测系统还包括：相控阵检测仪(图中未示出)，连接所述位置记录装置和所述探头。相控阵检测仪用于发射电脉冲、采集检测数据、编码器数据，存储数据，实现检测结果的多维成像，以便能够快速准确的分析检测结果。相控阵检测仪可以设置在耦合剂供给及控制模块和主框架之外，不随主框架而移动，减少主框架移动的负担，增加主框架移动的灵活性，增加检测分析的稳定性。

进一步地，如图2所示，所述隔板主焊缝检测系统还包括：压紧扭簧15，连接在所述楔块与所述主框架之间。压紧扭簧15安装在主框架上，探头进行检测时，压紧扭簧15为楔块与探头提供压紧力，使其贴紧被检工件。

进一步地，如图2所示，所述隔板主焊缝检测系统还包括：

横移框架22，连接所述曲率调节旋转轴2，横移框架上有横移刻度，便于定量移动长度；

横移齿条导轨21，设置在所述横移框架22上，具有齿条；

横移轴承座17，设置在所述横移齿条导轨21上并连接所述楔块11；

横移旋钮16，连接所述横移轴承座17，横移旋钮16例如为齿轮或连接齿轮，通过所述横移旋钮16的旋动，所述横移轴承座17在所述横移齿条导轨21上横移。

楔块固定在楔块夹持框内。楔块夹持框，安装在主框架3上，用于固定楔块与探头，通过两侧各两个顶丝固定楔块。旋转横移旋钮使横移轴承座内的齿轮转动，齿轮在横移齿条导轨发生相对移动，实现探头及夹持模块的横向移动。横移轴承座，连接楔块夹持框，放置在横移导轨上，调节横移旋钮时，横移轴承座产生横向运动，从而带动楔块与探头的横向移动。通过调节旋钮控制楔块与探头的横向位置，通过横移框架上的刻度，精确调整探头检测位置。

如图3所示，主框架3包括：把手及曲率调节面板31和上盖板32。把手及曲率调节面板31上靠下的孔与曲率调节旋转轴2相连，靠上的一排小孔与曲率调节柱塞24相连，通过曲率调节柱塞24在小孔中的位置来适应不同曲率的隔板的检测。上盖板32保护主框架内部的驱动机构和位置记录装置。

当曲率调节旋转轴装配好后，整个探头及夹持模块可以以曲率调节旋转轴为中心转动，此时可以根据工件外形的曲率不同将曲率调节柱塞24与曲率调节面板31上的弧形空群中相应的孔相配合，将横移框架22定位在主框架3上，使曲率调节旋转轴或探测模块与主框架3成一定的曲率，使检测得以施行。

本发明还提出一种隔板主焊缝检测方法，所述隔板主焊缝检测方法包括：

步骤A：将探头抵紧在楔块上，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，所述探头为线性阵列探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；

步骤B:在楔块移动的过程中，通过位置记录装置记录扫查的位置；

步骤C:根据探头获得的图像和位置记录装置记录的位置，实现检测数据的记录。

进一步地，通过电机驱动磁性主动轮实现楔块在待检测的隔板上的移动。

进一步地，采用相控阵技术实现检测数据的实时记录。

本发明的检测方法或过程例如如下：

1、调节主动磁性轮、从动磁性轮轴向间距，保证各磁性轮均在工件表面可以无阻碍的移动。

2、调节曲率调节旋转轴，使扫查装置(探测模块)能适应所检测的隔板曲率。

3、将探头、楔块安装到扫查装置上，调节到合适位置。将探头线与检测仪相连接；

4、用信号线将编码器接口一端与检测仪相连接。

5、将水泵出水口连接到万向管接头19，并用软管将软管接头13与水管接头18相连接；

6、用导线连接电源接口45和输出电源接口69，给电机供电。

7、将外部电源与箱体的电源连接盒(电源连接部件)相连接。

8、使用软管将进水口64与外部水源或耦合剂相连。

9、检测设置与方法：

使用线性阵列探头，可以使用5MHz64阵元线性阵列探头，采用0°或小角度线性扫查的方式，激发超声波。在仪器上设置4个窗口，一个A视图、一个B视图、一个C视图，一个D视图。

10、设置完成后，将扫查装置(探测模块)吸附到工件的扫查面。

11、打开水泵，调节耦合剂流量，使耦合剂匀速稳定的输送到楔块底部；

12、接通电机按钮，调节电机速度，使扫查装置能稳定的移动。

13、将扫查装置移动到检测起始位置，开始检测和数据采集。

检测过程中可以观察B视图快速识别实时检测位置的缺陷，通过记录检测数据，可以得到缺陷在各个视图上的尺寸。

检测的位置信息和检测数据由相控阵检测仪采集后保存。

本发明的优点有：

1)电动驱动扫查装置(探测模块)，提高检测效率，实现检测过程的机械扫查，减少人为因素对检测结果的影响。

2)采用编码器记录探头位置，建立检测数据与检测位置的对应关系，并对检测数据进行实时记录。

3)使用相控阵检测技术，使用线性阵列探头，使一次扫查的检测范围增大，提高检测效率，同时使用相控阵聚焦技术提高检测灵敏度和信噪比。

4)使用相控阵技术实现检测数据的多维成像功能，使显示结果直观准确。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种隔板主焊缝检测系统，其特征在于，所述隔板主焊缝检测系统包括：

主框架；

驱动机构，设置在所述主框架上并能够带动所述主框架自行移动；

曲率调节旋转轴，铰接在所述主框架上；

探测模块，连接在所述曲率调节旋转轴上；

所述探测模块包括：楔块和抵紧在所述楔块上的探头，所述探头为线性阵列探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；

位置记录装置，设置在所述驱动机构上；

所述曲率调节旋转轴的数目为两个，两个所述曲率调节旋转轴平行设置并分别位于所述主框架上，所述探测模块的数目为两个，两个所述探测模块的探测范围不完全重合；

探头为长条形，长度方向平行待检测的隔板的轴向，扫查方向为待检测的隔板的周向，两个探测模块的探头平行设置并且两个探测模块的探头在待检测的隔板的轴向上错开设置，两个探测模块的探头的覆盖范围囊括检测的隔板的侧向表面。

2.如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，其特征在于，所述隔板主焊缝检测系统还包括：耦合剂供给及控制模块，连接所述探头。

3.如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，其特征在于，

所述位置记录装置包括：编码器；

所述驱动机构包括：

电机，设置在所述主框架上；

磁性主动轮，设置在所述主框架上与所述电机连接并位于所述主框架的底部；

磁性从动轮，设置在所述主框架上与所述磁性主动轮连接并位于所述主框架的底部；

传动齿轮组，设置在所述主框架上并连接在所述磁性从动轮与所述编码器之间。

4.如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，其特征在于，所述隔板主焊缝检测系统还包括：相控阵检测仪，连接所述位置记录装置和所述探头。

5.如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，其特征在于，所述隔板主焊缝检测系统还包括：压紧扭簧，连接在所述楔块与所述主框架之间。

6.如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，其特征在于，所述隔板主焊缝检测系统还包括：

横移框架，连接所述曲率调节旋转轴；

横移齿条导轨，设置在所述横移框架上；

横移轴承座，设置在所述横移齿条导轨上并连接所述楔块；

横移旋钮，连接所述横移轴承座，通过所述横移旋钮的旋动，所述横移轴承座在所述横移齿条导轨上横移。

7.一种隔板主焊缝检测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的隔板主焊缝检测系统，所述隔板主焊缝检测方法包括：

步骤A：将探头抵紧在楔块上，通过驱动机构带动楔块在待检测的隔板上自行移动进行扫查，所述探头为线性阵列探头，所述楔块具有与待检测的隔板曲率相一致的曲面工作面；

步骤B:在楔块移动的过程中，通过位置记录装置记录扫查的位置；

步骤C:根据探头获得的图像和位置记录装置记录的位置，实现检测数据的记录。

8.如权利要求7所述的隔板主焊缝检测方法，其特征在于，通过电机驱动磁性主动轮实现楔块在待检测的隔板上的移动。

9.如权利要求7所述的隔板主焊缝检测方法，其特征在于，采用相控阵技术实现检测数据的实时记录。