CN109752453A - 汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，包括底座，底座上设有滚轮、驱动装置和支架，滚轮和驱动装置连接，底座的两侧分别铰接一个第一安装板，每个第一安装板上设有磁轮；支架上设有安装座，安装座与支架滑动配合并可锁紧在支架上，安装座上设有相控阵探头支架组件，相控阵探头支架组件包括相控阵探头和位移编码器，相控阵探头、位移编码器分别与检测仪连接。本发明采用模块化设计，体积小重量轻，结构紧凑，便于维护和搬运。安装方便快捷，自动化检测有效降低劳动强度，保证检测数据的连续性，提高检测数据质量和检测效率；利用多组磁轮吸附原理，适应性广；通过位移编码器，对于检测位移可以实时监测，提高检测的定位精度。

Description

汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种无损检测设备的领域，特别是涉及一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置。

背景技术

汽轮机转子是热力发电厂的核心设备之一，汽轮机转子的稳定运行关系电力生产的安全和经济效益，随着人们对工业生产的安全意识、质量意识和系统设备运行效率要求的提高，汽轮机转子的定期无损检测显得尤为重要。

根据发电厂汽轮机组的经验反馈，发现在汽轮机转子叶轮槽上可能产生裂纹。为了保证电厂安全平稳运行，对汽轮机转子叶轮部件的定期检测是确保电厂安全运行的重要手段。

核电厂及火电厂内的汽轮机转子大轴多数为铁磁性低合金钢，由于汽轮机转子结构复杂，两级间空隙狭小，在大修期间汽轮机叶片不拆卸的情况下叶轮槽部位实施超声检测困难。同时叶轮槽结构复杂，给常规超声检测的实施带来较大难度，主要表现为检测可达性受到限制。因此，常规超声手工检测存在比较明显的局限性，因此亟需一种具有针对性的超声波自动检测装置。

针对汽轮机转子叶轮槽的结构特点，采用超声波相控阵检测技术替代常规超声检测技术，可以有效扩大超声检测覆盖范围，提高检测可靠性及检测效率。

专利号为201320034756.9的实用新型专利公开了一种在役汽轮机转子菌型叶根相控阵自动检测装置，所述导轨由两半圆形的导轨组件组合而成，两导轨组件的端部连接螺钉连接，导轨安装在汽轮机转子大轴上，机械扫查装置沿导轨行走，对叶根部件进行相控阵自动检测。上述汽轮机转子菌型叶根相控阵自动检测装置使用时需将导轨周向安装在汽轮机转子叶根大轴上，使机械扫查装置沿导轨行走，故检测可达性受到很大限制限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，包括底座，所述底座上设有滚轮、驱动装置和支架，所述滚轮和所述驱动装置连接，所述底座的两侧分别铰接一个第一安装板，每个第一安装板上设有磁轮；所述支架上设有安装座，所述安装座与所述支架滑动配合并可锁紧在所述支架上，所述安装座上设有相控阵探头支架组件，所述相控阵探头支架组件包括相控阵探头和位移编码器，所述相控阵探头、所述位移编码器分别与检测仪连接。

优选地，所述相控阵探头支架组件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件固定在所述安装座上，所述第二连接件上沿长度方向开有一长条形的通孔，一第一锁紧螺栓依次穿过通孔、第一连接件并将所述第一连接件和所述第二连接件连接，所述第一锁紧螺栓的端部设有旋紧手柄；所述相控阵探头支架组件还包括探头架，所述相控阵探头安装在所述探头架上，所述探头架与所述第二连接件连接。

优选地，所述相控阵探头支架组件还包括平行布置的滑块和拉伸弹簧，所述第二连接件的前端设有导轨，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述滑块的一端设有连接部，靠近另一端的位置通过转轴与所述探头架连接，所述拉伸弹簧的一端连接在所述连接部上，另一端连接在所述第二连接件上。

优选地，所述探头架的两侧分别设有一个连接臂，所述相控阵探头位于两个连接臂之间并通过销轴铰接在所述连接臂上。

优选地，所述第一连接件上沿长度方向设有若干个第一连接孔，所述第一锁紧螺栓穿过通孔和相应的第一连接孔将所述第一连接件和所述第二连接件连接。

优选地，所述安装座上设有第三连接件，所述第三连接件上沿长度方向设有若干个第二连接孔，所述位移编码器通过螺栓连接在相应的第二连接孔上。

优选地，所述安装座上设有与所述支架宽度匹配的定位槽，所述支架上沿长度方向设有条形孔，所述安装座与所述支架滑动配合并通过第二锁紧螺栓锁紧在所述支架上。

优选地，所述支架上还设有止挡块，所述止挡块位于所述相控阵探头支架组件的下方。

优选地，每个所述第一安装板的外侧还铰接有第二安装板，所述第二安装板上设有磁轮。

如上所述，本发明涉及的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，具有以下有益效果：

1.采用模块化设计，体积小重量轻，结构紧凑，便于维护和搬运。装置安装方便快捷，自动化检测有效降低劳动强度，保证检测数据的连续性，提高检测数据质量和检测效率。

2.利用多组磁轮吸附原理，适应性广，能适用于转轴直径在以上的铁磁性汽轮机转子的叶轮超声波相控阵检测。

3.本发明安装有位移编码器，对于检测位移可以实时监测，提高检测的定位精度。

附图说明

图1为本发明使用安装示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图3为图2的主视图。

图4为相控阵探头支架组件的立体结构示意图，

图5为图4的侧视图。

元件标号说明

1 底座

11 滚轮

12 驱动装置

13 支架

131 条形孔

132 止挡块

2 第一安装板

21 磁轮

22 第二安装板

3 安装座

31 定位槽

32 第二锁紧螺栓

33 条形孔

4 相控阵探头支架组件

41 相控阵探头

411 探头架

412 连接臂

413 销轴

42 位移编码器

43 第一连接件

431 第一连接孔

44 第二连接件

441 通孔

442 第一锁紧螺栓

443 旋紧手柄

444 滑块

445 拉伸弹簧

446 导轨

447 连接部

448 转轴

45 第三连接件

451 第二连接孔

5 转子转轴

51 叶轮检测面

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本发明提供一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，包括底座1，所述底座1上设有滚轮11、驱动装置12和支架13，所述滚轮11和所述驱动装置12连接，通过所述驱动装置12驱动所述滚轮11转动，所述驱动装置12包括直流驱动电机，可以实现无级调速，直流驱动电机与滚轮通过常规的齿轮实现传动。如图1至图3所示，所述底座1的两侧分别铰接一个第一安装板2，每个第一安装板2上设有磁轮21，所述第一安装板2和该第一安装板2上的磁轮21形成内侧磁轮组件，内侧磁轮组件通过磁轮7可将本发明吸附于汽轮机转子转轴5的外圆周面；优选地，每个所述第一安装板2的外侧还铰接有第二安装板22，每个所述第二安装板22上设有磁轮21，所述第二安装板22和该第二安装板22上的磁轮21形成外侧磁轮组件，外侧磁轮组件通过磁轮7可将本发明更可靠地吸附于汽轮机转子转轴5的外圆周面，每个第一安装板2或第二安装板22上的磁轮21设有两组，外侧磁轮组件与内侧磁轮组件，内侧磁轮组件与底座之间均采用铰链连接，可在一定范围内转动。

如图1至图3所示，所述支架13上设有安装座3，所述安装座3与所述支架13滑动配合并可锁紧在所述支架13上，所述安装座3上设有相控阵探头支架组件4，所述相控阵探头支架组件4包括相控阵探头41和位移编码器42，所述相控阵探头41、所述位移编码器42分别与检测仪(图中未示出)连接，相控阵探头41可在一定范围内转动，其位置也可在平面内调整，用于汽轮机转子的叶轮超声波相控阵检测，位移编码器42内设有弹簧，与相控阵探头41运动同步，可保证良好的贴合，实现位置信息与采集信号的对应。

如图1至图5所示，优选地，所述相控阵探头支架组件4包括第一连接件43和第二连接件44，所述第一连接件43的后端固定在所述安装座3上，所述第二连接件44贴合在所述第一连接件43的侧面，所述第二连接件44上沿长度方向开有一长条形的通孔441，一第一锁紧螺栓442依次穿过通孔441、第一连接件43并将所述第一连接件43和所述第二连接件44连接，所述第一锁紧螺栓442的端部设有旋紧手柄443，松开所述旋紧手柄443后，可前后移动所述第二连接件44，从而调整第二连接件44的位置，调整完毕后，拧紧所述旋紧手柄443后，所述第二连接件44的位置不会改变；所述相控阵探头支架组件4还包括探头架411，所述相控阵探头41安装在所述探头架411上，所述探头架411与所述第二连接件44连接。更进一步地，所述相控阵探头支架组件4还包括平行布置的滑块444和拉伸弹簧445，所述第二连接件44的前端设有导轨446，所述滑块444与所述导轨滑动连接，所述滑块444的一端设有柱状的连接部447，所述滑块444上靠近另一端的位置通过转轴448与所述探头架411连接，进一步地，所述探头架411位于所述滑块444的上方，所述探头架411通过转轴448可在一定范围内转动，所述拉伸弹簧445的一端连接在所述连接部447上，另一端连接在所述第二连接件44上，当所述相控阵探头41贴合于叶轮检测面51时产生压紧力，所述滑块444向后滑动，所述拉伸弹簧445与所述滑块444同步运动，由于拉伸弹簧445的弹力作用，使所述相控阵探头41可靠地贴合于叶轮检测面51上。如图4所示，优选地，所述探头架411的两侧分别设有一个连接臂412，所述相控阵探头41位于两个连接臂412之间并通过销轴413铰接在所述连接臂412上，使所述相控阵探头4可在一定范围内转动。优选地，所述第一连接件43上沿长度方向设有若干个第一连接孔431，所述第一锁紧螺栓442穿过通孔441和相应的第一连接孔431将所述第一连接件43和所述第二连接件44连接，多个第一连接孔431便于进一步调节所述第二连接件44的前后位置。

如图2至图5所示，优选地，所述安装座3上设有第三连接件45，所述第三连接件45上沿长度方向设有若干个第二连接孔451，所述位移编码器42通过螺栓连接在相应的第二连接孔451上，多个第二连接孔451便于进一步调节所述位移编码器42的前后位置。

如图4和图5所示，优选地，所述安装座3上设有与所述支架13宽度匹配的定位槽31，所述支架13上沿长度方向设有条形孔131，所述安装座3与所述支架13滑动配合并通过第二锁紧螺栓32锁紧在所述支架13上。优选地，所述相控阵探头41和所述位移编码器42分别位于定位槽31的左右两侧，且在每侧沿安装座3的长度方向上都设有条形孔33，其中一侧的条形孔33与所述第一连接件43配合，使所述第一连接件43可沿所述安装座3的长度方向移动并可通过螺栓锁紧在所述安装座3上，位于另一侧的条形孔33与所述第三连接件45配合，使所述第三连接件45可沿所述安装座3的长度方向移动并可通过螺栓锁紧在所述安装座3上。

如图2和图3所示，优选地，所述支架13上还设有止挡块132，所述止挡块位于所述相控阵探头支架组件4的下方，表面所述安装座3未可靠固定掉落从而损坏相控阵探头41和位移编码器42。

本发明还设有电气控制系统(图中未示出)，电气控制系统主要由电机、控制器、驱动器、操作面板、电控箱等组成，驱动装置12、检测仪等均与电气控制系统连接，检测人员通过操作面板可实现本发明的位移、方向、速度控制。

实际安装时，先将机械扫查装置置于汽轮机转子两级叶轮之间，通过磁轮22吸附于汽轮机转子转轴5外圆周面，调整相控阵探头支架组件4使得相控阵探头41和位移编码器42贴合于叶轮检测面51，位移编码器42与相控阵探头41运动同步，实现位置信息与采集信号的对应。

如图1所示，汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置可吸附于汽轮机转轴上，沿转轴外圆周面作圆周360度爬行，支架上安装有超声相控阵探头组件，可以对各级叶轮槽进行100％检测，爬行过程中速度稳定，提高检测信号的稳定性。同时汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置能适用于转轴直径100mm以上的铁磁性汽轮机转子的叶轮超声波相控阵检测。汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置的使用不仅能降低检测人员的工作强度，提高检测效率，而且具有方向、速度、位移设定、检测位移实时显示功能。控制系统操作简便，可随时对检测参数进行设定。

采用本发明对汽轮机转子叶轮进行超声波相控阵检测，具有以下效果：

1.本发明采用模块化设计，体积小重量轻，结构紧凑，便于维护和搬运。装置安装方便快捷，自动化检测有效降低劳动强度，保证检测数据的连续性，提高检测数据质量和检测效率。

2.本发明利用多组磁轮吸附原理，适应性广，能适用于转轴直径在以上的铁磁性汽轮机转子的叶轮超声波相控阵检测。

3.本发明的部件均采用不锈钢和铝合金，适用于长时间遇水的使用要求，防止生锈。

4.本发明安装有位移编码器，对于检测位移可以实时监测，提高检测的定位精度。

5.本发明采用直流电机驱动，可以实现无级调速。根据实际需要，选择合理的检测速度，扫查速度为0～200mm/s。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设有滚轮(11)、驱动装置(12)和支架(13)，所述滚轮(11)和所述驱动装置(12)连接，所述底座(1)的两侧分别铰接一个第一安装板(2)，每个第一安装板(2)上设有磁轮(21)；所述支架(13)上设有安装座(3)，所述安装座(3)与所述支架(13)滑动配合并可锁紧在所述支架(13)上，所述安装座(3)上设有相控阵探头支架组件(4)，所述相控阵探头支架组件(4)包括相控阵探头(41)和位移编码器(42)，所述相控阵探头(41)、所述位移编码器(42)分别与检测仪连接。

2.根据权利要求1所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述相控阵探头支架组件(4)包括第一连接件(43)和第二连接件(44)，所述第一连接件(43)固定在所述安装座(3)上，所述第二连接件(44)上沿长度方向开有一长条形的通孔(441)，一第一锁紧螺栓(442)依次穿过通孔(441)、第一连接件(43)并将所述第一连接件(43)和所述第二连接件(44)连接，所述第一锁紧螺栓(442)的端部设有旋紧手柄(443)；所述相控阵探头支架组件(4)还包括探头架(411)，所述相控阵探头(41)安装在所述探头架(411)上，所述探头架(411)与所述第二连接件(44)连接。

3.根据权利要求2所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述相控阵探头支架组件(4)还包括平行布置的滑块(444)和拉伸弹簧(445)，所述第二连接件(44)的前端设有导轨(446)，所述滑块(444)与所述导轨滑动连接，所述滑块(444)的一端设有连接部(447)，靠近另一端的位置通过转轴(448)与所述探头架(411)连接，所述拉伸弹簧(445)的一端连接在所述连接部(447)上，另一端连接在所述第二连接件(44)上。

4.根据权利要求2或3所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述探头架(411)的两侧分别设有一个连接臂(412)，所述相控阵探头(41)位于两个连接臂(412)之间并通过销轴(413)铰接在所述连接臂(412)上。

5.根据权利要求2或3所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述第一连接件(43)上沿长度方向设有若干个第一连接孔(431)，所述第一锁紧螺栓(442)穿过通孔(441)和相应的第一连接孔(431)将所述第一连接件(43)和所述第二连接件(44)连接。

6.根据权利要求2或3所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述安装座(3)上设有第三连接件(45)，所述第三连接件(45)上沿长度方向设有若干个第二连接孔(451)，所述位移编码器(42)通过螺栓连接在相应的第二连接孔(451)上。

7.根据权利要求6所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述安装座(3)上设有与所述支架(13)宽度匹配的定位槽(31)，所述支架(13)上沿长度方向设有条形孔(131)，所述安装座(3)与所述支架(13)滑动配合并通过第二锁紧螺栓(32)锁紧在所述支架(13)上。

8.根据权利要求1所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：所述支架(13)上还设有止挡块(132)，所述止挡块位于所述相控阵探头支架组件(4)的下方。

9.根据权利要求1所述的汽轮机转子叶轮超声波相控阵自动检测装置，其特征在于：每个所述第一安装板(2)的外侧还铰接有第二安装板(22)，所述第二安装板(22)上设有磁轮(21)。