CN111337576A - 一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,包括固定基座、旋转基座、周向行程装置、轴向行程装置和探头模块;固定基座为圆环型结构,包括圆形导轨和外齿轮环两部分;旋转基座为圆环形结构,内设导轨槽,与固定基座导轨嵌合;周向行程装置为伺服电机驱动旋转齿轮结构,与固定基座齿轮齿合,外接周向控制系统;轴向行程装置为伺服电机驱动滚珠丝杠直线模组结构,含伺服电机、联轴器、丝杠、滑块、导轨、支架,外接轴向控制系统;探头模块为可伸缩式连接筒和超声探头固定架两部分。本发明可在燃气轮机拉杆螺栓不拆卸时检测空间受限手动不可达的条件下实现拉杆螺栓的全自动化超声检测,并精确定位和记录超声探头的周向/轴向行程。
Description
技术领域
本发明属于超声无损检测技术领域,具体是一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置。
背景技术
压气机转子是燃气轮机实现能量转换的核心部件之一,其中外围拉杆式是目前应用比较多的转子型式之一。该型式压气机转子由多个轮盘叠装+拉杆螺栓压紧的方式进行联接。拉杆螺栓服役过程中除承受螺栓自身的预紧力外,还承受多种因素引起的复杂交变应力,在螺栓螺纹处易萌生裂纹缺陷,给机组的安全稳定运行带来极大的隐患。如何在不拆卸拉杆螺栓的前提下,实现拉杆螺栓螺纹处裂纹缺陷的有效检测成为国内外研究人员关注重点。
超声检测具有可达性强、不受部件形状尺寸限制、对人体无辐射潜在伤害,且检测结果准确可靠、灵敏度高等优点,非常适合螺栓不拆卸时的超声检测。目前,一般采用小角度纵波斜探头、直探头或相控阵探头进行螺栓紧固件超声检测,为保证超声探头扫查路径固定、扫查速度一致、耦合力稳定等问题,必须采用辅助扫查装置。但目前公开的辅助扫查装置专利均为半自动式,仅能实现螺栓周向的自动扫查和行程位置记录,无法实现螺栓轴向的自动扫查和行程位置记录,无法满足燃气轮机现场检修时拉杆螺栓不拆卸空间受限的情况下超声检测需周/轴向行程均精确可控和定位的全自动化技术要求。
因此,开发一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,满足现场空间受限时手动不可达情况下拉杆螺栓的全自动化超声检测,并实现扫查行程周向/轴向的精确可控和定位,是目前燃气轮机拉杆螺栓超声检测急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对目前燃气轮机检修时现场空间受限时手动不可达情况下拉杆螺栓超声检测需周/轴向行程均精确可控和定位的全自动化技术需求,提供了一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,该装置简单易操作,可在拉杆螺栓不拆卸时检测空间受限的条件下实现拉杆螺栓的全自动化超声检测,并精确定位和记录超声探头的周向/轴向行程。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,包括固定基座、旋转基座、周向行程装置、轴向行程装置和探头模块;其中,
固定基座为圆环型结构,包括上部的圆形导轨,下部的圆形外齿轮环,以及连接圆形导轨101和圆形外齿轮环的周向分布的4个固定螺柱;
旋转基座为圆环形结构,内侧开设有导轨槽,并通过导轨槽与圆形导轨嵌合在一起;
周向行程装置包括第一伺服电机、旋转齿轮、第一支架和第一接口,周向行程装置通过第一支架与旋转基座相连,旋转齿轮与固定基座的圆形外齿轮环啮合,第一伺服电机用于驱动旋转齿轮转动,第一接口外接周向控制系统;
轴向行程装置为第二伺服电机驱动滚珠丝杠直线模组结构,还包括联轴器、滑块、导轨、第二支架和第二接口,第二支架与旋转基座相连,丝杠与导轨平行设置,且丝杠的两端与第二支架活动连接,导轨的两端与第二支架相连,滑块套装在丝杠与导轨上,且与丝杠螺纹连接,第二伺服电机通过联轴器用于驱动丝杠转动,第二接口外接轴向控制系统;
探头模块为可伸缩式的连接筒、超声探头固定架、超声探头和第三接口,连接筒的固定端与轴向行程装置的滑块连接,伸缩端与超声探头固定架连接,超声探头固定在超声探头固定架上,第三接口外接超声探伤仪,探头固定架前端设置有耦合剂添加管。
本发明进一步的改进在于,固定基座的圆形导轨为T型结构,齿轮环为圆柱齿轮,固定螺柱为内六角结构,且沿周向90°分布。
本发明进一步的改进在于,旋转基座内侧的导轨槽为T形结构,并预留有与周向行程装置和轴向行程装置连接的螺栓孔。
本发明进一步的改进在于,旋转齿轮为圆柱齿轮,与固定基座的圆形外齿轮环模数一致,周向控制系统为一体化集成结构的可编程式逻辑控制器、驱动器和开关电源,并外置液晶触摸屏输入面板。
本发明进一步的改进在于,轴向行程装置的直线模组为开放式模组,滑块为滚珠内循环方形结构,导轨为双T形,与滑块呈滑动配合,联轴器为梅花联轴器,轴向控制系统为一体化集成结构的可编程式逻辑控制器、驱动器和开关电源,并外置液晶触摸屏输入面板。
本发明进一步的改进在于,连接筒为内套筒和外套筒嵌合并内置弹簧支架和弹簧结构,通过外套筒与轴向行程装置的滑块连接,超声探头固定架与内套筒连接。
本发明进一步的改进在于,探头模块的内套筒和外套筒均为圆柱套筒,内置弹簧支架为圆柱结构,弹簧支架与滑块的滑块螺柱连接,弹簧为压缩弹簧,超声探头固定架前端耦合剂添加管为倒Y形结构,用于外接耦合剂连接管。
本发明具有如下有益的技术效果:
本发明提供一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,可在燃气轮机检修拉杆螺栓不拆卸时检测空间受限手动不可达的条件下实现拉杆螺栓的全自动化超声检测,并精确定位和记录超声探头的周向/轴向行程,检测速度快、结果准确可靠,节省了大量人力物力成本,可显著降低燃机电厂检修维护费用。
附图说明
图1是本发明一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置的结构示意图。
图2是固定基座和旋转基座的剖面图。
图3是探头模块的剖面图。
附图标记说明:
1、固定基座,2、旋转基座,3、周向行程装置,4、轴向行程装置,5、探头模块;
101、圆形导轨,102、圆形外齿轮环,103、固定螺柱;201、导轨槽;301、第一伺服电机,302、旋转齿轮,303、第一支架,304、第一接口,305、第一内六角螺栓;401、第二伺服电机,402、联轴器,403、丝杠,404、滑块,405、导轨,406、第二支架,407、第二接口,408、第二内六角螺栓,409、滑块螺柱;501、连接筒,502、超声探头固定架,503、内套筒,504、外套筒,505、弹簧支架,506、弹簧,507、超声探头,508、第三接口,509、耦合剂添加管,510、第三内六角螺栓,511、第四内六角螺栓,512、第五内六角螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合参照附图,对本发明进一步详细说明。
参照附图1、附图2和附图3,本发明提供的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,包括固定基座1、旋转基座2、周向行程装置3、轴向行程装置4和探头模块5。
其中,固定基座1为圆环型结构,上部为圆形导轨101,下部为圆形外齿轮环102,周向分布4个固定螺柱103;旋转基座2为圆环形结构,内设导轨槽201,与固定基座1的圆形导轨101嵌合;周向行程装置3为第一伺服电机301驱动旋转齿轮302结构,与固定基座1的圆形外齿轮环102齿合,采用第一支架303与旋转基座2相连,第一接口304外接周向控制系统(内嵌可编程式逻辑控制器、驱动器、开关电源);轴向行程装置4为第二伺服电机401驱动滚珠丝杠403直线模组结构,含第二伺服电机401、联轴器402、丝杠403、滑块404、导轨405以及第二支架406等六部分,通过第二支架406与旋转基座2相连,第二接口407外接轴向控制系统(内嵌可编程式逻辑控制器、驱动器、开关电源);探头模块5为可伸缩式连接筒501和超声探头固定架502两部分,连接筒501为内套筒503和外套筒504嵌合并内置弹簧支架505和弹簧506结构,通过外套筒504与轴向行程装置4的滑块404连接,超声探头507固定在超声探头固定架502上,第三接口508外接超声探伤仪,超声探头固定架502前端设置耦合剂添加管509。
所述固定基座1的圆形导轨101为T型结构,圆形外齿轮环102为圆柱齿轮,固定螺柱103沿周向90°分布,为内六角结构。
所述旋转基座2内设的导轨槽201为T形结构,并预留有与周向行程装置3和轴向行程装置4连接的螺栓孔。
所述周向行程装置3的旋转齿轮302为圆柱齿轮,与固定基座1的圆形外齿轮环102模数一致,第一支架303与旋转基座2采用第一内六角螺栓305连接,周向控制系统中可编程式逻辑控制器、驱动器、开关电源为一体化集成结构,外置液晶触摸屏输入面板。
所述轴向行程装置4直线模组为开放式模组,滑块404为滚珠内循环方形结构,导轨405为双T形,与滑块404呈滑动配合,联轴器402为梅花联轴器,第二支架406与旋转基座2采用第二内六角螺栓408连接,轴向控制系统中可编程式逻辑控制器、驱动器、开关电源为一体化集成结构,外置液晶触摸屏输入面板。
所述探头模块5的内套筒503和外套筒504均为圆柱套筒,内置的弹簧支架505为圆柱结构,弹簧支架505与滑块404的滑块螺柱409连接,弹簧506为压缩弹簧,外套筒504采用第三内六角螺栓510与滑块404连接,内套筒503采用第四内六角螺栓511与超声探头固定架502连接,超声探头固定架502两侧各设2支第五内六角螺栓512,超声探头固定架502前端的耦合剂添加管509为倒Y形结构,用于外接耦合剂连接管。
参照附图1、附图2和附图3,在实际应用时,本发明的使用步骤如下:
1、将固定基座1置于准备检测的燃气轮机拉杆螺栓头部,旋紧固定螺栓103;
2、将周向行程装置3的第一接口304与外置周向控制系统连接;
3、将轴向行程装置4的第二接口407与外置轴向控制系统连接;
4、将超声探头507置于探头固定架502内,旋紧第五内六角螺栓512,将第三接口508与超声探伤仪系统连接;
5、将耦合剂添加管509与外接耦合剂连接管连接;
6、打开所有系统开关电源,将周向行程装置3和轴向行程装置4的位置归零;
7、在周向控制系统触摸屏上设置周向步进角度、旋转速度等参数,在轴向控制系统触摸屏上设置轴向步进位移、移动速度等参数,在超声探伤仪系统中设置探头频率、增益值等参数。
8、开始检测,周向行程装置3启动并旋转一定角度→停止→轴向行程装置4启动,滑块404往复运动一次→停止→周向行程装置3启动并旋转一定角度,以此顺序,循环执行,至周向行程装置旋转360°后完成检测,期间周向控制系统和轴向控制系统均在触摸屏上实时显示并存储各自位置行程数据,超声探伤仪系统实时显示并存储超声波形数据。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,包括固定基座(1)、旋转基座(2)、周向行程装置(3)、轴向行程装置(4)和探头模块(5);其中,
固定基座(1)为圆环型结构,包括上部的圆形导轨(101),下部的圆形外齿轮环(102),以及连接圆形导轨(101)和圆形外齿轮环(102)的周向分布的4个固定螺柱(103);
旋转基座(2)为圆环形结构,内侧开设有导轨槽(201),并通过导轨槽(201)与圆形导轨(101)嵌合在一起;
周向行程装置(3)包括第一伺服电机(301)、旋转齿轮(302)、第一支架(303)和第一接口(304),周向行程装置(3)通过第一支架(303)与旋转基座(2)相连,旋转齿轮(302)与固定基座(1)的圆形外齿轮环(102)啮合,第一伺服电机(301)用于驱动旋转齿轮(302)转动,第一接口(304)外接周向控制系统;
轴向行程装置(4)为第二伺服电机(401)驱动滚珠丝杠(403)直线模组结构,还包括联轴器(402)、滑块(404)、导轨(405)、第二支架(406)和第二接口(407),第二支架(406)与旋转基座(2)相连,丝杠(403)与导轨(405)平行设置,且丝杠(403)的两端与第二支架(406)活动连接,导轨(405)的两端与第二支架(406)相连,滑块(404)套装在丝杠(403)与导轨(405)上,且与丝杠(403)螺纹连接,第二伺服电机(401)通过联轴器(402)用于驱动丝杠(403)转动,第二接口(407)外接轴向控制系统;
探头模块(5)为可伸缩式的连接筒(501)、超声探头固定架(502)、超声探头(507)和第三接口(508),连接筒(501)的固定端与轴向行程装置(4)的滑块(404)连接,伸缩端与超声探头固定架(502)连接,超声探头(507)固定在超声探头固定架(502)上,第三接口(508)外接超声探伤仪,探头固定架(502)前端设置有耦合剂添加管(509)。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,固定基座(1)的圆形导轨(101)为T型结构,齿轮环(102)为圆柱齿轮,固定螺柱(103)为内六角结构,且沿周向90°分布。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,旋转基座(2)内侧的导轨槽(201)为T形结构,并预留有与周向行程装置(3)和轴向行程装置(4)连接的螺栓孔。
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,旋转齿轮(302)为圆柱齿轮,与固定基座(1)的圆形外齿轮环(102)模数一致,周向控制系统为一体化集成结构的可编程式逻辑控制器、驱动器和开关电源,并外置液晶触摸屏输入面板。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,轴向行程装置(4)的直线模组为开放式模组,滑块(404)为滚珠内循环方形结构,导轨(405)为双T形,与滑块(404)呈滑动配合,联轴器(402)为梅花联轴器,轴向控制系统为一体化集成结构的可编程式逻辑控制器、驱动器和开关电源,并外置液晶触摸屏输入面板。
6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,连接筒(501)为内套筒(503)和外套筒(504)嵌合并内置弹簧支架(505)和弹簧(506)结构,通过外套筒(504)与轴向行程装置(4)的滑块(404)连接,超声探头固定架(502)与内套筒(503)连接。
7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机拉杆螺栓全自动化超声检测装置,其特征在于,探头模块(5)的内套筒(503)和外套筒(504)均为圆柱套筒,内置弹簧支架(505)为圆柱结构,弹簧支架(505)与滑块(404)的滑块螺柱(409)连接,弹簧(506)为压缩弹簧,超声探头固定架(502)前端耦合剂添加管(509)为倒Y形结构,用于外接耦合剂连接管。
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CN112050768A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-08 | 钢铁研究总院 | 一种渣层厚度自动测量装置及方法 |
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- 2020-04-16 CN CN202010302021.4A patent/CN111337576A/zh active Pending
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