CN207764168U - 汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，属于自动化探伤检测技术领域。包括台架及设置在台架上的机械臂单元，台架上设有轨道，轨道连有驱动装置，机械臂单元设置在轨道上；机械臂单元包括机械臂本体Ⅰ及设置在机械臂本体Ⅰ端部的探测装置，探测装置包括探头伸缩装置、检测探头及码盘伸缩装置，探头伸缩装置与检测探头连接，码盘伸缩装置设置在探头伸缩装置上方，码盘伸缩装置与探头伸缩装置连接，探头伸缩装置两侧设有激光测距传感器；探伤系统还包括零点校准装置。本探伤系统可实现对不同规格型号汽轮机焊接转子的在制和在役检测，保证检测位置的可达性及全面覆盖，可用性范围广，降低劳动强度，提高生产效率。

Description

汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统

技术领域

本实用新型涉及一种超声探伤系统，尤其的，涉及汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，属于自动化探伤检测技术领域。

背景技术

转子是汽轮机的核心部件，其结构形式很多，如整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子等，而焊接转子对接焊缝检测要求极高，由于其结构具有焊缝深厚、开档狭窄的特点，检测难度极大。汽轮机焊接转子具有较长的轴向尺寸，待检焊缝从结构上看具有不同外径及深度，所处叶片间的开档空间同样具有不同宽度，且其中最窄位置仅有20mm左右。若为了获取精准的检测数据，则需通过人工手动方式对转子进行超声波检测，耗费大量的人力和物力，这不但劳动强度大，检测周期较长，而且针对完成叶片装配的转子在役检测时，人工检测方式则无法实施。

于2015年12月30日公开了一种公开号CN204925043U，专利名称为“探伤机械人”的实用新型专利，该探伤机械人包括机器人、扫查架、模组、电气控制系统、超声检测主机、滚轮架和操作机，机器人包括机器人本体、机器人控制柜及机器人示教器，实现了探伤数据的记录及空间坐标位置的标记。由于该结构无法对焊接转子待检表面布置检测探头，无法完成检测面的覆盖检测，故不适用于汽轮机焊接转子的工件外形及规格。

于2017年05月10日公开了一种公开号CN106662553A，专利名称为“涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法以及装置”的发明专利，该装置公开了超声波探伤、相控阵探头、探头支承装置、弹性构件、高度调整部、臂和台车等部件，能够变更检查范围的深度。该专利利用相控阵法来检查用于将设于涡轮的转子盘上的涡轮叶片固定的叶片槽部，探头仅为相控阵探头，在使用时，存在一定的局限性，应用范围较窄。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术不足，而提出了汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统。本探伤系统为自动化超声探伤系统，可实现对不同规格型号汽轮机焊接转子的在制和在役检测，保证检测位置的可达性及全面覆盖，使超声检测工序自动化、智能化开展，降低劳动强度，提高生产效率。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，包括台架、机械臂单元、滚轮架及设置在滚轮架上的待检转子，所述台架上设有轨道，轨道连有驱动装置，机械臂单元设置在轨道上，机械臂单元通过轨道可进行位移；

机械臂单元包括机械臂本体Ⅰ及设置在机械臂本体Ⅰ端部的探测装置，机械臂本体Ⅰ设置在轨道上，机械臂本体Ⅰ与探测装置之间通过可拆卸式方式连接；探测装置包括探头伸缩装置、检测探头及码盘伸缩装置，探头伸缩装置与检测探头连接，码盘伸缩装置设置在探头伸缩装置上方，且码盘伸缩装置与探头伸缩装置连接，探头伸缩装置两侧设有激光测距传感器。

进一步的，所述机械臂本体Ⅰ包括底座Ⅰ、机械臂Ⅰ和机械臂Ⅱ，底座Ⅰ设置在轨道上，底座Ⅰ与机械臂Ⅰ之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅰ与机械臂Ⅰ之间的折叠；机械臂Ⅰ与机械臂Ⅱ之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅰ与机械臂Ⅱ之间的折叠；机械臂Ⅱ与探测装置之间通过可拆卸式连接。

进一步的，所述探伤系统还包括零点校准装置，零点校准装置设置在滚轮架一侧，零点校准装置包括机械臂本体Ⅱ及设置在机械臂本体Ⅱ端部的色标传感器。

进一步的，所述机械臂本体Ⅱ包括底座Ⅱ、机械臂Ⅲ和机械臂Ⅳ，底座Ⅱ与机械臂Ⅲ之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅱ与机械臂Ⅲ之间的折叠；机械臂Ⅲ与机械臂Ⅳ之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅲ与机械臂Ⅳ之间的折叠；机械臂Ⅳ与色标传感器之间通过可拆卸式方式连接。

进一步的，所述可折叠式方式包括铰接，所述可拆卸式方式包括螺纹连接。

进一步的，所述滚轮架设置在台架一侧，台架为拼装式台架，便于存放和安装。

进一步的，所述机械臂单元为若干个，均设置在轨道上。通过驱动装置的推动作用，实施机械臂单元水平位移，实现探测装置行程可覆盖待检转子待检区域全长。

进一步的，所述轨道为水平设置，水平轨道与待检转子主轴平行。

探头伸缩装置：由相对滑动的两部件组成，即运动部件和静止部件，其中，运动部件前端安装检测探头；且，运动部件与静止部件之间的相对滑动由弹性元件（如：压缩弹簧）加以制约。

激光测距传感器，如：LIDAR Lite V3。

检测探头：如：奥林巴斯5L32-A5。

码盘伸缩装置：由相对滑动的两部件组成，即运动部件和静止部件，其中，运动部件前端安装码盘；且，运动部件与静止部件之间的相对滑动由弹性元件（如：压缩弹簧）加以制约。

色标传感器，如：欧姆龙E3S-DC。

采用本技术方案，带来的有益技术效果为：

1）本探伤系统为自动化超声探伤系统，可实现对不同规格型号汽轮机焊接转子的在制和在役检测，保证检测位置的可达性及全面覆盖，使超声检测工序自动化、智能化开展，降低劳动强度，提高生产效率；

2）在本实用新型中，台架的设置，支撑及固定机械臂单元；台架上设有轨道，轨道连有驱动装置，机械臂单元设置在轨道上，轨道为水平设置，机械臂单元通过轨道可进行水平位移，进而在各个检测目标位置之间移动，完成对检测行程的覆盖；台架为拼装式台架，便于拆卸、存放和安装；

3）在本实用新型中，机械臂单元包括机械臂Ⅰ和机械臂Ⅱ，即具有两级臂，通过两自由度实现机械臂单元展开或收折，并保证机械臂单元展开后，端部检测探头以法向接触转子的待检外圆面；

4）在本实用新型中，机械臂单元包括机械臂本体Ⅰ及设置在机械臂本体Ⅰ端部的探测装置，机械臂本体Ⅰ与探测装置之间通过可拆卸式方式连接，方便探测装置的检修和更换。探测装置包括探头伸缩装置、检测探头及码盘伸缩装置，探头伸缩装置和码盘伸缩装置均具有弹性伸缩的自由度，保证机械臂单元展开到位时，机械臂单元端部与待检转子的待检外圆面柔性接触，并逐渐达到适应的压力范围，从而实现探头伸缩装置前端的检测探头与待检外圆面之间理想贴合，同时，码盘伸缩装置前端的滚轮与待检外圆面之间产生能适应的摩擦力；并且，上述两伸缩装置的弹性伸缩自由度还可降低机械臂单元展开时对自由度的运动精度要求。探头伸缩装置两侧设有激光测距传感器，激光测距传感器平行于待检转子轴向，并垂直于两侧叶片根部开档壁面，并对两侧叶片根部的开档壁面投射激光，即测距，实时反馈机械臂单元前端在开档空间中的精确位置，通过控制探伤系统并对该位置实现闭环调节；

5）在本实用新型中，探伤系统还包括零点校准装置，零点校准装置包括机械臂本体Ⅱ及设置在机械臂本体Ⅱ端部的色标传感器，零点校准装置中的色标传感器在检测转子上相应位置标记，以标记位置作为检测周向零点，并向码盘伸缩装置中的码盘反馈位置信息，互相矫正而合成准确的周向相对扫查位置。其中，码盘伸缩装置中的码盘记录细分角度；零点校准装置作用为待检转子每旋转一周，则对细分角度归零；

6）在本实用新型中，探伤系统还包括滚轮架及设置在滚轮架上的待检转子，滚轮架设置在台架一侧，滚轮架为了支撑待检转子，便于机械臂单元及零点校准装置可达性及全面覆盖；

7）在本实用新型中，机械臂单元为若干个，均设置在水平轨道上，水平轨道与待检转子主轴平行设置，通过驱动装置的推动作用，实施机械臂单元水平位移，实现探测装置行程可覆盖待检转子待检区域全长；

8）在本实用新型中，机械臂本体Ⅰ及机械臂本体Ⅱ中的可折叠式连接的设置，实现机械臂本体Ⅰ及机械臂本体Ⅱ的折叠，方便存放和安装，同时根据探伤检测范围的需求，可调整探测装置与待检转子之间的距离；可拆卸式方式的设置，便于元件之间的检修和更换；

9）在本实用新型中，本探伤系统可适用于常规超声波、相控阵及TOFD等多种超声检测工艺，可用性范围广。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型中探测装置结构示意图

图3为本实用新型中零点校准装置结构示意图

图中，1、台架，2、机械臂单元，3、轨道 ,4、机械臂本体Ⅰ，401、底座Ⅰ，402、机械臂Ⅰ，403、机械臂Ⅱ，5、探测装置，501、探头伸缩装置，502、检测探头，503、码盘伸缩装置，504、激光测距传感器，6、零点校准装置，7、机械臂本体Ⅱ，701、底座Ⅱ，702、机械臂Ⅲ，703、机械臂Ⅳ，8、色标传感器，9、滚轮架，10、待检转子。

具体实施方式

下面通过对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，包括台架1、机械臂单元2、滚轮架9及设置在滚轮架9上的待检转子10，所述台架1上设有轨道3，轨道3连有驱动装置，机械臂单元2设置在轨道3上，机械臂单元2通过轨道3可进行位移；机械臂单元2包括机械臂本体Ⅰ4及设置在机械臂本体Ⅰ4端部的探测装置5，机械臂本体Ⅰ4设置在轨道3上，机械臂本体Ⅰ4与探测装置5之间通过可拆卸式方式连接；探测装置5包括探头伸缩装置501、检测探头503及码盘伸缩装置503，探头伸缩装置501与检测探头503连接，码盘伸缩装置503设置在探头伸缩装置501上方，且码盘伸缩装置503与探头伸缩装置501连接，探头伸缩装置501两侧设有激光测距传感器504。

实施例2

汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，包括台架1、机械臂单元2、滚轮架9及设置在滚轮架9上的待检转子10，所述台架1上设有轨道3，轨道3连有驱动装置，机械臂单元2设置在轨道3上，机械臂单元2通过轨道3可进行位移；机械臂单元2包括机械臂本体Ⅰ4及设置在机械臂本体Ⅰ4端部的探测装置5，机械臂本体Ⅰ4设置在轨道3上，机械臂本体Ⅰ4与探测装置5之间通过可拆卸式方式连接；探测装置5包括探头伸缩装置501、检测探头503及码盘伸缩装置503，探头伸缩装置501与检测探头503连接，码盘伸缩装置503设置在探头伸缩装置501上方，且码盘伸缩装置503与探头伸缩装置501连接，探头伸缩装置501两侧设有激光测距传感器504。

所述机械臂本体Ⅰ4包括底座Ⅰ401、机械臂Ⅰ402和机械臂Ⅱ403，底座Ⅰ401设置在轨道3上，底座Ⅰ401与机械臂Ⅰ402之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅰ401与机械臂Ⅰ402之间的折叠；机械臂Ⅰ402与机械臂Ⅱ403之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅰ402与机械臂Ⅱ403之间的折叠；机械臂Ⅱ403与探测装置5之间通过可拆卸式连接。

所述机械臂本体Ⅱ7包括底座Ⅱ701、机械臂Ⅲ702和机械臂Ⅳ703，底座Ⅱ701与机械臂Ⅲ702之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅱ701与机械臂Ⅲ702之间的折叠；机械臂Ⅲ702与机械臂Ⅳ703之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅲ702与机械臂Ⅳ703之间的折叠；机械臂Ⅳ703与色标传感器8之间通过可拆卸式方式连接。

实施例3

如图1、图2及图3所示：汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，包括台架1、机械臂单元2、滚轮架9及设置在滚轮架9上的待检转子10，所述台架1上设有轨道3，轨道3连有驱动装置，机械臂单元2设置在轨道3上，机械臂单元2通过轨道3可进行位移；机械臂单元2包括机械臂本体Ⅰ4及设置在机械臂本体Ⅰ4端部的探测装置5，机械臂本体Ⅰ4设置在轨道3上，机械臂本体Ⅰ4与探测装置5之间通过可拆卸式方式连接；探测装置5包括探头伸缩装置501、检测探头503及码盘伸缩装置503，探头伸缩装置501与检测探头503连接，码盘伸缩装置503设置在探头伸缩装置501上方，且码盘伸缩装置503与探头伸缩装置501连接，探头伸缩装置501两侧设有激光测距传感器504。

所述机械臂本体Ⅰ4包括底座Ⅰ401、机械臂Ⅰ402和机械臂Ⅱ403，底座Ⅰ401设置在轨道3上，底座Ⅰ401与机械臂Ⅰ402之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅰ401与机械臂Ⅰ402之间的折叠；机械臂Ⅰ402与机械臂Ⅱ403之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅰ402与机械臂Ⅱ403之间的折叠；机械臂Ⅱ403与探测装置5之间通过可拆卸式连接。

所述探伤系统还包括零点校准装置6，零点校准装置6设置在滚轮架9一侧，零点校准装置6包括机械臂本体Ⅱ7及设置在机械臂本体Ⅱ7端部的色标传感器8。所述机械臂本体Ⅱ7包括底座Ⅱ701、机械臂Ⅲ702和机械臂Ⅳ703，底座Ⅱ701与机械臂Ⅲ702之间通过可折叠式方式连接，实现底座Ⅱ701与机械臂Ⅲ702之间的折叠；机械臂Ⅲ702与机械臂Ⅳ703之间通过可折叠式方式连接，实现机械臂Ⅲ702与机械臂Ⅳ703之间的折叠；机械臂Ⅳ703与色标传感器8之间通过可拆卸式方式连接。

所述可折叠式方式为铰接，所述可拆卸式方式为螺纹连接。

所述滚轮架9设置在台架1一侧，台架1为拼装式台架1，便于存放和安装。

所述机械臂单元2为两个，均设置在轨道3上。通过驱动装置的推动作用，实施机械臂单元2水平位移，实现探测装置5行程可覆盖待检转子10待检区域全长。

所述轨道3为水平设置，水平轨道与待检转子10主轴平行。

实施例4

根据实施例3，区别在于：本实施例中，机械臂单元2为四个。

实施例5

根据实施例3，区别在于：本实施例中，机械臂单元2为九个。

实施例6

在实施例1-6的基础上，所涉及的探头伸缩装置501为：由相对滑动的两部件组成，即运动部件和静止部件，其中，运动部件前端安装检测探头503；且，运动部件与静止部件之间的相对滑动由弹性元件（如：压缩弹簧）加以制约。

激光测距传感器504，如：LIDAR Lite V3。

检测探头503：如：奥林巴斯5L32-A5。

码盘伸缩装置503：由相对滑动的两部件组成，即运动部件和静止部件，其中，运动部件前端安装码盘；且，运动部件与静止部件之间的相对滑动由弹性元件（如：压缩弹簧）加以制约。

色标传感器8，如：欧姆龙E3S-DC。

Claims (8)

1.汽轮机焊接转子自动化超声探伤系统，其特征在于：包括台架（1）及设置在台架（1）上的机械臂单元（2），台架（1）上设有轨道（3），轨道（3）连有驱动装置，机械臂单元（2）设置在轨道（3）上；

机械臂单元（2）包括机械臂本体Ⅰ（4）及设置在机械臂本体Ⅰ（4）端部的探测装置（5），机械臂本体Ⅰ（4）与探测装置（5）之间通过可拆卸式方式连接；探测装置（5）包括探头伸缩装置（501）、检测探头（502）及码盘伸缩装置（503），探头伸缩装置（501）与检测探头（502）连接，码盘伸缩装置（503）设置在探头伸缩装置（501）上方，且码盘伸缩装置（503）与探头伸缩装置（501）连接，探头伸缩装置（501）两侧设有激光测距传感器（504）。

2.根据权利要求1所述的探伤系统，其特征在于：所述机械臂本体Ⅰ（4）包括底座Ⅰ（401）、机械臂Ⅰ（402）和机械臂Ⅱ（403），底座Ⅰ（401）设置在轨道（3）上，底座Ⅰ（401）与机械臂Ⅰ（402）之间通过可折叠式方式连接，机械臂Ⅰ（402）与机械臂Ⅱ（403）之间通过可折叠式方式连接，机械臂Ⅱ（403）与探测装置（5）之间通过可拆卸式连接。

3.根据权利要求1所述的探伤系统，其特征在于：所述探伤系统还包括零点校准装置（6），零点校准装置（6）设置在滚轮架（9）一侧，零点校准装置（6）包括机械臂本体Ⅱ（7）及设置在机械臂本体Ⅱ（7）端部的色标传感器（8）。

4.根据权利要求3所述的探伤系统，其特征在于：所述机械臂本体Ⅱ（7）包括底座Ⅱ（701）、机械臂Ⅲ（702）和机械臂Ⅳ（703），底座Ⅱ（701）与机械臂Ⅲ（702）之间通过可折叠式方式连接，机械臂Ⅲ（702）与机械臂Ⅳ（703）之间通过可折叠式方式连接，机械臂Ⅳ（703）与色标传感器（8）之间通过可拆卸式方式连接。

5.根据权利要求2或4所述的探伤系统，其特征在于：所述可折叠式方式包括铰接，所述可拆卸式方式包括螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的探伤系统，其特征在于：所述探伤系统还包括滚轮架（9）及设置在滚轮架（9）上的待检转子（10），滚轮架（9）设置在台架（1）一侧。

7.根据权利要求1所述的探伤系统，其特征在于：所述机械臂单元（2）为若干个，均设置在轨道（3）上。

8.根据权利要求1所述的探伤系统，其特征在于：所述轨道（3）为水平设置，水平轨道与待检转子（10）主轴平行。