SU1668934A1 - Способ контрол трещинообразовани материалов изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю материалов изделий и может быть использовано дл  контрол  зарождающихс  дефектов во вращающихс  элементах, например крыльчатках и роторах турбин, по сигналам акустической эмиссии (АЭ). Целью изобретени   вл етс  увеличение разрешающей способности и достоверности контрол  крыльчаток турбин за счет исключени  вли ни  шумов и неоднородностей акустического тракта источник сигнала - приемник. При контроле определ ют текущий энергетический параметр одной осцилл ции с уровн  сигналов, равного трем среднеквадратическим значени м, измеренного в начальном периоде испытаний. О трещинообразовании суд т по превышению допустимого значени  параметра. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю материалов изделий и может быть использовано дл  контрол  зарождающихс  дефектов во вращающихс  элементах, например крыльчатках и роторах турбин, по сигналам акустической эми- сии (АЭ).о

Целью изобретени   вл етс  увеличение разрешающей способности и достоверности контрол  крыльчаток турбин за счет исключени  вли ни  шумов и неоднородно- стей акустического тракта источник сигнала - приемник.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  реализации способа контрол  трещинообразовани  материалов изделий .

Устройство дл  реализации способа контрол  трещинообразовани  материалов изделий содержит соединенные последовательно преобразователь 1 АЭ, усилитель 2, полосовой фильтр 3, пиковый детектор 4,

блок 5 определени  среднеквадратического отклонени , первый сумматор 6, блок 7 умножени , второй сумматор 8 и блок 9 делени , соединенные последовательно и включенные между выходом полосового фильтра 3 и вторым входом блока 9 делени  компаратор 10, формирователь 11, счетчик 12 и третий сумматор 13, тактовый генератор 14, выход которого соединен с зторым входом первого сумматора 6, вторым входом блока 5 определени  среднеквадратического отклонени , вторым входом счетчика 12. вторым входом блока 7 умножени , вторым входом второго сумматора 8. вторым входом третьего сумматора 13 и третьим входом блока 9 делени . Выход блока 5 соединен с вторым входом компаратора 10, выход детектора 4 - с вторым входом первого сумматора 6.

Способ контрол  трещинообраэовани  материалов изделий осуществл етс  следующим образом.

Ё

С

О 00 О СА

|ь

Преобразователь 1 АЭ устанавливают снаружи турбины, например на корпусе (не показан). Преобразователь выбирают с чувствительным элементом, способным работать в области температур до 300°С и частот до 1-2 МГц, а также имеющим высокую чувствительность. Такими свойствами обладают преобразователи с чувствительным элементом из монокристалла ниобата лити . Сигналы, представл ющие собою вы- сокочастотные волны напр жений (акустическа  эмисси ), шумы от протекани  рабочей жидкости и вращени  подшипников ротора турбины, поступают с преобразовател  1 на усилитель 2, а после усилени  их фильтруютс  фильтром 4 в полосе частот пропускани  Д f.

В начальный момент, когда трещинооб- разовани  в крыльчатке нет, на выходе фильтра 3 имеетс  общий акустический сиг- нал, порождаемый различными факторами, в частности трущимис  конструктивными элементами, например подшипниками. Этот сигнал подают на выход пикового детектора 4, с его выхода через включенный выключатель ВК - на блок 5 определени  среднеквадратического отклонени . После определени  среднеквадратического значени  аэту величину утраивают и устанавливают на выходе указанного блока. Затем выключатель ВК ныключают, а на одном из входов первого сумматора 6 и компаратора 10 остаетс  посто нно поданна  величина За. После этого все сигналы X(t) пикового детектора 4 отнимают от величины 3(7 в первом сумматоре 6, выход выбираетс  логическим, т.е. все сигналы меньше по величине За не поступают с его выхода на вход блока 7 умножени . Одновременно компаратор 10 не выдает сигналы на вход формировател  11, если они по величине меньше За. Величину За выбирают из соображени , что плотность распределени  шумов в отсутствии процесса трещинообразовани  имеет нор- мальный характер. Тогда при выборе порога приема сигналов, равному За, при отсутствии трещинообразовани  только отдельные сигналы могут превышать этот порог, причем согласно теории веро тно- сти веро тность по влени  таких сигналов Р(Х) 0,0044, а случайный их характер исключает монотонность их увеличени .

При возникновении трещинообразовани  в крыльчатке турбины возникают Сигналы АЭ, которые распростран ютс  по различным акустическим трактам и достигают преобразовател  1. Последним принимают суммарный акустический сигнал,

энерги  которого частично обусловлена тре- щинообразованием крыльчатки турбины. При разрушении материалов сигналы АЭ возрастают по амплитуде и интенсивности. Таким образом, при трещинообрэзовании на выходе компаратора 10 по вл ютс  сигналы , превышающие уровень За, которые, пройд  формирователь 11, подсчитываютс  счетчиком 12. Таким образом, на выходе счетчика 12 - количество осцилл ции NI сигнала X(t), превышающих уровень За на прот жении времени At, задаваемом тактовым генератором 14. Одновременно тактовый генератор 14 управл ет первым сумматором 6, на выходе которого по витс  максимальное пиковое значение сигнала Х(т), превышающее уровень Зав течение указанного времени At. Содержимое счетчика 12 и первого сумматора 6 перемножают в блоке 7 умножени , управл емом также тактовым генератором 14. В результате на выходе блока 7 умножени  формируют сигнал, пропорциональный акустической энергии процесса трещинообразовани , т.е.

Ei KA -Ni/At.

О)

где К - коэффициент пропорциональности;

А| - максимальное значение амплитуды среди NI осцилл ции за врем  At.

Причем At выбирают из услови  -г- At,

где fi - низкочастотна  составл юща  фильтра 3.

Если измерение длитс  в течение времени Т, то полна  энерги  осцилл ции выражает формулой

Е/Т К Ј AiNi, i 1

At.

Накопление указанной суммы осуществл ют вторым сумматором 8, управл емым по времени Т тактовым генератором 14. Одновременно за это врем  в третьем сумматоре 13 накапливают общее число ос (2)

Ј N,, к

цилл ций 2j NI, которое увеличиваетс  на

1

единицу, и с его выходе подают на блок 9 делени , где формируют параметр средней энергии одной осцилл ции

6Е

Ki

AiNi

1

i +Ј NI

(3)

Так как при трещинообразовании 1 «

« л NI, то увеличение на единицу содер- i 1

жимого третьего сумматора 13 в статистическом плане не играет никакой роли, а  вл етс  чисто математическим приемом

определ ющим выражение (3) при JЈ NI

I 1 0.

Таким образом, на выходе блока 9 делени  имеетс  среднее за врем  Т значение энергии одной осцилл ции. При развитии процесса трещинообразовани  вращающихс  крыльчаток турбин при определен- ных фазах разрушени  материала увеличиваетс  средн   амплитуда эмиссии и ее интенсивность. Это увеличение про вл етс  монотонным изменением средней энергии осцилл ции, превышающей не- которое допустимое значение д Е , а слежение за величиной д Е, получаемой на выходе блока 9 делени , позвол ет контролировать процесс трещинообразовани . Допустимые значени  д Е св заны с фа- зами разрушени  и могут быть определены предварительно дл  каждого конкретного материала крыльчатки.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет увеличить разрешающую способ- ность и достоверность контрол  за счет того , что определ ют текущий энергетический параметр одной осцилл ции с уровн  сигналов , равного трем среднеквадратическим значени м, измеренного в начальном периоде испытаний.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  трещинообразовани  материалов изделий, заключающийс  в том, что изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии в заданной полосе частот и по энергетическому параметру сигналов, характеризующему текущее усредненное значение энергии единичного сигнала, суд т о трещинообразовании в материале издели , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  разрешающей способности и достоверности контрол  крыльчаток турбин, предварительно определ ют среднеквадратичное значение сигналов работающей турбины, устанавливают нижний порог приема сигналов, равный трем среднеквадратическим значени м, в процессе испытаний турбины на последовательных равных интервалах времени, длительность которых выбирают больше периода низкочастотной составл ющей заданной полосы частот, определ ют на каждом интервале количество осцилл ции и максимальное значение сигнала, по которым определ ют текущий энергетический параметр одной осцилл ции, а о трещинообразовании суд т по превышению допустимого значени  параметра .