采用涡电流进行壁厚尤其是叶片壁厚的测量制造技术

本发明专利技术涉及一种测量涡轮机叶片型空心部件壁厚的方法，该测量至少是在弯曲半径已经确定的一个点上进行，而且是在弯曲半径和壁厚已确定范围内，测量包括涡电流探测器（２０）应用到壁上时所形成电路的阻抗值的确定，以及将这些值输入到一个带有类神经网络的数字处理单元，其特征在于：网络参数已经提前确定，其方法是根据隔板固定架上所述范围内已知的弯曲半径和壁厚设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮机领域，作为其专利技术目的，本专利技术提出一个壁厚测量装置，可通过涡电流来测量空心部件的壁厚，诸如叶片，尤其是涡轮叶片。
技术介绍
高压涡轮叶片的几何形状越来越复杂，特别是在通过空气循环来对叶片进行冷却的内部通道，内隔板和凹凸不平的弯曲部分。部件制造后，根据通道情况要对外壁的厚度必须通过无损方法进行测量，以便确保其机械强度。这种测量的不确定性必须非常低。例如，对于壁厚范围在0.3到1.2mm时，不确定性定在小于25微米。一种已知方法就是X线断层照相术。但是，其缺点是操作时间过长。整个叶片的检查要求在几个高度上连续分段进行，每个都需要几分钟。人们无法想象这样的解决方案如何适应系统检查，更何况所要求的测量精度得不到满足。另一种方法是超声波检查，也不适合，因为材料的各向异性以及手动方式会极大地影响测量结果-精度目标也达不到。另外，它还依赖于可变性因素，诸如操作手的经验、校准情况以及重复能力等。涡电流测量技术非常适合这种用途，也就是说，对于单晶体材料制成的部件来讲，非常适合，这种技术能够满足预期的测量精度目标。特别是，环境温度下材料的导电性也不会受到晶体取向的影响。但是，必须考虑到这种部件所特有的几何特性，因为下面几个参数会影响测量结果-叶片的局部弯曲度；-测量点附近的隔板；-探测器和部件之间的相对位置。后者可以通过使用精度非常可靠的机械结构件来解决。本专利技术申请者已经研制了一种测量方法，可以抑制隔板可以造成的任何影响。已经生产出了一种合适的U形磁探测器，它可以在最佳方向上进行辐射。第EP1167917号申请专利涉及到一种空心壁厚的测量方法，包括在壁上应用涡电流探测器的两个磁极，与隔板成一直线平行，磁极上提供有串行连接的线圈，该方法还包括将壁上的探测器垂直向隔板移动，记录探测器产生的信号，并按照预先校准情况推算壁的厚度。根据包括隔板在内的样壁上的测量结果，来对壁厚进行评定。此外，这些校准采用了类神经网络方法。一旦通过这种方法进行编程后，当输入信号应用到壁上时，这种类神经网络就可以提供壁厚的评定，正如探测器所提供的那样，并符合测量阻抗值。这种人工类神经网络是一种数字计算机操作的计算模型，它是按照真实生物神经原理建立的。正如上述专利申请中所说明的那样，它包括经由输入和输出数值连接在一起的神经元。更确切的说，一个人造神经元N就是一个单独的处理器，连接到一个或多个加权值W与之相关的输入口e和一个输入端s上。输出值取决于加权输入值以及a偏压b，如公式s＝f(w.e+b)，式中，f是一个启动函数，由神经元N的编程来决定。这样，数据在其输送的每个神经元时所修改的网络中传输。神经元连续多层分布，并与前一层和后一层神经元相链接。上述申请中所使用的模型包括一个输出层C2，带有一个提供所需输出和厚度的神经元，以及一个隐蔽层C1，包括从涡电流探测器提供的信号中获得的阻抗值、电阻和/或电抗值提供的几个神经元。神经元所发挥的功能对于C2层来讲相同f(w.e+n)＝w.e+b；双曲正切C1层中的f(w.e+b)＝tanh(w.e+b)。该方法是在一个隔板固定架上进行的，该隔板固定架包括一个厚度逐渐增加的若干平行条构成，且在后端带有与隔板相似的加强筋。在这个隔板固定架上应用涡电流探测器以获得符合阻抗值的试样信号，并根据该信号，确定并调整类神经网络的参数、加权和偏压值。该方法可通过使用相关的算法来进行，以便使类神经网络按照探测器提供的信号在隔板固定架的每个点上输出已知厚度。然而，在弯曲严重的部件情况下，最后还有一个因素需要给予考虑在探测器的扁平表面和影响测量信号的部件的弯曲表面之间形成一个气隙；最好是能够对此忽略不计。专利技术专利内容本专利技术的专利技术人现在提出了一个目标，即开发一种能够将弯曲效应引入计算的方法。本专利技术提出了空心部件壁厚测定方法，这种部件属于涡轮机叶片形的，且带有一定的弯曲表面，测量在至少一个弯曲半径已经确定点上进行，特别是在弯曲半径和厚度的确定的范围内机型，其包括涡电流探测器应用到壁上所形成电路的阻抗值的确定，并包括这些数值输入到类神经网络型数字处理单元，该方法的特征在于网络参数已经提前确定，其方法是根据隔板固定架上所述范围内已知的弯曲半径和壁厚设置。本专利技术特别适应于涡轮机叶片壁厚的测量，这种涡轮机叶片的弯曲半径大于或等于10mm和小于100mm，根据传感器是在压力一侧还是在叶片的吸入一侧，弯曲度可能是凸起或凹下。根据本专利技术的另一个特性，所述方法可应用于涡轮机叶片壁厚的测量，所述厚度在0.1mm和2mm范围内。为了避免由于材料特性而需要进行修正，所述隔板固定架优选与叶片相同的材料。根据本专利技术的另一个特性，即应用到诸如涡轮机叶片这样的部件的方法，所述叶片带有内部隔板，可以使用一种带有U形磁芯的探测器，该磁芯的每个分路都提供有一个测量线圈。特别是，磁芯的分路间隔至少等于所述隔板的间隔。附图说明下面参照附图，更详细地对本专利技术进行介绍，这些附图是图1为涡轮机叶片的剖面图，该叶片提供有内部通道，用于循环冷却流体；图2为使用涡电流测量壁厚的探测器的示例图；图3和图4为根据类神经网络方法使用的隔板固定架示例图，分别为前视图和侧面图。具体实施例方式图1示出了一个空心叶片1，其外壁10是弯曲的，该叶片包括一个内隔板12，特别是在隔板和叶片壁之间，构成了冷却空气循环通道14。隔板与隔板之间的布置和厚度彼此不同。可以有多种布置形式。同样，叶片壁的弯曲程度沿机翼翼弦和翼根和其自由端之间也多少不同。如上所述，重要的是，在模塑制造时，应能知道每个点上叶片壁的厚度。本专利技术所提出的方法是，应用涡电流测量法测量或至少允许评定每个点上的叶片壁10的厚度。该方法包括与交流发电机连接的电路，一个相应的探测器20和一个记录探测器接线端子处产生的电压的电压表。探测器靠在壁上，叶片壁会对电路的阻抗产生影响。通过电路阻抗，电压表测量的电压值取决于探测器线圈电磁感应在部件相邻部分产生的涡电流。因此，它们取决于叶片壁的特性。然后，对这些值进行处理，以便测量壁的厚度。所使用的探测器20优选图2所示的型号，而且以本专利技术申请者的名义已经在专利申请EP 1167917中所介绍的方法中得到应用。该探测器包括一个U形的高渗透性磁芯22，并带有一个方形或长方形断面。在磁芯的两个分路上布置了两个线圈23和24，并且采用串行电气连接。因此，探测器可以按最佳方向辐射，从而减少了隔板的影响。两个磁极之间的磁电路的宽度接近或大于隔板的宽度。探测器20可在一个专门的基座上移动到测量点，两个U形磁极所构成的线与隔板的方向保持平行。带有U形磁电路传感器结构使得其能够产生一种磁场，基本上与“U”两个磁极构成的线平行。正如上述专利所给出的那样，在每个测量点上，传感器与隔板的两个磁极平行，从而获得一个信号，该信号不会受到隔板的很大影响，因为涡电流而后与隔板成直角，并不会穿透后者。另一方面，直角对中可以给隔板产生很高的灵敏度。在这个示例中，该传感器最好以“平行”方式使用。如果必要时，估算精度的改善可以使用弯曲隔板，具体描述如下。已经用传感器进行了各种试验，所使用的方形磁极为1mm乘以1mm，磁极间间隔为1mm。然而，可以看到，因为本专利技术应用于测量带有一定弯曲度的叶片壁的厚度，但是并不一定是隔板下方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有弯曲表面的涡轮机叶片的空心部件壁厚的测量方法，该测量至少在该点的已确定弯曲半径和厚度处进行，测量包括确定应用到壁上涡电流探测器所形成的电路的阻抗值，以及将这些数值输入到神经网络型的数字处理单元，其特征在于：网络参数已经提前确定，其方法是根据隔板固定架上所述范围内已知的弯曲半径和壁厚设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔于斯约伯特，延恩勒毕恩，奥利维尔莱斯皮奈特，亚历山大米科克，
申请(专利权)人：斯奈克玛，国家科学研究中心CNRS，
类型：发明
国别省市：FR[法国]