本实用新型专利技术公开了一种用于涡轮机叶片边缘缺陷导波检测的装置。两个超声导波换能器组合成一组，共有两组，每组导波换能器分别安装在涡轮机叶片的边缘，每个换能器分时检测，激励产生的导波可沿着涡轮叶片的边缘聚焦并沿着边缘传播，当遇到缺陷，通过两组超声导波换能器接受导波回波实现涡轮叶片缺陷的检测与定位。本实用新型专利技术能用于消除了传统导波检测在对结构复杂的涡轮机叶片检测时的叶片本身的异形结构以及凸起导致信号混杂的现象，提高了叶片检测的信噪比和可靠性，而且可以通过两组换能器组合消除检测盲区。且使用本实用新型专利技术的磁致伸缩换能装置对涡轮叶片的边缘进行检测时，可实现在涡轮机不拆卸情况下的快速检测，适用性强且操作简单。
【技术实现步骤摘要】
一种用于涡轮机叶片边缘缺陷导波检测的装置
本技术涉及一种涡轮机叶片边缘缺陷无损检测装置，特别涉及一种基于超声导波的涡轮叶片边缘微小型缺陷的检测装置，属于无损检测
技术介绍
涡轮机是一种在工业生产中常用的旋转机械，作为动力设备，发挥着举足轻重的作用。而叶片又是涡轮机的核心部件，主要起着能量交换的作用，所以在运转过程中叶片承受着复杂的冲击载荷，容易发生疲劳破坏和裂纹故障等问题，严重时，裂纹的扩展可能会导致叶片的断裂和脱落，进而损坏整个涡轮机的正常运行，导致严重的生产事故，甚至危及人身和财产安全同时涡轮机叶片由于其边缘受到离心力以及应力集中，因此大多数的疲劳裂纹或者损伤裂纹都是从叶片的边缘开始产生的，然后在涡轮机在后续旋转工作的过程中，原本的微小型裂纹极易向外扩张形成大裂纹继而导致断裂的发生。因此对涡轮机叶片进行检测时主要需要对其边缘进行检测，目前的无损检测方式主要有超声检测和漏磁检测，但是这些检测都是“点对点”的检测，无法对叶片进行快速且全面的检测。同时，涡轮机的叶片大多外有壳体获框架结构的保护，因此传统的涡轮机叶片边缘缺陷检测装置比如采用超声波探伤仪对螺旋焊管进行逐点检测时，需要进行外壳和框架的一系列辅助工序，并且由于涡轮机的安装结构还有可能会存在检测的盲区，导致效率低下且费用昂贵，难以满足目前大量涡轮机无需拆卸的无损检测需要。此外传统的涡轮机叶片检测装置不具备实现在线检测的潜力。超声导波技术是一种长距离大范围的无损检测技术，具有检测距离远，检测效率高且可以实现周向扫查等优点，近年来在各类结构的无损检测领域得到了广泛的应用。由于压电换能器可以激励出纯净的Lamb导波，所以在以往的平板结构导波检测研究中，Lamb得到了广泛的应用。但是根据导波的频散曲线得知，SH导波在低频范围内的波速一直保持恒定，因此无频散现象，使得回波信号的波包和振型更加完整，有利于缺陷的检出。仿真和实验发现，当Lamb和SH导波在叶片边缘被激励后，激励的导波信号将会聚焦在边缘向前传播，而遇到缺陷后产生的缺陷回波也会聚焦在边缘向换能器方向传播。由于此时大量的能量集中在边缘且被缺陷反射回来，因此对叶片的边缘检测将会得到很高的信噪比和灵敏度。对于无法手动安装换能器的涡轮机叶片，也可使用设计的夹具实现检测。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中存在的问题，针对现有的检测方式和装置难以对涡轮机叶片的边缘微小型缺陷实现快速有效的检测，且检测的结果会受到叶片上的台阶和凸起等固有结构的影响，本技术提出了一种使用超声导波的边缘微小型缺陷的检测装置。本技术通过在涡轮叶片的侧边边缘激励出超声导波，超声导波的能量将集中在叶片的边缘，并沿着叶片的边缘向前传播，克服了涡轮叶片其他路径上的本身的结构变化对导波检测得到干扰，且由于能量的集中现象，大大提高了涡轮机叶片边缘微小型缺陷的检出率和信噪比。且使用该检测装置，可以减少外壳框架的剥离，仅需要很小的安装空间即可实现检测，使叶片的检测更加的方便高效；同时，对于无法手动安装换能器的涡轮机叶片，也可以使用设计的夹具实现远程布置换能器和导波的激励和接收。本技术是通过如下技术方案予以实现：装置包括四个导波换能器，导波换能器分别布置在涡轮机叶片两侧的边缘，同一侧的两个导波换能器沿边缘方向均匀间隔设置，所述的四个导波换能器经各自的电缆和导波检测仪连接。所述的导波检测仪包括功率放大器、脉冲信号发生模块、前置放大器和信号采集模块，导波换能器的输入端经功率放大器和脉冲信号发生模块连接，导波换能器的输出端经前置放大器和信号采集模块连接。所述涡轮机叶片同一侧边缘的侧面布置的两个导波换能器，相邻之间的间距大于导波换能器所发出的导波信号波长的4倍。所述涡轮机叶片是扇形结构的叶片，扇形的圆心角小于15度，且沿径向的横截面呈中间厚、两侧薄的结构。所述的导波换能器采用磁致伸缩换能器，所述的磁致伸缩换能器的一端位于涡轮机叶片的边缘，且磁致伸缩换能器的线圈尺寸小于1/3的涡轮机叶片宽度。所述的导波换能器不局限于磁致伸缩换能器，能发出SH导波及Lamb波进行检测。所述导波换能器包括感应线圈和磁致伸缩带材的两部分组成，两部分使用胶粘接在一起，磁致伸缩带材在未与感应线圈连接的另一面再通过耦合剂接触于涡轮机叶片的边缘表面，将声波耦合到叶片的边缘实现涡轮机叶片的缺陷检测。所述导波换能器通过换能装置安装到涡轮机叶片进行检测，换能装置包括移动端换能器夹具、固定端换能器夹具、拉紧装置、钢缆线和弹簧，移动端换能器夹具一端通过铆钉嵌装在固定端换能器夹具一端的滑槽中并沿滑槽移动，固定端换能器夹具和移动端换能器夹具的端面之间连接有弹簧，弹簧被压紧；固定端换能器夹具包括夹具部和直管部，夹具部和直管部之间固定连接，拉紧装置固定在固定端换能器夹具的直管部上端，拉紧装置包括拉紧手柄和拉紧手刹，拉紧手柄套装在固定端换能器夹具的直管部，拉紧手刹安装在拉紧手柄上并和钢缆线一端连接，钢缆线另一端连接在移动端换能器夹具中间的肋板上，按下拉紧手刹经拉紧手柄拉动钢缆线进行移动端换能器夹具沿滑槽移动，使得移动端换能器夹具靠近或者远离固定端换能器夹具的夹具部进行移动，调整控制移动端换能器夹具和固定端换能器夹具相互加紧，让整个换能器夹具固定加紧在涡轮机叶片上；通过移动端换能器夹具和固定端换能器夹具上固定的导波换能器对涡轮机叶片进行边缘缺陷的检测；所述的移动端换能器夹具和固定端换能器夹具分别在夹住涡轮机叶片边缘的两侧均设有各自的两个换能器支架分支，每个换能器支架分支上均使用耦合剂粘贴有导波换能器。所述的磁致伸缩换能器包括回折型线圈和预磁化后的磁致伸缩带材，4个回折型线圈的一面通过耦合剂分别固定在固定端换能器夹具和移动端换能器夹具的4个换能器固定分支的下底面，4个线圈的另一面通过耦合剂分别与4个磁致伸缩带材连接。4个磁致伸缩换能器各自的信号传输电缆均从固定端换能器夹具底端的圆孔引出，并穿过焊接的圆管引出与导波仪相连。所述的换能器夹具在未夹紧前，现将固定端换能器夹具一侧的2个换能器固定支架安装的2个磁致伸缩换能器抵在叶片的一侧边缘上，然后将移动端换能器夹具压在叶片表面，压下拉紧装置的拉紧手刹，实现整个换能器夹具固定在叶片上，且换能器夹具上的4个换能器固定分支将各自耦合的磁致伸缩换能器压紧在叶片的边缘上。通过拉紧机构和固定端换能器夹具上的凹槽，该装置可以用于不同宽度和厚度的涡轮机叶片，实现对其边缘上的缺陷的检测。本技术在采用SH导波和Lamb导波实验时，均发现了沿着边缘的能量聚焦现象，进而设计了技术方案用于涡轮机叶片边缘的微小型缺陷的检测，将导波的能量尽量集中在感兴趣的叶片边缘，进而提高对涡轮机叶片的边缘缺陷的检测效率，实现单点的长距离检测，提高检测的灵敏度。本技术可实现在涡轮机不拆卸情况下的快速检测，适用性强且操作简单。综上所述，本技术用于涡轮叶片的导波检测装置，能用于实现对叶片边缘微小缺陷的检测，不仅可以使用磁致伸缩换能器激励的SH导波，也可以使用压电超声导波换能器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于涡轮机叶片边缘缺陷导波检测的装置，其特征在于：包括四个导波换能器(2)，导波换能器(2)分别布置在涡轮机叶片(1)两侧的边缘，同一侧的两个导波换能器(2)沿边缘方向均匀间隔设置，所述的四个导波换能器(2)经各自的电缆和导波检测仪连接；/n所述导波换能器(2)通过换能装置安装到涡轮机叶片(1)进行检测，换能装置包括移动端换能器夹具(4)、固定端换能器夹具(3)、拉紧装置(5)、钢缆线(6)和弹簧(7)，移动端换能器夹具(4)一端通过铆钉嵌装在固定端换能器夹具(3)一端的滑槽中并沿滑槽移动，固定端换能器夹具(3)和移动端换能器夹具(4)的端面之间连接有弹簧(7)，弹簧(7)被压紧；固定端换能器夹具(3)包括夹具部和直管部，夹具部和直管部之间固定连接，拉紧装置(5)固定在固定端换能器夹具(3)的直管部上端，拉紧装置(5)包括拉紧手柄(51)和拉紧手刹(52)，拉紧手柄(51)套装在固定端换能器夹具(3)的直管部，拉紧手刹(52)安装在拉紧手柄(51)上并和钢缆线(6)一端连接，钢缆线(6)另一端连接在移动端换能器夹具(4)中间的肋板(43)上，按下拉紧手刹(52)经拉紧手柄(51)拉动钢缆线(6)进行移动端换能器夹具(4)沿滑槽移动，使得移动端换能器夹具(4)靠近或者远离固定端换能器夹具(3)的夹具部进行移动，调整控制移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)相互加紧，让整个换能器夹具固定加紧在涡轮机叶片(1)上；通过移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)上固定的导波换能器(2)对涡轮机叶片(1)进行边缘缺陷的检测；所述的移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)分别在夹住涡轮机叶片(1)边缘的两侧均设有各自的两个换能器支架分支(31、41)，每个换能器支架分支(31、41)上均使用耦合剂粘贴有导波换能器(2)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮机叶片边缘缺陷导波检测的装置，其特征在于：包括四个导波换能器(2)，导波换能器(2)分别布置在涡轮机叶片(1)两侧的边缘，同一侧的两个导波换能器(2)沿边缘方向均匀间隔设置，所述的四个导波换能器(2)经各自的电缆和导波检测仪连接；
所述导波换能器(2)通过换能装置安装到涡轮机叶片(1)进行检测，换能装置包括移动端换能器夹具(4)、固定端换能器夹具(3)、拉紧装置(5)、钢缆线(6)和弹簧(7)，移动端换能器夹具(4)一端通过铆钉嵌装在固定端换能器夹具(3)一端的滑槽中并沿滑槽移动，固定端换能器夹具(3)和移动端换能器夹具(4)的端面之间连接有弹簧(7)，弹簧(7)被压紧；固定端换能器夹具(3)包括夹具部和直管部，夹具部和直管部之间固定连接，拉紧装置(5)固定在固定端换能器夹具(3)的直管部上端，拉紧装置(5)包括拉紧手柄(51)和拉紧手刹(52)，拉紧手柄(51)套装在固定端换能器夹具(3)的直管部，拉紧手刹(52)安装在拉紧手柄(51)上并和钢缆线(6)一端连接，钢缆线(6)另一端连接在移动端换能器夹具(4)中间的肋板(43)上，按下拉紧手刹(52)经拉紧手柄(51)拉动钢缆线(6)进行移动端换能器夹具(4)沿滑槽移动，使得移动端换能器夹具(4)靠近或者远离固定端换能器夹具(3)的夹具部进行移动，调整控制移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)相互加紧，让整个换能器夹具固定加紧在涡轮机叶片(1)上；通过移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)上固定的导波换能器(2)对涡轮机叶片(1)进行边缘缺陷的检测；所述的移动端换能器夹具(4)和固定端换能器夹具(3)分别在夹住涡轮机叶片(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈会明，唐志峰，张梦茹，张鹏飞，杨斌，
申请(专利权)人：杭州浙达精益机电技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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