一种利用风力发电机主轴中心孔位置量化主轴表面横向裂纹的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用主轴中心孔位置激励的超声波量化风机主轴表面横向裂纹的方法，本发明专利技术将电磁声激励传感器以及电磁声接收传感器布置于主轴中心孔内壁，激励传感器激励超声横波，同时接收裂纹反射横波，接收传感器用于接收裂纹衍射横波。通过反射的回波渡越时间确定一个激励点的圆形轨迹，与圆周切线相交确定裂纹开口位置。同时利用激励传感器位置、电磁声传感器位置和衍射横波的渡越时间确定一个横波衍射点的椭圆轨迹，将开口位置轴向坐标代入椭圆形轨迹方程确定尖端位置，从而实现了表面开口横向裂纹的轴向位置和扩展深度的量化表征。化表征。化表征。

【技术实现步骤摘要】
一种利用风力发电机主轴中心孔位置量化主轴表面横向裂纹的方法


[0001]本专利技术涉及一种在役风力发电机主轴表面开口横向裂纹的超声波定量检测方法，属于无损检测领域。

技术介绍

[0002]风电已成为我国第三大电源，在国家电源结构中的比重逐年提高，风电机组运行状况关系国家能源安全。风力发电机主轴是风电机组传动系统的核心部件，其结构健康状态直接影响风机运行安全。风机主轴不仅服役环境恶劣，工况也十分复杂，长期承受扭矩、轴向推力及气动弯矩等复杂应力作用。主轴长期运行过程中，其与轴承之间的配合区域极易产生表面开口的横向裂纹，严重危害风电机组安全，已造成了多起安全事故。对风机主轴表面开口的横向裂纹检测，不仅需要发现裂纹，更加需要量化裂纹的扩展深度。因为裂纹扩展深度是评价主轴损伤的重要指标之一。
[0003]风机主轴是由多个轴段组成的具有中心孔特征的大型回转体。对于在役风机主轴的检测，存在裂纹相对主轴尺寸小，量化表征的困难。目前，采用主轴端面进行超声探伤，存在较大局限性，例如：基于反射声波幅值的定量技术，裂纹量化精度低，不能实现裂纹扩展深度的测量。专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用主轴中心孔位置激励超声波来量化风机主轴表面横向裂纹的方法，其特征在于：该方法具体实施步骤包括：步骤一：获取风力发电机主轴外形尺寸参数，基于主轴表面容易出现裂纹的位置，确定待检测区域；步骤二：测量试件零点偏移误差；步骤三：将声束可调的电磁声传感器放到主轴的中心孔中，距离主轴端面大于L2范围的任意位置L0，并记下该位置到主轴端面的距离，确定激励传感器到待检测区域两端的角度变化范围；步骤四：在主轴中心孔中，距离主轴端面L1～L2范围内任意位置L
E
布置电磁声接收传感器，用于接收裂纹衍射横波；声束可调电磁声传感器、电磁声接收传感器与主轴轴线应保证在同一平面；步骤五：利用超声信号激励源激励声束可调的电磁声传感器，并记录触发脉冲零点时刻t0，调节激励频率改变声束角度使超声波沿着待监测区域进行扫描检测，同时接收裂纹反射波并记录反射波峰值对应的时刻t1；采集电磁声接收传感器输出信号，提取裂纹衍射横波峰值对应时刻t
s
，同时基于零点偏移误差，对提取的渡越时间进行校准；步骤六：以主轴端面中心点为原点，主轴中心轴为x轴，端面半径为y轴，建立平面直角坐标系；根据接收的裂纹反射波渡跃时间以及横波声速确定裂纹到激励传感器的直线距离L，以激励点为圆心，L为半径作一个圆，同时作一条直线y＝R，与圆相交，其中位于检测区域的交点即为裂纹开口位置，记为P点，并记下P点到主轴端面的轴向距离；步骤七：根据衍射横波渡越时间t
s
以及激励传感器位置L0、电磁声接收传感器位置L
E
，确定以激励传感器位置O、电磁声接收传感器位置E为焦点的椭圆形轨迹的参数，绘制椭圆形轨迹；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国荣，董宝雨，吕炎，程俊，何存富，吴斌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：