发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法与流程

1.本发明涉及发电机护环检测技术领域，尤其涉及一种发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法。


背景技术：

2.发电机护环是保护发电机转子的重要部件，运行过程中电弧可能对发电机护环烧损，造成发电机护环损坏，对发电机转子造成损伤。护环材质为18cr18mn，金相组织为奥氏体不锈钢，无磁性。
3.现在针对其外表面检测主要为渗透检测。渗透检测劳动强度高且渗透检测用试剂对人体有害，检测完成后现场清理工作繁琐，且因检测试剂污染环境需进行无害化处理。渗透检测的施加渗透剂、擦除表面渗透剂、施加显像剂及观察四步工作强度都比较大，发电机护环表面积大，且发电机转子所处环境难以使用自动化设备，造成检测人员与有害的检测试剂直接接触，随意丢弃检测试剂的容器会造成相应的环境污染，所以检测试剂及其盛用容器也许要专门的无害化处理。
4.发电机护环因为无磁性，理论上可以用涡流检测，但现阶段传统涡流只能采用笔试探头进行检测，检测接触面积小，很容易出现漏检，且耗时耗力。对缺陷的评估也不够精确。因此现阶段很少采用普通涡流对护环进行检测。
5.阵列涡流检测技术采用阵列式传感器，可以实现对部件表面和近表面缺陷的快速检测，且不需使用机械式探头扫描即可实现大面积范围的高速测量，能够达到与单个传感器相同的测量精度和分辨率，有效地提高了传感器系统的测试速度、测量精度和可靠性。
6.为了降低劳动强度，减少检测工作对人体的损害及对环境的污染，阵列涡流检测替代渗透检测是一个可行的方向，阵列涡流检测灵敏度高，对人体环境无害，检测无需使用其他辅助药品与试剂，可对发电机护环进行带漆检测，且不仅可以对表面缺陷进行检测，也可对近表面缺陷同时检测。
7.涡流检测时，一般需要用手拿探头对护环进行扫查，靠编码器记录扫查位置，在仪器上形成扫查结果图像，因为手拿探头进行扫查，在扫查过程中，会出现手抖动，扫查路线偏移等问题，导致检测数据上的缺陷位置于实际缺陷位置存在偏差。
8.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法，避免了因手抖、扫查路线偏移等问题导致检测数据上的缺陷位置与实际缺陷位置存在偏差，使扫查数据位置与实际位置精准对应，对缺陷位置进行精准定位定量，实现发动机护环的高效安全精准检测，便于对发电机护环的使用状况和安全性能进行相应的评估。
10.本发明的目的是这样实现的，一种发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置，
包括能吸附于发动机护环上的支撑架，所述支撑架上设置滑动结构，所述滑动结构上连接有能沿发动机护环的周向和轴向移动的探头夹持装置；所述探头夹持装置上连接有阵列涡流探头和编码器，所述探头夹持装置使阵列涡流探头能抵靠接触发动机护环的检测表面以进行表面缺陷检测，所述阵列涡流探头用于发动机护环的检测表面的检测，所述编码器用于检测位置的记录，使检测位置与探头检测数据一一对应。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述支撑架的底部设置多个能吸附于发动机护环上的吸盘。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述滑动结构包括周向滑移部和轴向滑移部，所述周向滑移部包括能沿发动机护环的周向移动的滑轨，所述滑轨滑动连接于所述支撑架；所述轴向滑移部包括沿发动机护环的轴向设置的轴向支架，所述轴向支架固定连接于所述滑轨的一端，所述轴向支架上设置滑杆，所述探头夹持装置滑动连接于所述滑杆上。
13.在本发明的一较佳实施方式中，所述支撑架上设置圆弧型的滑槽道，所述滑轨滑动穿设于所述滑槽道内，所述滑轨上设置沿发动机护环的周向设置的第一齿条，所述支撑架上设置第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合设置。
14.在本发明的一较佳实施方式中，所述轴向支架上还连接有与所述滑杆平行的支撑杆，所述滑杆上设置第二齿条；所述探头夹持装置包括主支架，所述主支架包括孔板，所述孔板能滑动地套设于所述滑杆和所述支撑杆上；所述主支架上铰接第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二齿条啮合设置。
15.在本发明的一较佳实施方式中，所述主支架包括固定板，所述固定板的下方弹性连接探头连接架，所述探头连接架上设置探头卡槽，所述探头卡槽内固定连接所述阵列涡流探头；所述探头连接架的外侧面连接所述编码器。
16.在本发明的一较佳实施方式中，所述探头连接架的顶部向上延伸设置至少一个轴销，所述固定板上设置通孔，所述轴销能滑动地穿设通过所述通孔，所述轴销上位于所述固定板和所述探头连接架之间设置弹簧。
17.在本发明的一较佳实施方式中，所述通孔内设有铜套，所述轴销滑动穿设通过所述铜套。
18.在本发明的一较佳实施方式中，所述探头连接架上设有能固定阵列涡流探头的定位螺栓。
19.本发明的目的还可以这样实现，一种检测方法，包括以下步骤：
20.步骤a、检测试块选择：选择检测试块，检测试块上设置至少一个缺陷孔；
21.步骤b、检测参数选择及灵敏度调节：扫查记录选择编码器记录模式，选择相应频率与增益扫查检测试块，通过调整增益、相位的方式识别缺陷信号，c扫描图像中缺陷孔处需清晰可见；扫查完成后记录下该增益、频率下的缺陷孔的缺陷信号幅值与相位；
22.步骤c、组装前述的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置；
23.步骤d、扫查：选好起始检测区域，将发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置吸附固定于发动机护环上，阵列涡流探头进行轴向和周向扫查；阵列涡流探头每次扫查覆盖面积应大于有效检测范围的15％；
24.步骤e、检验发动机护环时，保持步骤b的扫查频率不变且提高增益，以固定扫查方向扫查发动机护环，记录缺陷信号幅值大于要求孔径的缺陷孔的缺陷信号幅值的缺陷；
25.检测时，手持阵列涡流探头先进行轴向检测，将阵列涡流探头沿发动机护环的轴向移动；轴向检测完成后，将阵列涡流探头沿周向移动，然后再进行轴向检测；重复上述动作对发动机护环进行检测，以完成整个发动机护环的检测；
26.步骤f、缺陷评定：出现以下缺陷则检验结论为不合格：缺陷信号幅值大于要求孔径的缺陷孔的缺陷信号幅值；缺陷相位与要求孔径的缺陷孔相位相差大于30
°
；出现裂纹；
27.步骤g、阵列涡流检验结论为不合格时，记录缺陷的阻抗图、c扫描图及缺陷的位置。
28.由上所述，本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法具有如下有益效果：
29.本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置中，支撑架、滑动结构和探头夹持装置配合，辅助阵列涡流探头扫查检测，使阵列涡流探头能紧贴发动机护环的检测表面且编码器紧挨护环外表面，避免了因手抖、扫查路线偏移等问题导致检测数据上的缺陷位置与实际缺陷位置存在偏差，使扫查数据位置与实际位置精准对应，对缺陷位置进行精准定位定量，便于对发电机护环的使用状况和安全性能进行相应的评估；本发明的基于阵列涡流的发电机护环检测装置为半自动式，现场安装和操作比较方便，检测效率高；使用本发明检测不需要去除表面绝缘漆层，不对漆层进行破坏，渗透和超声相控阵检测需要去除表面漆层；使用本发明进行检测，既可以代替渗透检测，又可以避免传统涡流的弊端，保证检测数据与实际检测位置的对应关系，实现发电机护环的高效安全可靠检测。
附图说明
30.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
31.图1：为本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置的示意图。
32.图2：为本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置的侧视图。
33.图3：为本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置的主视图。
34.图4：为本发明的支撑架的示意图。
35.图5：为本发明的探头夹持装置的示意图。
36.图6：为本发明的探头夹持装置的侧视图。
37.图7：为本发明的探头夹持装置的主视图。
38.图8：为本发明的检测试块的示意图。
39.图9：为本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置的检测状态示意图。
40.图中：
41.100、发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置；
42.1、支撑架；
43.10、滑槽道；11、第一齿轮；12、侧立板；13、支持梁；
44.2、探头夹持装置；
45.21、主支架；22、孔板；23、第二齿轮；24、固定板；25、探头连接架；251、探头卡槽；26、轴销；27、弹簧；28、铜套；29、定位螺栓；
46.3、阵列涡流探头；
47.4、编码器；
48.5、滑动结构；
49.51、滑轨；511、第一齿条；52、轴向支架；53、滑杆；531、第二齿条；54、支撑杆；
50.6、发动机护环；
51.7、吸盘；
52.8、检测试块；81、缺陷孔。
具体实施方式
53.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
54.在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
55.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
56.如图1至图9所示，本发明提供一种发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置100，包括能吸附于发动机护环6上的支撑架1，支撑架1上设置滑动结构5，滑动结构5上连接有能沿发动机护环的周向和轴向移动的探头夹持装置2；探头夹持装置2上连接有阵列涡流探头3和编码器4，探头夹持装置2使阵列涡流探头3能抵靠接触发动机护环的检测表面以进行表面缺陷检测，阵列涡流探头3用于发动机护环的检测表面的检测，编码器4用于检测位置的记录，使检测位置与探头检测数据一一对应。
57.超声相控阵检测是基于超声的一种声学检测方法。阵列涡流是基于电磁感应的一种检测方法，是把导体接近通有交流电的线圈，由线圈建立交变磁场，该交变磁场通过导类体，并与之发生电磁感应作用，在导体内建立涡流。导体中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱，进而导致线圈电压和阻抗的改变。当导体表面或近表面出现缺陷时，将影响到涡流的强度和分布，涡流的变化又引起了检测线圈电压和阻抗的变化，根据这一变化，就可以间接地知道导体内缺陷的存在。阵列涡流检测技术采用阵列式传感器，可以实现对部件表面和近表面缺陷的快速检测，且不需使用机械式探头扫描即可实现大面积范围的高速测量，能够达到与单个传感器相同的测量精度和分辨率，有效地提高了传感器系统的测试速度、测量精度和可靠性。
58.超声相控阵用于检测护环的内部缺陷，由于相控阵探头盲区的存在无法检测护环的表面和近表面缺陷，阵列涡流主要是检测护环的表面和近表面缺陷。
59.本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置中，支撑架、滑动结构和探头夹持装置配合，辅助阵列涡流探头扫查检测，使阵列涡流探头能紧贴发动机护环的检测表面且编码器紧挨护环外表面，避免了因手抖、扫查路线偏移等问题导致检测数据上的缺陷位置与实际缺陷位置存在偏差，使扫查数据位置与实际位置精准对应，对缺陷位置进行精准定位定量，便于对发电机护环的使用状况和安全性能进行相应的评估；本发明的基于阵列涡流的发电机护环检测装置为半自动式，现场安装和操作比较方便，检测效率高；使用本发明检测不需要去除表面绝缘漆层，不对漆层进行破坏，渗透和超声相控阵检测需要去除表面漆层；使用本发明进行检测，既可以代替渗透检测，又可以避免传统涡流的弊端，保证检测数据与实际检测位置的对应关系，实现发电机护环的高效安全可靠检测。
60.进一步，如图1、图2、图3、图4所示，支撑架1的底部设置多个能吸附于发动机护环6上的吸盘7。在本发明的一具体实施例中，吸盘7的数量为4个，吸盘7采用手压式吸盘，安全性较高，吸附和拆离操作方便，吸盘7用于将支撑架1吸附固定在发动机护环6上。
61.进一步，如图1、图2、图3所示，滑动结构5包括周向滑移部和轴向滑移部，周向滑移部包括能沿发动机护环的周向移动的滑轨51，滑轨51滑动连接于支撑架1；轴向滑移部包括沿发动机护环的轴向设置的轴向支架52，轴向支架52固定连接于滑轨51的一端，轴向支架52上设置滑杆53，探头夹持装置2滑动连接于滑杆53上。滑轨51用于带动阵列涡流探头3进行周向滑动，以便完成阵列涡流探头3对发动机护环6的扫查。
62.进一步，如图1、图4所示，支撑架1上设置圆弧型的滑槽道10，滑轨51滑动穿设于滑槽道10内，滑轨51上设置沿发动机护环的周向设置的第一齿条511，支撑架1上设置第一齿轮11，第一齿轮11与第一齿条511啮合设置。第一齿轮11支撑滑轨51进行滑动。
63.在本实施方式中，如图4所示，支撑架1包括两个平行间隔设置的侧立板12，各侧立板12的两端底部分别安装一个吸盘7；滑槽道10设置于各侧立板12的外侧面上，各侧立板12上分别铰接一个第一齿轮11；两个侧立板12之间固定连接多个支持梁13，支持梁13用于侧立板12的支撑，使整个装置结构稳定。
64.进一步，如图1、图2、图3所示，轴向支架52上还连接有与滑杆53平行的支撑杆54，滑杆53上设置第二齿条531；探头夹持装置2包括主支架21，主支架21包括孔板22，孔板22能滑动地套设于滑杆53和支撑杆54上；主支架21上铰接第二齿轮23，第二齿轮23与第二齿条531啮合设置。滑杆53和支撑杆54配合支持阵列涡流探头3，使阵列涡流探头3沿轴向稳定滑动。
65.进一步，如图5、图6、图7所示，主支架21包括固定板24，固定板24的下方弹性连接探头连接架25，探头连接架25上设置探头卡槽251，探头卡槽251内固定连接阵列涡流探头3；探头连接架25的外侧面连接编码器4。
66.进一步，如图5、图6、图7所示，探头连接架25的顶部向上延伸设置至少一个轴销26，固定板24上设置通孔，轴销26能滑动地穿设通过通孔，轴销26上位于固定板24和探头连接架25之间设置弹簧27。弹簧27用于在检测过程中始终给阵列涡流探头3施加一个压力，使其紧贴发动机护环的检测表面(护环表面)。
67.进一步，如图5、图6、图7所示，通孔内设有铜套28，轴销26滑动穿设通过铜套28。
68.进一步，如图5、图6、图7所示，探头连接架25上设有能固定阵列涡流探头的定位螺栓29。
69.阵列涡流探头3连接于探头连接架25的探头卡槽251内，然后将定位螺栓29拧紧，将阵列涡流探头3固定好。编码器也用定位螺栓固定在探头连接架25上。
70.本发明还提供一种检测方法，包括以下步骤：
71.步骤a、检测试块8选择：选择检测试块8，如图8所示，检测试块8上设置至少一个缺陷孔81；
72.检测试块8采用与被检护环材质相近或相同的材质；检测试块5上加工φ1.5mm、φ2mm、φ3mm三个通孔，孔径误差不大于
±
0.02mm、开孔垂直度偏差不大于0.1
°
，其它尺寸误差不大于
±
0.05mm。三个孔径的缺陷孔代表着不同的灵敏度，可根据技术要求进行灵敏度选择，本发明的一具体实施例中按φ1.5mm孔缺陷孔灵敏度进行检测。
73.步骤b、检测参数选择及灵敏度调节：扫查记录选择编码器记录模式，选择相应频率与增益扫查检测试块，通过调整增益、相位的方式识别缺陷信号，c扫描图像中缺陷孔处需清晰可见；扫查完成后记录下该增益、频率下的缺陷孔的缺陷信号幅值与相位；
74.步骤c、组装前述的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置100：将阵列涡流探头3和编码器4连接于探头夹持装置2上，将探头夹持装置2连接于支撑架1，调节好阵列涡流探头3和编码器4；
75.步骤d、扫查：选好起始检测区域，如图9所示，将发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置100吸附固定于发动机护环6上(吸盘7吸附固定于发动机护环的检测表面上)，阵列涡流探头3进行轴向和周向扫查；阵列涡流探头3每次扫查覆盖面积应大于有效检测范围的15％。
76.步骤e、检验发动机护环时，保持步骤b的扫查频率不变且提高增益(提高10db)，以固定扫查方向扫查发动机护环，记录缺陷信号幅值大于要求孔径的(φ1.5)缺陷孔的缺陷信号幅值的缺陷；
77.检测时，手持阵列涡流探头3先进行轴向检测，将阵列涡流探头3沿滑杆53轴向移动，检测时应保证阵列涡流探头3和检测表面良好吻合，移动速度不大于150mm/s。轴向检测完成后，沿周向移动滑轨51，移动距离为探头宽度的85％，保证周向上每次检测区域有15％的覆盖，然后再进行轴向检测。
78.重复上述动作对发动机护环进行检测，保证检测区域覆盖整个护环外表面，以完成整个护环的检测。
79.步骤f、缺陷评定：出现以下缺陷则检验结论为不合格：缺陷信号幅值大于要求孔径的(φ1.5)缺陷孔的缺陷信号幅值；缺陷相位与要求孔径的(φ1.5)缺陷孔相位相差大于30
°
(以最小角度计算如0
°
与359
°
相位相差为1
°
)；出现裂纹；
80.步骤g、阵列涡流检验结论为不合格时，记录缺陷的阻抗图、c扫描图及缺陷的位置。
81.由上所述，本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置及检测方法具有如下有益效果：
82.本发明的发电机护环阵列涡流检测用吸附式扫查装置中，支撑架、滑动结构和探头夹持装置配合，辅助阵列涡流探头扫查检测，使阵列涡流探头能紧贴发动机护环的检测表面且编码器紧挨护环外表面，避免了因手抖、扫查路线偏移等问题导致检测数据上的缺陷位置与实际缺陷位置存在偏差，使扫查数据位置与实际位置精准对应，对缺陷位置进行
精准定位定量，便于对发电机护环的使用状况和安全性能进行相应的评估；本发明的基于阵列涡流的发电机护环检测装置为半自动式，现场安装和操作比较方便，检测效率高；使用本发明检测不需要去除表面绝缘漆层，不对漆层进行破坏，渗透和超声相控阵检测需要去除表面漆层；使用本发明进行检测，既可以代替渗透检测，又可以避免传统涡流的弊端，保证检测数据与实际检测位置的对应关系，实现发电机护环的高效安全可靠检测。
83.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。