[發明專利]汽輪機葉片菌型根部超聲成像檢測方法及相控陣換能裝置

有效

• 申請號: 201310007762.X
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103018334A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 楊旭;汪毅;李世濤
• 申請（專利權）人: 河南省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/22
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明涉及一種超聲成像檢測方法及相控陣換能裝置，尤其涉及一種汽輪機葉片菌型根部超聲成像檢測方法及相控陣換能裝置。

背景技術

目前,汽輪機轉子葉片作為重要的受監金屬部件，除了承受巨大的交變應力和扭矩之外，還要承受高溫高速汽體的沖擊，葉片菌型根部是葉片與輪緣相連接的部分，為了保證在任何運行條件下葉片都能牢靠地固定在葉輪上，葉片菌型根部埋藏在葉輪內部。若葉片菌型根部存在缺陷而不能及時發現，將會葉片在轉動過程中出現飛脫現象，造成嚴重的生產事故。因此，對葉片菌型根部進行預防性檢查是消除設備隱患、確保機組安全運行的重要手段。

葉片菌型根部在超超臨界發電機組中大量應用，以某600MW發電機組汽輪機為例，其高壓轉子二級動葉片、中壓轉子末三級動葉片和低壓轉子前五級動葉片均為葉片菌型根部。葉片菌型根部的形狀如圖1所示，其中，D1為75mm，D2為45.5mm，D3為17mm，D4為25mm，D5為33.5mm，夾角A為24.8°。葉片菌型根部結構復雜，應力集中部位較多，缺陷多存在于菌型齒弧面部位。目前的現有技術中，對葉片菌型根部檢測多采用常規超聲檢測，常規超聲檢測主要采用縱波、橫波的一次脈沖反射法，僅能檢測到葉片菌型根部第一齒弧面位置，其余部分幾乎全部處于失檢狀態。并且，檢測過程中存在干擾因素多的缺點，對檢測人員要求很高，檢測準確性不佳。

發明內容

本發明的目的是提供一種汽輪機葉片菌型根部超聲成像檢測方法及相控陣換能裝置，具有良好的聲束可達性，能夠對復雜幾何形狀的葉片菌型根部進行全面準確地成像檢查。

本發明采用下述技術方案：

一種汽輪機葉片菌型根部超聲成像檢測方法，包括以下步驟

A：選用具備成像功能的相控陣檢測儀與相控陣換能器連接，所述的相控陣換能器中心頻率為5MHz-10MHz，陣元數目為16-32個，陣元間距為0.5mm-1mm，陣元長度為8mm-10mm，由矩形壓電陶瓷晶片構成的陣元以線性形式在平行于換能器基體寬度方向布局，嵌于相控陣換能器基體內，偏轉角范圍為15°-75°；

B：在葉片菌型根部進汽側肩臺與出汽側肩臺部位刷涂耦合劑；

C：將相控陣換能器固定在第一楔塊上，在葉片菌型根部進汽側肩臺和出汽側肩臺對葉片菌型根部進行扇形掃查，以葉片菌型根部的第一槽前側圓弧面、第一齒后側圓弧面和第二槽前側圓弧面的反射回波為特征回波進行定位，所述的第一楔塊底部前切割角為24.8°；將相控陣換能器固定在第二楔塊上，在葉片菌型根部出汽側肩臺和出汽側肩臺對葉片菌型根部進行扇形掃查，以葉片菌型根部的第三槽前弧面、第三齒端面和葉片菌型根部端面的反射回波為特征回波進行定位，所述的第二楔塊底部后切割角為24.8°，所述的第一楔塊和第二楔塊采用有機玻璃或聚丙乙烯制成，內部聲速為2337m/s；

D：利用相控陣換能器將采集到的反射聲波信號轉換成電信號，送入相控陣檢測儀保存成像，并判讀缺陷信息；

E:對受檢葉片菌型根部進行質量評定并記錄。

所述的C步驟中，按照預設的順序依次激發陣元晶片，形成扇形掃查，扇形掃查起始角度為15°-45°，終止角度為60°-75°。

所述的C步驟中，扇形掃查時，扇形掃查起始角度為30°，終止角度為70°。

所述的D步驟中，利用相控陣換能器將采集到的反射聲波信號轉換成電信號，送入相控陣檢測儀保存成像，調取葉片菌型根部工件輪廓圖，調節工件圖形尺寸，使工件圖形相應位置對應至反射波位置，反射波即可視為實際反射，同時調整第一齒弧面反射波高至滿屏80%，掃差靈敏度為基準反射波增益10dB，通過最終生產的圖像判讀缺陷信息。

所述的第一楔塊和第二楔塊順聲束方向設置有消聲橡膠，消聲橡膠以鋸齒方式與第一楔塊和第二楔塊本體結合，第一楔塊和第二楔塊通過螺紋孔與換能器螺栓連接。

所述的相控陣檢測儀工作頻率范圍為1MHz-10MHz，水平線性誤差不大于2%，垂直線性誤差不大于8%。

所述的相控陣換能器為倒T形，長28mm，寬15mm，高24mm。