[發明專利]一種燃機壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202011312243.0
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112285161B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 李永君;肖俊峰;高斯峰;張炯;唐文書;南晴;高松
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72;G01N29/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種燃機壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測裝置及方法，包括仿形基座、行程模塊、超聲槍、紅外熱像儀、采集系統。其中仿形基座與行程模塊的Z軸導軌連接，超聲槍和紅外熱像儀均與行程模塊的Y軸連接，內弧面仿形體和背弧面仿形體內部為變截面曲面結構，與動葉片葉身形狀完全吻合。該方法包括：安裝仿形基座；調節導軌位置，將超聲槍與所檢葉片接觸；給超聲槍施加預緊力；啟動超聲槍和紅外熱像儀開始檢測，采集數據。本發明可在機組臨停或檢修期間進行壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測，該裝置及方法簡單易操作，與葉片結構耦合性好，可實現葉片裂紋缺陷的快速、有效檢測，為機組的安全穩定運行提供技術保障。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，具體是一種燃機壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測裝置及方法。

背景技術

壓氣機葉片是燃氣輪機的核心部件之一，其在服役過程中須經受復雜的循環應力作用，極易在葉身典型部位(如近出氣邊、葉身與葉根倒圓處、背弧面中部、葉頂等)產生裂紋缺陷，嚴重影響機組的安全穩定運行。目前，國內已發生過多起因壓氣機葉片在運行中突然斷裂而導致燃氣輪機損傷的重大故障。因此，對在役壓氣機葉片的質量與健康狀況的判斷，需要通過細致有效的檢測來提供技術參考依據。目前，一般采用熒光滲透或超聲檢測的方法進行壓氣機葉片葉身檢測。熒光滲透對葉身表面清潔度要求較高，檢測干擾因素較多，且只能檢測表面開口寬度較大的裂紋。超聲法具有現場適應性強、檢測結果準確度高、重復性好等優點，是壓氣機葉片葉身檢測的優選可靠方法，但在檢測葉片葉身和葉根倒圓區域時由于葉根平臺倒角回波信號與該區域的裂紋回波信號聲程較接近，極易造成該區域裂紋信號的漏檢或誤判。同時，超聲法需要在同一片葉片上進行多道掃查，檢測時間較長，效率較低。另外，由于超聲檢測需通過波形特征來判斷葉片是否存在裂紋，其檢測技術較復雜，對檢測人員的經驗水平要求較高且檢測結果直觀性較差。超聲紅外熱像技術是一種新型無損檢測技術，其基本原理是利用高強度超聲脈沖激發被測對象內部產生高頻振動，引起缺陷區域產生熱量并傳導至被測對象表面，通過熱像儀捕捉到被測對象表面溫度場變化以實現缺陷檢測。其具有檢測速度快、結果直觀等優點，尤其對于表面垂直取向的窄間隙裂紋缺陷(如疲勞裂紋)具有非常高的檢測靈敏度，非常適合疲勞裂紋高發的燃氣輪機壓氣機葉片的現場快速高效檢測。但該技術需使用超聲槍對被檢對象進行接觸式振動激勵，因此，使用時需配合使用超聲槍固定裝置，但目前公開的固定裝置基本為實驗室使用的臺式結構或簡易的戶外便攜式桿狀結構，均無法在燃氣輪機壓氣機葉片不拆卸的檢修條件下使用，特別是無法用于在機組臨停期間不揭缸體的情況下對壓氣機葉片進行檢測。

發明內容

本發明的目的是針對目前相關裝置及方法無法用于在壓氣機葉片不拆卸的現場檢修條件下對葉片進行有效可靠的超聲紅外熱像檢測的局限性，提供一種燃機壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測裝置及方法，該裝置簡單易操作，與葉片結構耦合性好，可在機組臨停或檢修期間進行壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測，實現葉片裂紋缺陷的快速、有效檢測，為機組的安全穩定運行提供技術保障。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種燃機壓氣機葉片原位超聲紅外熱像檢測裝置，包括仿形基座、行程模塊、超聲槍、紅外熱像儀和采集系統；

仿形基座包括內弧面仿形體、背弧面仿形體、轉軸、螺栓鎖扣和吸力磁鐵；行程模塊包括X軸導軌、Y軸導軌、Z軸導軌、第一支架和第二支架；超聲槍包括依次連接的耦合體、變輻桿、換能器和預緊器；其中仿形基座與行程模塊的Z軸導軌連接，超聲槍和紅外熱像儀分別通過第二支架和第一支架與行程模塊的Y軸導軌連接，內弧面仿形體和背弧面仿形體內部為變截面曲面結構，與動葉片葉身形狀完全吻合，弧面仿形體和背弧面仿形體通過吸力磁鐵設置于所檢葉片葉根平臺上，弧面仿形體和背弧面仿形體的一端通過轉軸連接，另一端通過可拆卸的螺栓鎖扣連接；Y軸導軌能夠沿著Z軸導軌上下移動，X軸導軌能夠沿著Y軸導軌左右移動。

本發明進一步的改進在于，所述螺栓鎖扣為內六角螺栓結構。

本發明進一步的改進在于，吸力磁鐵為手動旋鈕型磁鐵。