[發明專利]一種壓氣機動葉片背弧面葉根超聲檢測專用工裝及方法

在審

• 申請號: 202011315170.0
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112415094A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 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: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/24;G01N29/265;G01N29/28;F04D27/00
• 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

本發明公開了一種壓氣機動葉片背弧面葉根超聲檢測專用工裝及方法，包括主體支架、轉向器、探頭夾持模塊、底部驅動模塊、前端滑動模塊。轉向器位于主體支架中部，與主體支架采用導軌連接，底部驅動模塊和前端滑動模塊與主體支架采用轉軸連接，探頭夾持模塊與轉向器采用螺柱連接。本發明可在機組臨停期間進行壓氣機動葉片背弧面葉根全自動化超聲檢測，具備記錄探頭位置信息生成C掃描圖像，保持探頭前端與葉根平臺距離恒定和探頭耦合力度一致，以及可控制探頭在三維平面旋轉，具備檢測有不同取向角度的葉根裂紋的能力，檢測結果精確度高、穩定性好。

技術領域

本發明屬于超聲無損檢測技術領域，具體是一種壓氣機動葉片背弧面葉根超聲檢測專用工裝及方法。

背景技術

壓氣機動葉片是壓氣機對燃氣輪機進口氣體做功的核心部件，由葉身和葉根兩部分組成，葉身是葉片與氣流相互作用的部分，葉根是葉片裝配到轉子輪盤槽的部分，一般采用燕尾型葉根。壓氣機動葉片作為旋轉機械在服役過程中經受復雜的交變應力，易在燕尾型葉根背弧面和內弧面變截面位置萌生裂紋缺陷，嚴重影響機組的安全穩定運行。因此，為保證燃氣輪機壓氣機動葉片安全的可靠性，定期對壓氣機動葉片葉根進行無損檢測非常必要。特別是在動葉片不拆卸的檢修狀態下，實現內弧面和背弧面葉根裂紋缺陷的有效檢測成為當下燃機運維技術研發人員關注的重點。

超聲檢測具有不易受部件形狀尺寸限制、現場適應性強、裝置設備操作簡單、對人體無潛在傷害，且檢測結果準確度高、重復性好等優點，非常適合復雜結構部件現場不拆卸原位檢測。但由于壓氣機動葉片背弧面為大曲率變截面結構，背弧面葉根平臺寬度最小處僅為2mm左右，不具備放置微型相控陣超聲線陣列縱波直探頭從平臺垂直向下檢測的條件，可采用微型相控陣超聲線陣列斜探頭從動葉片葉身內弧面耦合，聲波斜向經過葉身向背弧面葉根傳播，實現背弧面葉根變截面位置裂紋缺陷的有效檢測。由于葉身內弧面為變截面曲面結構，采用手動掃查無法控制掃查路徑的一致性和耦合力的均勻性，難以保證檢測結果的可靠性和重復性。國外相關公司開發了動葉片背弧面葉根超聲檢測掃查工裝(專利號：US8365584B1)，但該工裝在現場實際使用時存在以下方面局限：1、不具備工裝行程位置顯示功能，無法實時得到探頭在動葉片進氣邊到出氣邊方向的具體位置數據，無法生成超聲C掃描圖，難以進行裂紋缺陷的長度精確測量；2、工裝前端缺乏與葉根平臺的定位和滑動裝置，僅靠探頭楔塊前端定位存在倒圓滑動導致的定位不準確、楔塊夾持孔易損壞等問題；3、該工裝與葉片葉身接觸的3條支腿為固定結構，掃查時需與葉片進行剛性摩擦，支腿頭部設置的低摩擦塑料帽會導致工裝吸力減小，影響探頭的耦合力和檢測可靠性；4、不具備全自動檢測能力，需依靠操縱桿手動進行推拉掃查，耗費大量人力時間；專利(US7302851B2)設計了一種動葉片背弧面葉根超聲檢測全自動化檢測工裝，但該工裝為直線絲杠模組結構，存在以下方面局限：1、絲杠為直線結構，即探頭行程為直線，而動葉片內弧面為變截面曲面結構，掃查器至葉身距離隨位置變化而變化，壓緊探頭的彈簧的彈力會受距離影響而變化，導致探頭的耦合力不均勻，嚴重影響回波信號的一致性和可靠性。另外，背弧面葉根平臺為弧形結構，探頭掃查時需控制探頭與平臺的距離為一恒定值，直線行程難以滿足上述技術要求；2、探頭僅實現在兩個平面維度移動，不具備在三維平面內調整的能力，對于有一定角度取向的裂紋缺陷，其檢測靈敏度大大下降；3、工裝需借助相鄰葉片的背弧面進行定位，未在葉片進、出氣邊對工裝進行固定，使用時工裝易產生軸向位移，影響檢測可靠性。同時，工裝尺寸較大，現場檢測工裝拆裝進出較繁瑣；專利(US7654143B2)設計了一種動葉片背弧面葉根超聲檢測工裝，該工裝采用鉸鏈結構在葉片進、出氣邊進行固定，克服了工裝易產生軸向位移的缺陷，但該結構每檢1個葉片即需拆裝1次工裝和轉子盤車1次，檢測效率較低。同時該工裝為導軌結構，探頭行程也為直線，同樣存在專利2中的局限性。另外，該工裝也不具備探頭在三維平面內旋轉的功能。

發明內容