[發明專利]一種基于超聲的發電機端部齒根裂紋識別方法

有效

• 申請號: 202210538276.X
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114858920B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 冉毅;蘇振;王勇;馬軍;劉清;張澤巖;何自勇
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/14;G01N29/24;G01S15/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 彭紅艷

本發明涉及超聲無損檢測技術領域，特別是涉及一種基于超聲的發電機端部齒根裂紋識別方法，利用不同測點下回波特征的差異性，提取尾波信號，利用尾波指標并建立尾波能量變化曲線，判斷變化曲線是否發生突變并穩定下來，若是，則判斷小齒存在裂紋，若否，則判斷沒有裂紋。通過本識別方法，能有效解決需預先知道裂紋方向才能進行識別的問題，克服了現有相控陣檢測僅適用于大尺寸裂紋檢測的局限，能夠很好的解決雙層結構對裂紋檢測的影響，降低了檢測成本，提高了裂紋檢出效率和精度。

技術領域

本發明涉及超聲無損檢測技術領域，特別是涉及一種基于超聲的發電機端部齒根裂紋識別方法。

背景技術

大型汽輪發電機運行時，其轉子由于具有較高的線速度從而產生極大的離心力，因而通常采用護環以極大的壓應力箍在轉子小齒外圍，以抵抗高速運行中的離心應力。由于發電機轉子頻繁啟停、變工況運行，從而產生交變應力作用，極易誘發小齒根部薄弱部位的疲勞裂紋。實際運行中，由于轉子小齒疲勞裂紋誘導的完全斷裂，因與護環、端頭槽楔、轉軸等相互碰磨，產生金屬粉末，引起轉子發生匝間短路故障。如果小齒斷裂過多，則會造成護環與轉軸搭接面之間的有效配合面積減小，造成護環發生周向位移，進而誘發機組運行的重大故障。所以轉子小齒的早期裂紋檢測已經成為定期檢測的重要內容。

由于發電機護環-小齒雙層結構引入的強聲衰減效應、多界面反射現象和被測材料均采用非磁性材料，目前市面上常用的無損檢測方法，包括滲透法、磁粉法和射線法，都難以適用于發電機轉子小齒的檢測。此外，也可采用將轉子從定子膛內抽出后，熱拔取出轉子護環，通過目視以及著色探傷的方式對轉子小齒進行檢測，檢查有無裂紋，但該方法無法實現在役檢測。

現有技術中，提出了公開號為CN101413924，公開日為2009年04月22日的中國發明專利文件，來解決上述存在的技術問題，該專利文獻所公開的技術方案如下：用于檢測發電機轉子齒中的裂縫的方法和設備。該方法是非破壞性測試大功率發電機轉子的方法，包括步驟：提供多個超聲脈沖回波換能器，設置成陣列并且定位和排列成提供一系列用于齒幾何形狀的不同檢查角度；在轉子齒之上定位陣列；激發所述多個超聲脈沖回波換能器中的至少一個，以產生傳送波束來探詢齒內側上的楔角；和調節從所述多個超聲脈沖回波換能器中的至少一個獲取的數據以捕獲來自齒內的缺陷的反射。

現有技術中，提出了公開號為CN112154323A，公開日為2020年12月29?日的中國發明專利文件，來解決上述存在的技術問題，該專利文獻所公開的技術方案如下：轉子齒部裂紋檢查方法，在將裂紋相對于橫穿齒部肩部并與齒部的徑向正交的基準線的產生角度設為α時，將相控陣探頭預先設置于被推定為與該產生角度α正交的方向上的保持環的外周面的位置，并對從相控陣探頭發射的超聲波束進行扇形掃描，由此來檢查齒部肩部有無裂紋產生。

上述超聲法檢測的技術方案在實際使用過程中，會出現以下問題：

超聲波入射到護環-小齒雙層結構和高衰減材料會表現出復雜的多邊界反射行為，從而導致裂紋難以準確識別。現有的超聲相控陣檢測方法需要事先知道裂紋的擴展角度，然后在裂紋法向量與發電機護環表面交點處進行扇形掃描，從而根據超聲測距原理進行定性分析，此方法對于大尺寸裂紋的檢出率較高，而微裂紋的敏感性較弱，并且相控陣設備價格昂貴。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于超聲的發電機端部齒根裂紋識別方法，能有效解決需預先知道裂紋方向才能進行識別的問題，克服了現有相控陣檢測僅適用于大尺寸裂紋檢測的局限，能夠很好的解決雙層結構對裂紋檢測的影響，降低了檢測成本，提高了裂紋檢出效率和精度。

本發明是通過采用下述技術方案實現的：

一種基于超聲的發電機端部齒根裂紋識別方法，其特征在于：包括以下步驟：