一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置及方法

技术领域

本发明属于涡流无损检测技术领域，具体是一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置及方法。

背景技术

压气机叶片是燃气轮机的核心部件之一，其在服役过程中须经受复杂的循环应力作用，极易在叶片典型部位产生裂纹缺陷，其中叶身与叶根倒圆是裂纹高发区域之一，国内已有多起压气机叶片在该区域产生裂纹后在运行中叶片突然断裂而导致燃气轮机损伤的重大故障。因此，对在役压气机叶片质量与健康状况的监督检查是燃气轮机日常运行维护和各等级检修时必不可少的内容之一。目前，一般采用荧光渗透法或超声法进行压气机叶片叶身检测，荧光渗透法对叶身表面清洁度要求较高，检测干扰因素较多，且只能检测表面开口宽度较大的裂纹。超声法具有现场适应性强、检测结果准确度高、重复性好等优点，是压气机叶片叶身检测的优选可靠方法，但在检测叶片叶身和叶根倒圆区域时由于叶根平台倒角回波信号与该区域的裂纹回波信号声程较接近，极易造成该区域裂纹信号的漏检或误判。阵列涡流是一种新型涡流检测技术，通过涡流检测线圈结构的特殊设计，并借助于计算化涡流模块的强大分析、计算及后处理功能，实现对部件的快速、有效检测。其主要优点表现为：(1)检测线圈尺寸较大，扫查覆盖区域大；(2)检测线圈由多个独立的线圈排列而成，对于不同方向的线性缺陷具有一致的检测灵敏度；(3)根据被检测部件的尺寸和型面进行探头外形定制设计，可直接与被检部件形成良好的电磁耦合，大幅降低提离效应的干扰。

因此，开发一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置及方法，克服目前采用超声法检测该区域时存在的平台倒角回波易与该区域裂纹缺陷回波混淆的局限性，可在机组临停或检修期间进行压气机叶片叶身与叶根倒圆裂纹缺陷的准确检测，避免该区域裂纹缺陷的漏检或误判是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前采用超声法检测燃气轮机压气机叶片叶身和叶根倒圆时平台倒角回波易与该区域裂纹缺陷回波混淆，造成该区域裂纹缺陷的漏检或误判的局限性，提供了一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置及方法，该装置及方法简单易操作，可在机组临停或检修期间进行压气机叶片叶身与叶根倒圆裂纹缺陷的准确、高效、可靠检测，为机组的安全稳定运行提供技术保障。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置，包括主支架、支撑杆、滑动轮和探头；主支架包括上支架、下支架和旋转体，支撑杆包括圆柱杆、螺母和弹簧，包括上旋转轮、下旋转轮、上轮框和下轮框；

上支架和下支架通过旋转体连接，上支架与上轮框连接，下支架与下轮框连接，圆柱杆一端与探头连接，另一端外套有弹簧后穿于旋转体中，并与螺母螺纹连接，探头带有仿形体。

本发明进一步的改进在于，旋转体包括转轴，以及套装在转轴上的旋转套，上支架和下支架分别与旋转套连接。

本发明进一步的改进在于，旋转套和转轴均设置有角度刻度。

本发明进一步的改进在于，每个旋转套周向上设置有旋转定位螺栓，至少有一个旋转套周向上设置有外接螺栓，且外接螺栓为圆柱外螺纹结构，用于外接操纵杆。

本发明进一步的改进在于，所述旋转体的旋转套和转轴采用螺栓定位。

本发明进一步的改进在于，所述圆柱杆穿于旋转体的转轴圆孔中，设置有旋转限位孔。

本发明进一步的改进在于，上旋转轮和下旋转轮均为磁性轮，下旋转轮为带有万向关节的万向轮结构。

本发明进一步的改进在于，所述上旋转轮为双磁性轮，下旋转轮为单磁性轮，上轮框和下轮框均可调节旋转轮高度，采用定位螺栓定位。

本发明进一步的改进在于，探头还包括柔性阵列涡流探头和液体囊，探头的仿形体为与叶身和叶根倒圆形状仿形设计，液体囊夹层连接于仿形体和柔性阵列涡流探头之间，且所述柔性阵列涡流探头为线圈面阵列涡流探头，线圈数不少于64。

一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测方法，该方法基于所述的一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置，包括以下步骤：

第一步：将探头安装于支撑杆上，支撑杆安装于主支架内，将上旋转轮与叶身磁性连接，将下旋转轮与叶根平台磁性连接；

第二步：依据所检叶片尺寸调节上轮框和下轮框高度使探头的仿形体与叶身和叶根倒圆紧密贴合；

第三步：将探头接入阵列涡流检测仪主机中，手动推动主支架，从进气边向出气边缓慢扫查，同步观察主机涡流阻抗信号特征；

第四步：如在机组临停期间执行检测，可外接操纵杆，通过操纵杆推动装置沿进气边向出气边扫查。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置及方法，该装置及方法简单易操作，可在机组临停或检修期间进行燃气轮机压气机叶片叶身与叶根倒圆裂纹缺陷的准确、高效、可靠检测，避免了采用超声法检测该区域时存在的平台倒角回波易与该区域裂纹缺陷回波混淆，造成该区域裂纹缺陷的漏检或误判的局限性，为机组的安全稳定运行提供技术保障。

附图说明

图1是本发明一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置的正视图。

图2是本发明一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置的前视图。

图3是本发明一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置中探头的局部图。

附图标记说明：

1、主支架，2、支撑杆，3、滑动轮，4、探头；

101、上支架，102、下支架，103、旋转体，104、外接螺栓，105、旋转套，106、转轴，107、角度刻度，108、旋转定位螺栓；201、圆柱杆，202、螺母，203、弹簧，204、旋转限位孔；301、上旋转轮，302、下旋转轮，303、上轮框，304、下轮框，305、定位螺柱，306、万向关节；401、柔性阵列涡流探头，402、液体囊，403、仿形体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合参照附图，对本发明进一步详细说明。

参照附图1、附图2和附图3，本发明提供的一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测装置，包括主支架1、支撑杆2、滑动轮3和探头4。

主支架1包括上支架101、下支架102、旋转体103、外接螺栓104；支撑杆2包括圆柱杆201、螺母202、弹簧203和旋转限位孔204；滑动轮3包括上旋转轮301、下旋转轮302、上轮框303和下轮框304；探头4包括柔性阵列涡流探头401、液体囊402和仿形体403。其中，上支架101和下支架102通过旋转体103连接，上支架101与上轮框303连接，下支架102与下轮框304连接，上旋转轮301和下旋转轮302均为磁性轮，磁性轮设计可实现装置与叶片叶身和叶根的紧密贴合，保证阵列涡流探头401与被检测区域的紧密贴合。下旋转轮302为带有万向关节306的万向轮结构，万向轮设计可实现装置的扫查轨迹与叶身部位的上旋转轮301行程轨迹一致，避免受下旋转轮302的移动干扰而导致的扫查路径偏离。圆柱杆201一端与探头4连接，另一端外套弹簧203后穿于旋转体103中，弹簧设计可实现阵列涡流探头的弹性伸缩，保证耦合的稳定性和检测结果的可靠性。旋转体103包括旋转套105和转轴106，每个旋转套105周向上设置有旋转定位螺栓108，至少有一个旋转套105周向上设置有外接螺栓104，且外接螺栓104为圆柱外螺纹结构，用于外接操纵杆，旋转套105和转轴106均设置角度刻度107，旋转体设计可实现探头在扫查平面的转动，使该装置可适应不同尺寸规格的压气机叶片叶身与叶根倒圆的检测，角度刻度设计可实现检测参数的稳定化并便于编制工艺规程。探头4的仿形体403为与叶身和叶根倒圆形状仿形设计，液体囊402夹层连接于仿形体403和柔性阵列涡流探头401之间，柔性-仿形体-液体囊设计避免了因从进气边到出气边倒圆轮廓变化或扫查时装置轻微晃动导致的探头与倒圆区耦合不紧密而出现的检测信号不稳定的问题。

所述圆柱杆201穿于旋转体103的转轴106圆孔中，设置旋转限位孔204，限位孔设计可实现探头在检测面垂直轴上的小幅度旋转，保证扫查过程中探头与被检区域的紧密耦合，同时，不出现大幅度旋转导致的探头失位或滑出扫查路径的问题。

所述上旋转轮301为双磁性轮，下旋转轮302为单磁性轮，单-双磁性轮设计利用了三角稳定原理，可实现装置的稳定不晃动。上轮框303和下轮框304均可调节旋转轮高度，采用定位螺栓305定位，可调节高度设计保证该装置可适应不同尺寸的压气机叶片叶身和叶根倒圆检测。

所述柔性阵列涡流探头401为线圈面阵列涡流探头，线圈数不少于64，面阵列涡流设计可实现不同取向裂纹缺陷的有效检测，64线圈可保证倒圆区裂纹缺陷的全覆盖，既提高检测效率，又保证检测结果可靠性。

本发明提供的一种压气机叶片叶身与叶根倒圆阵列涡流检测方法，包括以下步骤：

第一步：将探头4安装于支撑杆2上，支撑杆2安装于主支架1内，将上旋转轮301与叶身磁性连接，将下旋转轮302与叶根平台磁性连接；

第二步：依据所检叶片尺寸调节上轮框303和下轮框304高度使探头4的仿形体403与叶身和叶根倒圆紧密贴合；

第三步：将探头4接入阵列涡流检测仪主机中，手动推动主支架1，从进气边向出气边缓慢扫查，同步观察主机涡流阻抗信号特征；

第四步：如在机组临停期间执行检测，可外接操纵杆，在进气蜗壳内将操纵杆绕过IGV叶片推动装置对压气机第一级动叶片沿进气边向出气边扫查。

所述主支架1的外接螺栓104为圆柱外螺纹结构，用于外接操纵杆。

所述旋转体103的旋转套105和转轴106采用螺栓定位。

上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。