一种基于涡流检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹检测系统及方法

技术领域

本发明属于新能源领域无损检测技术领域，涉及一种基于涡流检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹检测系统及方法。

背景技术

随着风机单机容量的增大，风电机组的叶片也越来越长，变桨轴承和偏航轴承所承受的载荷也相应增大，造成其轴承轮齿部位承受了更大的交变载荷，加上其长期受湿度大、昼夜温差变化大以及夏热冬冷等恶劣环境的影响，所以风机轴承齿轮副在啮合传递运行时，经常在齿槽边缘处产生裂纹而导致轴承断裂。风机轴承轮齿在制造过程中多采用磁粉检测，在役风机机组的轴承齿槽因结构和空间的限制，磁粉检测难以实施，加上磁粉检测对表面要求极高，检测效率低、耗时长以及检测结果难易保存归档等因素限制了对轮齿全方位的检测，目前在役风机轴承齿槽的只能被迫用目视检查的方式，局限性很大，只能发现外在或表面瑕疵的缺陷，且容易受检测人员的人为因素影响，难易发现齿槽边缘处危害性极大的表面或近表面裂纹。涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，具有容易实施、检测速度快、对表面及近表面缺陷非常敏感、无需除去表面涂层及油脂等优点，可快速有效地判定其缺陷，有助于对轴承轮齿的状态进行检测及评估，由于轴承轮齿的结构限制，涡流检测时只能才用放置式探头进行检测，常规放置式探头移动扫查轴承齿槽时，探头与轴承齿槽的间距无法保持不变，这种因间距变化引起探头线圈阻抗变化的现象为“提离效应”，其次，常规放置式探头在接近待检齿槽的边缘时，会发生“边缘效应”，即涡流的流向会发生畸形变化，不能有效的显示检测信号，“提离效应”和“边缘效应”对检测结果的可靠性、一致性和判断的正确性影响很大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于涡流检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹检测系统及方法，该系统及方法能够对在役风机轴承齿槽边缘裂纹，且检测结果的可靠性、一致性及准确性较高。

为达到上述目的，本发明所述的用于检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹的检测系统包括涡流检测仪、对比试块及涡流探头；

对比试块上设置有若干轮齿，相邻轮齿之间形成齿槽，齿槽上设置有第一矩形线槽及第二矩形线槽；涡流探头包括检测模块及两组涡流线圈，两组涡流线圈均包括2个激励线圈及1个检测线圈，检测模块为与齿槽相适应的凸面，检测线圈位于两个激励线圈之间，2组涡流线圈的上端面上均设置有磁片，2组涡流线圈对称设置在检测模块的两侧，两组涡流线圈与涡流检测仪相连接。

轮齿的数量为3个，齿槽的数量为2个。

第一矩形线槽及第二矩形线槽分别位于齿槽的槽底及齿槽的0.5弧度位置处。

第一矩形线槽及第二矩形线槽的长度均为5mm，宽度均为0.2mm，深度均为0.5mm。

第一矩形线槽及第二矩形线槽位于对比试块的同侧，第一矩形线槽及第二矩形线槽紧贴齿槽的端面呈轴向设置。

激励线圈与检测线圈的缠绕方向相反，激励线圈及检测线圈的线圈材质均为铜丝，激励线圈的外直径、内直径、轴向高度和线径均大于检测线圈的外直径、内直径、轴向高度和线径，激励线圈的线圈匝数小于检测线圈的线圈匝数。

磁片的面积大于两组涡流线圈上端面的面积之和。

本发明所述的用于检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹的检测方法包括以下步骤：

先将涡流探头放置在齿槽的位置处，再将涡流探头放置在第一矩形线槽上，调校涡流检测仪，获得相位角及dB值，命名为检测工艺一，保存至涡流检测仪中某一通道中；

将涡流探头旋转90°，再将涡流探头放置在第二矩形线槽上，调校涡流检测仪，获得相位角及dB值，命名为检测工艺二，保存至涡流检测仪中的另一通道中；

利用检测工艺一及检测工艺二对待检在役风机轴承轮齿进行检测。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于涡流检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹检测系统及方法在具体操作时，针对在役风机轴承齿槽边缘裂纹，专门设计对比试块及涡流探头，其中，对比试块上设置有若干轮齿，相邻轮齿之间形成齿槽，检测模块为与齿槽贴合的凸面形状，涡流探头内设置两组涡流线圈，两组涡流线圈包括2个激励线圈和1个检测线圈，在检测时，将涡流探头分别贴合在第一矩形线槽及第二矩形线槽上，调校涡流检测仪，获得合适的检测工艺，然后利用获得的检测工艺对在役风机轴承轮齿边缘裂纹进行检测；通过在对比试块上轮齿更易开裂位置处设置更能接近裂纹特征的矩形线槽，有效的克服“提离效应”和减少“边缘”效应的影响，本发明可使用同一探头实现对风机轴承齿槽边缘任意方向裂纹的检测，提高检测可靠性和准确性，同时提高检测效率。

附图说明

图1为本发明中对比试块的整体结构示意图；

图2为本发明中涡流探头的整体结构示意图；

图3为本发明中涡流探头的截面图；

图4为检测轴承齿槽槽底处边缘裂纹示意图；

图5为检测轴承齿槽0.5弧度处边缘裂纹示意图。

其中，1为对比试块、2为涡流探头、3为轮齿、4为齿槽、5-1为第一矩形线槽、5-2为第二矩形线槽、6为检测模块、7为涡流线圈、8为磁片、9为激励线圈、10为检测线圈、11为涡流检测仪。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1、图2、图3、图4及图5，本发明所述的用于检测在役风机轴承齿槽边缘裂纹的检测系统包括对比试块1及涡流探头2，对比试块1上设置有若干轮齿3，相邻轮齿3之间形成齿槽4，齿槽4上设置有第一矩形线槽5-1及第二矩形线槽5-2；涡流探头2包括检测模块6、涡流线圈7及磁片8，涡流线圈7包括激励线圈9及检测线圈10，轮齿3的数量为3个，齿槽4的数量为2个，第一矩形线槽5-1及第二矩形线槽5-2分别位于齿槽4的槽底及齿槽4的0.5弧度位置处，第一矩形线槽5-1及第二矩形线槽5-2的长度均为5mm、宽度均为0.2mm、深度均为0.5mm，第一矩形线槽5-1和第二矩形线槽5-2位于对比试块1的同侧，第一矩形线槽5-1及第二矩形线槽5-2紧贴齿槽4的端面呈轴向设置；对比试块1与被检测风机轴承的形状和材质相同，检测模块6为与齿槽4相适应的凸面，涡流线圈7为2组，每组涡流线圈7均包括2个激励线圈9及1个检测线圈10，检测线圈10位于两个激励线圈9之间，激励线圈9与检测线圈10的缠绕方向相反，激励线圈9及检测线圈10的线圈材质均为铜丝，激励线圈9的外直径、内直径、轴向高度和线径均大于检测线圈10的外直径、内直径、轴向高度和线径，激励线圈9的线圈匝数小于检测线圈10的线圈匝数，2组涡流线圈7的上端面上均设置有磁片8，磁片8的面积大于涡流线圈7上端面的面积之和，2组涡流线圈7对称设置在检测模块6的两侧。

将涡流探头2与涡流检测仪11相连接，先将涡流探头2放置在齿槽4的位置处，以平衡涡流仪参数，用于调节零点，然后再将涡流探头2放置在第一矩形线槽5-1上，调校涡流检测仪11，获得合适的相位角及dB值，命名为检测工艺一，保存至涡流检测仪11中某一通道中；利用检测工艺一即可检出风机轴承齿槽槽底处长×宽×深不小于5×0.2×0.5的边缘裂纹。

将涡流探头2与涡流检测仪11相连接，涡流探头2旋转90°后放置在齿槽4的位置处，以平衡涡流仪参数，用于调节零点，然后再将涡流探头2放置在第二矩形线槽5-2上，调校涡流检测仪11，获得合适的相位角及dB值，命名为检测工艺二，保存至涡流检测仪11中的另一通道中；利用检测工艺二即可检出风机轴承齿槽0.5弧度处长×宽×深不小于5×0.2×0.5的边缘裂纹。