一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法
2023-10-11 13:58:44
一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法，包括相控陣探頭及與其連接的相控陣探傷儀，還包括含有刀架和旋轉卡盤的立式車床；相控陣探頭通過支架與刀架連接；旋轉卡盤上安裝有定位件，定位件用於將待檢測法蘭固定在旋轉卡盤上方並使待檢測法蘭的下端面與旋轉卡盤保持一定距離；相控陣探頭通過調整位置可與待檢測法蘭的上、下端面接觸。檢測時，分別進行頂部和底部檢測，相控陣探頭相對待檢測法蘭做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描。本發明對法蘭進行檢測時，檢測結果不易受人為因素影響、檢測效率提高，可以避免漏檢且檢測結果具有可追溯性，尤其適用於風電塔筒用法蘭的內部缺陷檢測。
【專利說明】一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法，尤其涉及風電塔筒用法蘭的檢測。
【背景技術】
[0002]風電塔筒用法蘭技術標準中要求在產品粗加工後進行超聲波檢驗，產品的表面必須機加工到最大粗糙度Ral2.5，以確保在超聲檢驗中聲波耦合良好。
[0003]風電塔筒用法蘭必須使用2-4MHZ的縱波直探頭沿圓周360°進行100%的檢驗，在兩個垂直的表面(從法蘭的四個平面進行檢測，即法蘭內、外圓周面，法蘭上、下連結面)對內部缺陷進行超聲波檢測，其結果要滿足規定的檢驗標準。
[0004]隨著風電的發展，對大兆瓦機組要求越來越高。塔筒和法蘭是支撐機艙的重要部件，對於其安全、可靠性要求也越來越高，由於法蘭尺寸的變化，對於其生產製造過程中的質量控制要求也提高了。
[0005]常規手工超聲波無損檢測操作方便，設備價格較為低廉，這種方式已經應用多年，技術比較成熟，也是目前應用最廣泛的一種方法。但是常規手工超聲波無損檢測存在以下的缺點和不足:
[0006]常用的手工A型脈衝反射法檢測時結果顯示不直觀，檢測結果無直接見證記錄。檢測結論僅僅依靠操作人員當時的評判，事後並不能進行核查。
[0007]對人員檢測水平和經驗要求較高，受人工幹預影響較大，由於儀器精度或操作方法的影響，容易漏檢。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種法蘭缺陷自動檢測裝置及檢測方法，使檢測不易受人為因素影響、檢測效率提高、可以避免漏檢且檢測結果具有可追溯性。
[0009]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0010]一種法蘭缺陷自動檢測裝置，包括相控陣探頭、與相控陣探頭連接的相控陣探傷儀，還包括含有刀架和旋轉卡盤的立式車床；所述相控陣探頭通過支架與立式車床的刀架連接；所述立式車床的旋轉卡盤上安裝有定位件，所述定位件用於將待檢測法蘭固定在旋轉卡盤上方並使待檢測法蘭的下端面與旋轉卡盤保持一定距離；所述相控陣探頭通過調整位置可與待檢測法蘭的上端面及下端面接觸。
[0011]進一步地，所述支架包括法蘭上端面檢測用支架及法蘭下端面檢測用支架；所述法蘭上端面檢測用支架包括導向杆及彈簧，所述相控陣探頭通過導向杆與刀架連接，所述彈簧套在導向杆外周且位於刀架與相控陣探頭中間。
[0012]進一步地，所述定位件包括多個可與待檢測法蘭螺栓孔配合的定位杆，所述定位杆固定安裝在旋轉卡盤上，所述定位件還包括多個夾緊卡件，所述夾緊卡件的下端固定安裝在旋轉卡盤上，夾緊卡件的上端用於對待檢測法蘭的圓周面施加力矩進行定位和夾緊。
[0013]進一步地，所述圓周面為內圓周面，所述力矩為向外的力矩。
[0014]進一步地，所述相控陣探頭與支架、支架與刀架之間為可拆卸連接。
[0015]一種法蘭缺陷自動檢測方法，包括如下步驟:
[0016]A、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭與旋轉的待檢測法蘭上端面接觸，相控陣探頭相對待檢測法蘭做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描；
[0017]B、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭與旋轉的待檢測法蘭下端面接觸，相控陣探頭相對待檢測法蘭做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描。
[0018]進一步地，採用上述的法蘭缺陷自動檢測裝置進行檢測。
[0019]進一步地，檢測時，在所述待檢測法蘭上下端面塗覆耦合劑。
[0020]進一步地，所述待檢測法蘭為風電塔筒用法蘭，所述步驟(A)中，相控陣探頭與待檢測法蘭上端面上靠近內圓周側的位置接觸；所述步驟(B)中，相控陣探頭與待檢測法蘭下端面上靠近外圓周側的位置接觸。
[0021]由於採用上述技術方案，本發明具有如下有益效果:
[0022](I)本發明將相控陣技術應用到法蘭內部缺陷的檢測中，為了確保工件無缺陷，採用了上下端面同時檢測的方法，並設計了相應的檢測裝置，實現了法蘭內部缺陷的自動檢測，與傳統的手工脈衝反射法對比，簡化了檢測工作流程，速檢測速度快、提高了法蘭檢測效率，避免了漏檢、誤檢，成像直觀，且能夠保存檢測記錄，為後期的複查提供了可追溯性的歷史記錄。
[0023](2)支架中彈簧的設置，可以對相控陣探頭施加一個推力，使得相控陣探頭時刻與法蘭表面接觸緊密，避免了相控陣探頭與法蘭之間由於耦合不好而導致信號異常。
[0024](3)本發明的法蘭缺陷自動檢測裝置結構簡單，安裝便捷，操作流程易於掌握，同時克服了某些難進入區域的限制，降低對操作者的技術依賴。
[0025](4)本發明尤其適用於大型風電塔筒用法蘭缺陷的自動檢測，可及時掌握了風電塔筒用法蘭內部情況，為現場製造的檢驗工作提供了依據。
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為法蘭缺陷自動檢測裝置進行頂部檢測時的使用狀態圖；
[0028]圖2為圖1中的B部放大示意圖(定位杆處法蘭頂部檢測)；
[0029]圖3為圖1中的A部放大示意圖(夾緊卡件處頂部檢測)；
[0030]圖4為法蘭缺陷自動檢測裝置進行頂部檢測時的示意圖；
[0031]圖5為圖4中的C部放大示意圖(相控陣探頭的相對移動方向)；
[0032]圖6為頂部檢測範圍示意圖；
[0033]圖7為法蘭缺陷自動檢測裝置進行底部檢測時的使用狀態圖；
[0034]圖8為圖7中的B部放大示意圖(定位杆處法蘭底部檢測)；
[0035]圖9為圖7中的A部放大示意圖(夾緊卡件處底部檢測)；
[0036]圖10為法蘭缺陷自動檢測裝置進行底部檢測時的示意圖；
[0037]圖11為圖10中的C部放大示意圖(相控陣探頭的相對移動方向)；[0038]圖12為底部檢測範圍不意圖。
【具體實施方式】
[0039]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0040]本發明主要是將相控陣技術結合到法蘭的缺陷檢測中，通過大量實驗摸索，設計了可將相控陣技術合理結合到法蘭缺陷檢測中的法蘭缺陷自動檢測裝置，且通過實驗論證，也確定了其可行性。
[0041]相控陣是一種利用先進電子技術，將晶片發射能量進行聚焦，達到能量穿透能力強的現代檢測手段。相控陣探頭由一系列獨立晶片組成，就像是將許多小的常規超聲探頭集成進入一個探頭中。每一個晶片都有自己的接頭、延時電路和數模轉換器，每個晶片在聲學上都是獨立的。通過預先計算好的延時對每個晶片進行激發，以得到所需的波形。
[0042]相控陣技術目前使用常規超聲檢測技術標準。
[0043]如圖1-3所示，本發明的法蘭缺陷自動檢測裝置，包括相控陣探頭5、與相控陣探頭5連接的相控陣探傷儀(圖中未示出)，還包括含有刀架3和旋轉卡盤7的立式車床；相控陣探頭5通過支架與立式車床的刀架3連接；立式車床的旋轉卡盤7上安裝有定位件，定位件可將待檢測法蘭4固定在旋轉卡盤7上方並使待檢測法蘭4的下端面與旋轉卡盤7保持
一定距離。
[0044]使用時，通過移動刀架3調節相控陣探頭5的位置，使其與待檢測法蘭4的上端面接觸進行頂部檢測。旋轉卡盤7低速旋轉時，待檢測法蘭4以相同速度旋轉，相控陣探頭5與法蘭上端面保持緊密接觸，以保持穩定的信號。其中，相控陣探頭5相對於旋轉的待檢測法蘭4的相對移動方向如圖4、5所示。移動過程中，相控陣探頭5記錄待檢測法蘭4內部結構情況，對於缺陷部位則直觀的反映在相控陣探傷儀的屏幕上。
[0045]如圖2、3所示，頂部檢測時用的支架包括導向杆I及彈簧2，導向杆I連接相控陣探頭5與刀架3，彈簧2套在導向杆I外周且位於刀架3與相控陣探頭5中間。通過採用彈簧2，可以保證相控陣探頭5始終與法蘭上端面緊密接觸，得到較好的耦合效果。
[0046]如圖2所示，定位件包括多個可與待檢測法蘭4的螺栓孔配合的定位杆8，本實施例採用8個，定位杆8固定安裝在旋轉卡盤7上。如圖3所示，定位件還包括多個夾緊卡件6，本實施例採用4個，夾緊卡件6的下端固定安裝在旋轉卡盤7上，夾緊卡件6的上端用於對待檢測法蘭4的圓周面施加力矩進行定位和夾緊。本實施例的夾緊卡件6上端位於待檢測法蘭4的內圓周面側，對其施加向外的力矩。
[0047]通過實踐發現，將相控陣探頭5與待檢測法蘭4的上端面接觸進行頂部檢測時，如圖6所示，相控陣掃描範圍已覆蓋大部分區域，其覆蓋範圍為-60°?80°，只有在靠近上端面的-90°?-60°和80°?90°之間的小區域未覆蓋(以-90°?90°為參考的水平方向)，為了確保法蘭無缺陷，還需要在下部檢測上端面附近未覆蓋部位的缺陷。
[0048]為此，如圖7-9所示，本發明的法蘭缺陷自動檢測裝置還包括法蘭下端面檢測用支架9，該自動檢測裝置的其他部分不變。在進行完頂部檢測後，可將法蘭上端面檢測用支架、相控陣探頭5及刀架3拆卸開來，將相控陣探頭5翻轉方向，使其朝向下端面，再通過法蘭下端面檢測用支架9將相控陣探頭5與刀架3連接起來，再調整位置即可。圖7-9的其他部分與圖1-3相同。也可以設置兩套相控陣探頭5，一套與法蘭上端面檢測用支架連接，進行頂部檢測，另一套與法蘭下端面檢測用支架9連接，進行底部檢測，這樣可以避免拆卸。
[0049]進行底部檢測時，相控陣探頭5相對於旋轉的待檢測法蘭4的相對移動方向如圖10、11所示。
[0050]如圖12所示，為底部檢測時的相控陣探頭5的檢測範圍。
[0051]下面對本發明的法蘭缺陷自動檢測方法進行描述，該方法包括:
[0052]A、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭5與旋轉的待檢測法蘭4上端面接觸，相控陣探頭5相對待檢測法蘭4做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描;
[0053]B、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭5與旋轉的待檢測法蘭4下端面接觸，相控陣探頭5相對待檢測法蘭4做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描。
[0054]法蘭在車床上進行粗車，表面光潔度達到檢測要求之後，將待檢測法蘭4安裝到立式車床的旋轉卡盤7上時，具體是通過8個定位杆8插入待檢測法蘭4的螺栓孔內進行定位，同時4個夾緊卡件6貼緊待檢測法蘭4的內圓周面，依次向外施加力矩，利用待檢測法蘭4的內圓面進行定位和夾緊。
[0055]將相控陣探頭5通過支架安裝在刀架3上，緩慢進刀，待接近待檢測法蘭4表面時，減小進給量，在待檢測法蘭4表面塗覆耦合劑。
[0056]開始檢測之前，調整好相控陣探頭5的耦合效果和相控陣探傷儀靈敏度。儀器調整好之後，將旋轉卡盤7調至低速檔，旋轉卡盤7緩慢旋轉，通過旋轉一周，將待檢測法蘭4檢測一圈，相控陣探傷儀記錄相控陣探頭5的掃描情況，當掃描到內部缺陷時，很直觀地從相控陣探傷儀屏幕上識別，並自動保存在相控陣探傷儀內存中。該自動檢測裝置在設置好儀器參數之後，無需人工幹預，可自動對法蘭進行檢測。
[0057]具體檢測過程分為兩部分，第一部分為頂部檢測，第二部分為底部檢測。
[0058]配合圖1-3所示，頂部檢測時，將相控陣探頭5、支架(導向杆I及彈簧2)安裝到刀架3上之後，快速移動刀架3接近待檢測法蘭4上端面IOOmm時，緩慢接近上端面，直至相控陣探頭5接觸法蘭上端面，然後再往下1_，使彈簧2承受一定的預緊力。彈簧2承受預緊力後，對相控陣探頭5施加一個推力，使得相控陣探頭5時刻與法蘭表面接觸緊密，避免了相控陣探頭5與待檢測法蘭之間由於耦合不好而導致信號異常。
[0059]相控陣探頭5安裝好後，對待檢測法蘭4進行預檢測，以獲得穩定信號。確認信號穩定之後，啟動立式車床的旋轉卡盤7，保持每分鐘0.1轉的速度旋轉。相控陣探頭5以扇形進行掃描，約10分鐘左右完成上端面的100%掃描。
[0060]配合圖7-9所示，底部檢測時，將相控陣探頭5倒置，通過法蘭下端面檢測用支架9安裝到刀架3上，然後快速移動刀架5接近外圓50mm時，緩慢接近下端面，直至相控陣探頭5接觸待檢測法蘭4的下端面，調節好接觸鬆緊程度。
[0061]相控陣探頭5安裝好後，對待檢測法蘭4進行預檢測，以獲得穩定信號。確認信號穩定之後，啟動立式車床的旋轉卡盤7，保持每分鐘0.1轉的速度旋轉。相控陣探頭5以扇形進行掃描，約10分鐘左右完成下端面的100%掃描。
[0062]可利用上述自動檢測裝置對風電塔筒用法蘭進行內部缺陷檢測，其中，頂部檢測時，相控陣探頭5與待檢測法蘭4 (風電塔筒用法蘭)上端面上靠近內圓周側的位置接觸；底部檢測時，相控陣探頭5與待檢測法蘭4 (風電塔筒用法蘭)下端面上靠近外圓周側的位置接觸。
[0063]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種法蘭缺陷自動檢測裝置，其特徵在於，包括相控陣探頭、與相控陣探頭連接的相控陣探傷儀，還包括含有刀架和旋轉卡盤的立式車床； 所述相控陣探頭通過支架與立式車床的刀架連接； 所述立式車床的旋轉卡盤上安裝有定位件，所述定位件用於將待檢測法蘭固定在旋轉卡盤上方並使待檢測法蘭的下端面與旋轉卡盤保持一定距離； 所述相控陣探頭通過調整位置可與待檢測法蘭的上端面及下端面接觸。
2.根據權利要求1所述的法蘭缺陷自動檢測裝置，其特徵在於，所述支架包括法蘭上端面檢測用支架及法蘭下端面檢測用支架，所述法蘭上端面檢測用支架包括導向杆及彈簧，所述相控陣探頭通過導向杆與刀架連接，所述彈簧套在導向杆外周且位於刀架與相控陣探頭中間。
3.根據權利要求1或2所述的法蘭缺陷自動檢測裝置，其特徵在於，所述定位件包括多個可與待檢測法蘭螺栓孔配合的定位杆，所述定位杆固定安裝在旋轉卡盤上，所述定位件還包括多個夾緊卡件，所述夾緊卡件的下端固定安裝在旋轉卡盤上，夾緊卡件的上端用於對待檢測法蘭的圓周面施加力矩進行定位和夾緊。
4.根據權利要求3所述的法蘭缺陷自動檢測裝置，其特徵在於，所述圓周面為內圓周面，所述力矩為向外的力矩。
5.根據權利要求1或2所述的法蘭缺陷自動檢測裝置，其特徵在於，所述相控陣探頭與支架、支架與刀架之間為可拆卸連接。
6.一種法蘭缺陷自動檢測方法，其特徵在於，包括如下步驟: A、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭與旋轉的待檢測法蘭上端面接觸，相控陣探頭相對待檢測法蘭做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描； B、利用與相控陣探傷儀連接的相控陣探頭與旋轉的待檢測法蘭下端面接觸，相控陣探頭相對待檢測法蘭做環向運動，且以扇形掃描方式對經過的法蘭橫截面進行掃描。
7.根據權利要求6所述的法蘭缺陷自動檢測方法，其特徵在於，採用權利要求1-5任一項所述的法蘭缺陷自動檢測裝置進行檢測。
8.根據權利要求7所述的法蘭缺陷自動檢測方法，其特徵在於，檢測時，在所述待檢測法蘭上下端面塗覆耦合劑。
9.根據權利要求7所述的法蘭缺陷自動檢測方法，其特徵在於，所述待檢測法蘭為風電塔筒用法蘭，所述步驟(A)中，相控陣探頭與待檢測法蘭上端面上靠近內圓周側的位置接觸；所述步驟(B)中，相控陣探頭與待檢測法蘭下端面上靠近外圓周側的位置接觸。
【文檔編號】G01N29/04GK103760240SQ201410040951
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】肖劍, 吳湧, 嶽俊紅, 周雪琴, 段二順, 嶽文彥, 任淮輝, 曹建忠, 王紅豔, 陶鋼正 申請人:龍源（北京）風電工程技術有限公司