详情

原文传递一种涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置及方法

专利名称：	一种涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置及其方法，装置主要包括探头安置盖、超声检测子系统、高速滑环、工控机四大部分。其中，相控阵全聚焦探头和校准用相控阵全聚焦探头通过螺纹安装在探头安置盘上。采用内部缺陷在线超声检测技术，实现了在旋转状态下进行涡轮发动机转子内部缺陷在线检测，克服了需使工件处于静止状态、移下试验系统、拆解后再检测的问题；压缩了检测工作量及对试验进度的影响；解决了合理制定检测周期问题；达到高效识别内部缺陷、裂纹及其变化的目的。本专利涉及的发明在涡轮发动机转子内部缺陷在线检测方法具有内部缺陷扫查效率高、识别能力强的特点，解决了现有内部缺陷无损检测技术不足之处。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	吴英龙;郭小军;宣海军;单晓明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910304006.0
公开号：	CN110174464A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	郑海峰
分类号：	G01N29/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于包括芯轴(1)、高速柔性轴(11)、探头安置盖(3)、超声检测子系统、高速滑环(15)和工控机(14)；超声检测子系统包括相控阵全聚焦探头(2)和超声收发仪(10)；待测涡轮发动机转子(5)安装在芯轴上，一端通过锁紧螺母(7)紧固，另一端由探头安置盖(3)固定；所述的探头安置盖上开有第一螺栓孔，第一螺栓孔内安放相控阵全聚焦探头(2)；所述第一螺栓孔靠涡轮发动机转子(5)端设置第一凹槽，第一凹槽内放置第一楔块(4)；所述探头安置盖在关于第一螺栓孔的对称位置开有第二螺栓孔，第二螺栓孔内安放校准用相控阵全聚焦探头(9)，所述第二螺栓孔靠涡轮发动机转子(5)端设置第二凹槽，第二凹槽内放置第二楔块(8)；所述相控阵全聚焦探头(2)和校准用相控阵全聚焦探头(9)通过螺纹安装在各自的螺栓孔内；所述第一楔块(4)和第二楔块(8)通过探头安置盘和涡轮发动机转子(5)的压紧作用固定；芯轴中心开设中空安装部用于安装和固定超声收发仪(10)；超声收发仪通过数据线与相控阵全聚焦探头(2)相连；芯轴与高速柔性轴同轴安装，高速柔性轴的端部连接高速滑环；超声收发仪通过贯穿高速柔性轴的数据线与高速滑环的动环接线端相连，高速滑环的静环接线端通过导线与工控机相连。 2.根据权利要求1所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述探头采用频率大于5MHz、64晶片、耐高速旋转的线阵或面阵相控阵全聚焦探头。 3.根据权利要求1所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述高速滑环采用高速滑环引电器，对旋转状态下探头超声波测试数据进行传输。 4.根据权利要求1所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述相控阵全聚焦探头和所述校准用相控阵全聚焦探头均施加10N.m的拧紧力矩，保证所述涡轮发动机转子转动时，所述相控阵全聚焦探头、第一楔块和所述涡轮发动机转子紧密贴合，所述校准用相控阵全聚焦探头、第二楔块和所述涡轮发动机转子紧密贴合。 5.根据权利要求1所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述第一螺栓孔和第二螺栓孔尺寸和结构相同，两者关于转动轴对称。 6.根据权利要求5所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述相控阵全聚焦探头和所述校准用相控阵全聚焦探头型号相同；所述的第一楔块和第二楔块相同。 7.根据权利要求6所述的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测装置，其特征在于所述的第一楔块和第二楔块采用聚砜材质。 8.一种权利要求1所述检测装置的涡轮发动机转子内部缺陷扩展在线超声检测方法，其特征在于包括如下步骤： (1)试验前，开展涡轮发动机转子移位相控阵全聚焦扫查，确定扫查参数，确定危险部位最大缺陷，并作为在线检测部位； (2)根据扫查参数，安装探头安置盘、第一楔块和第二楔块；但不放置所述相控阵全聚焦探头及所述校准用相控阵全聚焦探头，进行试转； (3)放置所述相控阵全聚焦探头及所述校准用相控阵全聚焦探头，开启超声检测，缓慢提高转速至预设转速，通过所述高速滑环传送超声波信号并成像； (4)根据所述相控阵全聚焦探头及所述校准用相控阵全聚焦探头的成像结果对比判断信号是否准确，根据所述相控阵全聚焦探头的信号判断缺陷裂纹是否发展至表面，并确定扩展裂纹的位置、形状、尺寸，并开展裂纹扩展仿真，确定检测周期； (5)移除所述相控阵全聚焦探头及所述校准用相控阵全聚焦探头，根据步骤(4)确定的检测周期开展阶段性疲劳试验； (6)开展阶段性疲劳试验，疲劳试验结束后，重复步骤(3)-(4)； (7)若裂纹未发展至表面，则在涡轮发动机转子开展下一阶段疲劳试验后，重复步骤(3)-(6)的检测步骤；若裂纹扩展临近表面，则进行表面的涡流检测； (8)根据成像结果判断裂纹内部和表面尺寸，开展裂纹扩展仿真，判断转子是否达到爆裂的临界点；若未达爆裂的临界点则重复步骤(5)-(7)过程；若达爆裂的临界点则结束试验。
所属类别：	发明专利