[发明专利]一种风机主轴表面缺陷超声阵列在线检测系统

说明书

本发明公开了一种风机主轴表面缺陷超声在线检测系统，该系统包括计算机、路由器、超声激励接收设备、多路选通器、压电传感器阵列。其中，压电传感器阵列布置于主轴端面，用于检测主轴表面缺陷；计算机通过路由器和向超声激励接收设备发送检测指令，超声激励接收设备控制多路选通器依次选通、激励压电传感器阵列中的压电阵元，并接收来自压电阵元的回波信号，然后将回波信号通过无线方式经路由器回传至计算机，实现检测。本发明解决了风机主轴表面缺陷在线检测问题，实现了针对主轴表面缺陷无线、远程超声阵列检测。

技术领域

本发明涉及在线检测系统，尤其涉及一种风机主轴表面缺陷超声阵列在线检测系统，属于无损检测领域。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到人们的关注。随着风力发电的大规模普及，风机及其零部件运行状态直接关系国民生产的安全和利益。风机中主轴为旋转式运动，主轴是主要的受力部件，由于长时间的工作产生疲劳性缺陷和磨损锈蚀的情况不可避免。因此对这类结构的安全检测不仅有助于预防安全事故的发生，也可以避免不必要的经济损失。

风机的主轴是通过轴承固定于机舱连接于轮毂仓和齿轮箱之间，一同安装在塔架上。风机安装完成后一般很难再次进入到主轴所在部位进行缺陷检测；加之主轴是安装在轮毂和轴套(或轴承等)中，其在接触部位产生的缺陷不能直接进行接触式检测。如要对其主轴进行检测，目前只能在风机停机状态，由检测人员爬上塔架，进入风机轮毂仓在主轴端面利用纵波直探头进行扫查，或是将主轴从风机上拆卸下来进行检测。但是一旦完成风机在塔架的安装，其停机或拆卸几乎很难实现，耗时耗力，检测成本非常巨大。所以时至今日风机——特别是大型风机——主轴的在线原位检测都无法得到很好的实施。为确保风机的安全使用，保障国民生产安全，把安全隐患降到最低，研究无需人员靠近风机主轴的缺陷在线检测系统是非常必要和紧迫的。

风机的轴类基本上处于完全封闭的状态，只有端面可以通过简单的拆卸暴露在外，而且此类工件容易出现缺陷的地方离端面一般较远，主要集中在压装部位，相对主轴而言属于表面缺陷。要对其进行检测，超声波无疑是最合适也是最有效的检测方法。超声波无损检测技术对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较其他无损检测方法有综合优势。主要表现为：检测能力强，对人体和制件以及周围环境无害。

当前对风电设施轴类检测系统的研究相对较少，尚未出现针对风机主轴在线检测的系统。现有技术中，公开号：CN102331454A，名称：变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测方法及检测装置，该发明专利公开了一种检测装置，该装置包括超声发射仪、超声探头、超声信号采集卡、CCD工业摄像机及计算机。但该发明未涉及主轴的在线检测，亦未涉及阵列检测方式，该装置仍需人工参与扫查缺陷。

因此，现有技术中缺乏一种针对风电主轴的在线检测系统，既不影响风机正常工作，又能够解决风机主轴缺陷检测问题，并根据实际测试环境，便于实施远程检测。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种风机主轴表面缺陷超声阵列在线检测系统，将压电阵元按一定方式排列成压电传感器阵列固定于主轴端面用于检测主轴表面缺陷，通过无线方式实现风机主轴表面缺陷的远程检测，避免检测员进入轮毂仓进行扫查作业，在解决主轴原位检测问题的同时降低检测成本，从而实现该类构件在线检测。

为了实现上述目的，本发明所述一种风机主轴表面缺陷超声阵列在线检测系统，该系统包括服务器、路由器、超声激励接收设备、多路选通器、压电传感器阵列。所述超声激励接收设备与多路选通器双向连接；所述多路选通器与压电传感器阵列双向连接；所述服务器和路由器通过网线连接；所述超声激励接收设备与路由器通过无线网络传输信号；

所述超声激励接收设备、多路选通器、压电传感器阵列布置于风机轮毂仓内部，所述路由器和服务器布置与风机外部，距离轮毂仓300m范围内；

所述服务器负责发送检测指令以及存储、处理、显示回波数据；检测指令为增益、通道总数的控制；