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在役風(fēng)電高強(qiáng)螺栓的超聲檢測(cè)解決方案

發(fā)布時(shí)間:2020-12-11

1.行業(yè)背景

高強(qiáng)螺栓作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中關(guān)鍵部件,其連接質(zhì)量是否可靠將直接影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性。近幾年因螺栓斷裂導(dǎo)致的葉片掉落、倒塔等事情時(shí)有發(fā)生。采用相控陣超聲檢測(cè)為主,輔以螺栓軸力檢測(cè)和軸力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案,能夠?qū)︼L(fēng)電螺栓的質(zhì)量做評(píng)估,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換缺陷螺栓避免造成嚴(yán)重后果。

2.檢測(cè)解決方案

    2.1螺栓相控陣超聲檢測(cè)

2.1.1 螺栓檢測(cè)的問(wèn)題與難點(diǎn)

對(duì)于螺栓檢測(cè),傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法通常使用磁粉檢測(cè)或常規(guī)超聲檢測(cè),但對(duì)在役螺栓檢測(cè)均存在一定局限性。和傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比,超聲相控陣方法檢測(cè)螺栓優(yōu)勢(shì)明顯:

 

傳統(tǒng)檢測(cè)方法

超聲相控陣檢測(cè)

在役螺栓大部分均埋藏在工件中,僅漏出端頭一部分,在不拆卸的情況下,磁粉檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行;

相控陣探頭只接觸端頭,便可以檢測(cè)到整根螺栓。

 

較長(zhǎng)的葉片螺栓或地基螺栓,常規(guī)超聲檢測(cè)衰減較大,無(wú)法保證能夠發(fā)現(xiàn)缺陷,接觸面積又很小,極易發(fā)生漏檢情況;

相控陣的tcg曲線可以保證遠(yuǎn)端的靈敏度,即使檢測(cè)較長(zhǎng)螺栓,依然可以保證遠(yuǎn)端缺陷不漏檢;

 

 

2.1.2 檢測(cè)設(shè)備

1) 主機(jī):OLYMPUS相控陣檢測(cè)儀omniscan SX/MX2   

2) 探頭:OLYMPUS相控陣探頭2L16A24/4L16A24

圖片 10_3.png           圖片 9.png

 

使用相控陣設(shè)備SX/MX2搭配A24相控陣探頭進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)范圍覆蓋整個(gè)螺栓的螺桿及螺紋處,能夠檢測(cè)出螺栓的裂紋及其他缺陷。

2.1.3 螺栓相控陣檢測(cè)配置及效果:

我們對(duì)有圖所示螺栓工件進(jìn)行檢測(cè),使用扇掃描的檢測(cè)結(jié)果如下,能夠檢測(cè)螺栓螺紋中的缺陷。

Picture 3.png    圖片 6.png 圖片 10_2.png

  

2.1.4 螺栓相控陣檢測(cè)方法

  此次檢測(cè)用相控陣縱波檢測(cè)方法,將探頭放置螺栓端面發(fā)射扇形波束從而對(duì)整個(gè)螺栓進(jìn)行檢測(cè)。相控陣扇掃能夠區(qū)分螺紋信號(hào)與螺紋間的裂紋信號(hào),在S掃描圖像上能夠清晰的顯示,并記錄缺陷的位置和深度。及時(shí)發(fā)現(xiàn)危害性缺陷,如螺紋間裂紋。

 

 

 圖片 26.png

 

 

自制螺栓對(duì)比試塊,試塊螺栓面上在深度100mm,160mm,和240mm處刻了深1mm槽,檢測(cè)缺陷清晰,如圖所示。

圖片 30.png        圖片 2.png

 

 

 

 

2.1.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況

在役螺栓的斷裂情況,無(wú)需拆卸螺栓即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。在某風(fēng)場(chǎng)對(duì)塔筒螺栓,葉片螺栓,主軸螺栓等進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)。

圖片 10.png圖片 5.png圖片 3.png

  

  塔筒螺栓檢測(cè)                                           葉片螺栓檢測(cè)                                                        主軸螺栓檢測(cè)

 

2.2 螺栓軸力檢測(cè)及軸力在線監(jiān)測(cè)

 

在役使用中螺栓疲勞斷裂過(guò)程與螺栓安裝時(shí)的預(yù)緊力(軸力)不均勻關(guān)系密切。利用超聲螺栓軸力檢測(cè)儀,加強(qiáng)螺栓軸力日常巡檢非常必要,能夠早期發(fā)現(xiàn)軸力異常,螺栓松動(dòng)等。

螺栓軸力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲取螺栓軸力狀態(tài),長(zhǎng)期跟進(jìn)和記錄螺栓軸力變化,螺栓松動(dòng)后及時(shí)預(yù)警。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集傳輸和保存螺栓歷史數(shù)據(jù),從螺栓的軸力、變形、裂紋等方面提供螺栓的安全監(jiān)測(cè),極大提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性和安全性。

 

圖片 24.png圖片 2_2.png圖片 21.png 

 

螺栓軸力現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)                                                   螺栓軸力在線監(jiān)測(cè)

 

 

3. 總結(jié)

  

針對(duì)在役風(fēng)電高強(qiáng)螺栓的質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法,建議以相控陣超聲現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為主,及早發(fā)現(xiàn)螺栓變形,裂紋,斷裂等缺陷;對(duì)螺栓松動(dòng)及短、長(zhǎng)期螺栓預(yù)緊狀態(tài)采用螺栓軸力檢測(cè)巡檢和建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合,能很好的解決在役高強(qiáng)螺栓的質(zhì)量監(jiān)控和評(píng)估,防患于未然。