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工業(yè)內窺鏡在轉子中心孔缺陷檢測中的應用

2021-04-15 10:12:16

本文介紹工業(yè)內窺鏡在轉子中心孔缺陷檢測中的應用。首先對轉子和轉子中心孔做簡要的說明。

轉子指由軸承支撐的旋轉體，其主要作用就是高速旋轉，從而外做功或者產生磁場等，是不少動力機械和工作機械中的主要旋轉部件。例如：由主軸、動葉片、葉輪或轉鼓、以及聯(lián)軸器等旋轉部件組成的汽輪機轉子，由轉子繞組、導磁鐵心以及轉子軸伸、護環(huán)、中心環(huán)和風扇等組成的發(fā)電機轉子。

動力機械中常用的轉子示意圖

轉子的制作工藝多采用鋼胚鍛造，由于鋼胚的中心部位存在較多缺陷，往往采用膛中心孔的方式消除鋼胚缺陷，這種方式的確有較為明顯的效果，但是由于缺陷還具有散發(fā)的特點，因此并不能完全去除鋼胚缺陷，中心孔的表面還有可能有遺留的缺陷。伴隨著轉子日復一日的高速旋轉，中心孔的內表面缺陷有可能發(fā)展成裂紋、并進一步擴展，最終導致轉子報廢、甚至發(fā)生轉子飛裂事故，影響機組安全運行。因此我國《金屬技術監(jiān)督規(guī)程》規(guī)定，機組大修要對汽輪機、發(fā)電機轉子中心部位進行檢查，特別是對中心孔的表面裂紋檢測一定要重視。

工業(yè)內窺鏡是轉子中心孔缺陷檢測的常用工具，具有高效直觀的特點。工業(yè)內窺鏡中的直桿鏡、光纖鏡、視頻內窺鏡、爬行機器人等產品都可以用于轉子中心孔檢測任務中，可實現(xiàn)對轉子中心孔內壁任意一點的多角度檢測。如下圖所示分別是韋林視頻內窺鏡、直桿鏡、光纖鏡、以及爬行機器人產品的圖片。

工業(yè)內窺鏡在轉子中心孔缺陷檢測中的應用

直桿鏡：由于轉子中心孔屬于直通路，因此可以選擇側視鏡頭的直桿鏡，將直桿鏡插入中心孔后，通過旋轉直桿側視內窺鏡，就可以利用直桿鏡前端的反光鏡觀察到轉子中心孔內壁的狀況。

光纖鏡：光纖內窺鏡本身屬于柔性內窺鏡，彎曲檢測路徑或直通路都可以勝任，用于中心孔檢測時，可選用可導向光纖鏡，通過鏡頭前端的導向操作，實現(xiàn)對轉子中心孔內壁的全面檢測。

視頻內窺鏡：上面的光纖鏡，因為成像原理導致其檢測圖像有網格，相比較，視頻內窺鏡用探頭前端的CCD代替了導向光纖，用電子信號代替了光學影像，往往可提供更為清晰的檢測圖像，而且具有便于數(shù)字化管理的優(yōu)勢。

爬行機器人：由于發(fā)電子轉子中心孔往往都比較大，其直徑可以達到100~200mm左右，因此也可以采用針對大口徑管道檢測的爬行機器人，這種檢測設備由小車承載，具有視野寬闊、視場明亮、機動靈活、可翻越障礙物等特點，同時鏡頭也支持多方向轉動，可以對中心孔內壁實施完善的檢測。

上述這些內窺檢測手段都可以通過間接目視檢測，發(fā)現(xiàn)轉子中心孔內壁的裂紋等缺陷，以前由于內窺鏡的缺陷測量技術還不是很強大，無法準確測量裂紋深度，因此往還需要配合使用磁粉檢測、超聲波檢測、或渦流檢測等無損檢測手段。但是現(xiàn)在高端工業(yè)視頻內窺鏡產品已經可以精準測量裂紋深度了。例如韋林的MViQ視頻內窺鏡，采用相位掃描三維立體測量技術的深度剖面測量模式，可以自動、精準地測算出裂紋、凹坑等的深度，為轉子中心孔缺陷檢測與評估提供了極大的便利。