淺析風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)方法研究與設(shè)備設(shè)計(jì)

魏憲華

(內(nèi)蒙古北方龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

1 風(fēng)力發(fā)現(xiàn)軸承的常見缺陷

風(fēng)力發(fā)現(xiàn)軸承工程在工作的過程中會(huì)出現(xiàn)一系列的問題，下面本文進(jìn)行詳細(xì)介紹。

早期的風(fēng)力發(fā)電軸承通常是先制造出粗胚，然后再利用大型的立式車床車出內(nèi)圈兩道溝槽，這種工作方法會(huì)縮短風(fēng)力發(fā)電軸承的壽命。此外，經(jīng)過對(duì)制造廠的相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，再制造的過程當(dāng)中，容易對(duì)軸承造成夾雜、裂紋、折疊等缺陷。

2 風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電軸承的主要檢測(cè)方法之一。它主要在不損傷材料、設(shè)備的前提下，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)。超聲檢測(cè)作為常規(guī)的無損檢測(cè)技術(shù)方法之一，本文主要針對(duì)其檢測(cè)特點(diǎn)和方法進(jìn)行分析。

2.1 超聲檢測(cè)技術(shù)的原理和特點(diǎn)

超聲波檢測(cè)技術(shù)的工作原理是利用超聲波在工件中的傳播特性進(jìn)行檢測(cè)。比如說，在通過材料的時(shí)候，超聲波會(huì)產(chǎn)生一定的能量損失，在遇到聲阻抗不同的介質(zhì)分界面時(shí)，超聲波會(huì)產(chǎn)生反射。利用這樣的特點(diǎn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承的受損位置進(jìn)行判定，短時(shí)間既可以確定缺陷的位置。與其他的檢測(cè)方法相比，超聲檢測(cè)具有準(zhǔn)確、穿透力強(qiáng)、成本低、速度快、靈敏度高等特點(diǎn)。

2.2 超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

超聲檢測(cè)的特點(diǎn)是:靈敏度較高、檢測(cè)的速度較快、準(zhǔn)確率高、操作方便、成本低等特點(diǎn)。因此該技術(shù)廣泛應(yīng)用到造船、航空、鐵路等部門當(dāng)中。隨著先進(jìn)科技的不斷發(fā)展，如雷達(dá)、聲納技術(shù)的不斷發(fā)展。超聲的檢測(cè)技術(shù)也變得日趨成熟。并作為對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承缺陷的有效檢測(cè)方法，目前正被世界各國所使用。

3 風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)方法研究

風(fēng)力發(fā)電軸承如果只利用常規(guī)的方法是很難達(dá)到好的效果，由于其結(jié)構(gòu)比較特殊，中間有凹槽，容易造成檢測(cè)上的盲區(qū)。

另外，由于風(fēng)力發(fā)電軸承的體積大，電軸承的直徑可以有五米以上，因此應(yīng)該采取直接耦合的方式對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)風(fēng)力發(fā)電軸承的建造過程，根據(jù)其容易發(fā)生缺陷的地方要進(jìn)行超聲成像檢測(cè)。對(duì)于凹槽部位的檢測(cè)，要在工件柱面布置探頭，對(duì)檢測(cè)盲區(qū)進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)。并且利用相控陣法進(jìn)行電子掃描。這樣能夠有效提高檢測(cè)速度和效率，減少失誤的幾率。

關(guān)于檢測(cè)探頭的布置主要是在工件的兩個(gè)側(cè)面以及一個(gè)柱面進(jìn)行布置，采用相控陣線探頭，在工件溝槽部位不止一個(gè)半徑相等的凸面探頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的全方位檢測(cè)，具體的檢測(cè)方式如圖一所示。

圖一 檢測(cè)方式圖

4 風(fēng)力發(fā)電軸承成像檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文將會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)設(shè)計(jì)，如超聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

4.1 超聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

超聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)力發(fā)電檢測(cè)系統(tǒng)的一種重要部分，數(shù)字信號(hào)的采集都受到超聲檢測(cè)系統(tǒng)的影響。下面本文將針對(duì)系統(tǒng)探頭位置的工作方式進(jìn)行分析。

為了對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承實(shí)行全方位的檢測(cè)，應(yīng)該在二個(gè)側(cè)面以及一個(gè)柱面布置探頭，在溝槽切面不止一個(gè)凸面探頭。注意探頭的位置不能重疊在一個(gè)平面上，避免發(fā)出的超聲波會(huì)造成干擾。其具體的布置方位如圖二所示。

圖二 探頭布置方位圖

根據(jù)圖二所示，探頭2的焦點(diǎn)比軸承的厚度要小，可以發(fā)現(xiàn)軸承左半部分的缺陷;探頭3主要是用于發(fā)現(xiàn)軸承有半部分的缺陷。探頭4和5可以對(duì)柱面進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)1、2、3、4、5幾個(gè)探頭進(jìn)行組合的話，便可以有效完成對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承的全方位檢測(cè)，檢測(cè)的完成率為100%。

值得注意的是，由于工廠風(fēng)電發(fā)電軸承的型號(hào)比較多，它們的尺寸也不一樣。因此，在進(jìn)行檢測(cè)之前，一定要對(duì)軸承的型號(hào)、尺寸進(jìn)行檢查，安裝上對(duì)應(yīng)的探頭進(jìn)行檢查。

4.2 軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)也是風(fēng)力發(fā)電軸承系統(tǒng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)重要檢測(cè)部分。它的工作原理主要是通過人機(jī)進(jìn)行界面的模塊、用戶模塊的管理、成像模塊的檢測(cè)等幾個(gè)模塊構(gòu)成。通過軟件系統(tǒng)，工作人員可以及時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、對(duì)成像進(jìn)行檢測(cè)。下面本文對(duì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電軸承成像檢測(cè)系統(tǒng)的需求，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括以下幾點(diǎn):

第一，模塊化管理:為了便于程序的調(diào)試、修改，應(yīng)該根據(jù)廠家相關(guān)需求，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分。

第二，數(shù)據(jù)庫的管理:由于工廠的檢測(cè)數(shù)量比較多，再加上檢測(cè)人員的不同，因此工件和檢測(cè)人員的相關(guān)信息，檢測(cè)信號(hào)這幾個(gè)方面形成了一個(gè)龐大的信息組織。為了能夠保證檢測(cè)工作能做到有條不紊，建議采用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，不僅簡(jiǎn)潔方便，還可以有效保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

可視化的用戶界面:為了用戶的能夠方便使用，系統(tǒng)軟件采取了人機(jī)對(duì)話界面，檢測(cè)人員可以通過對(duì)話進(jìn)行全過程的監(jiān)控工作。

5 結(jié)束語

目前國內(nèi)對(duì)風(fēng)力發(fā)電軸承的超聲檢測(cè)研究工作非常有限。從另一個(gè)角度來看，風(fēng)力發(fā)電軸承的超聲檢測(cè)研究工作還有很大的上升空間。本文通過對(duì)其檢測(cè)方法以及設(shè)備設(shè)計(jì)記性分析，通過對(duì)檢測(cè)的專用試塊進(jìn)行研究，充分說明了超聲成像的檢測(cè)方法，證明了風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)方法的科學(xué)性和可行性。為日后風(fēng)力發(fā)電軸承超聲檢測(cè)提供了科學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

[1]中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì).2010年中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)[R].中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì).2011(3).

[2]周艷華，劉德鎮(zhèn)，李強(qiáng).用超聲顯微鏡檢測(cè)表面裂紋[J].無損檢測(cè).2001(04).

[3]孫明磊.風(fēng)力發(fā)電軸承草繩檢測(cè)方法研究與設(shè)備設(shè)計(jì)[D].南昌航空大學(xué).2012(6).