[发明专利]探伤测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在涡轮发电机转子轴的槽的燕尾部分(slot dovetail portion)中应用的探伤(flaw detection)测试方法。

背景技术

当涡轮发电机转子在运行时，在涡轮发电机转子轴的槽燕尾部分当中 可能会发生磨蚀疲劳破裂(fretting fatigue fracture)，即在靠近将要被插入 的转子线圈楔的肩部的轴侧。

在周期性检查期间检测磨蚀疲劳破裂的公知方法是磁性颗粒测试和涡 流测试(eddy current testing)，其中通过将端环(end ring)和转子线圈楔 拆卸来执行表面探伤。

然而，为了实现端环和转子线圈楔的拆卸，需要将转子送到制造工厂。 这会增加需要关闭发电机的时间，而给电力公司带来昂贵的负担。因此， 经常采用超声波测试，这是一种可以现场执行而无需拆卸的内部探伤技术。

当对槽燕尾部分应用超声波测试时，需要考虑槽燕尾部分对于作为测 试表面的转子轴的外圆周表面的槽角(slot angle)。

如果具有关于转子轴1的制造图则可得知槽角。否则，需要预先测量 槽角，以便实现所选择的超声波探头。

进而，为了提高通常具有小开口宽度和方向性的诸如磨蚀疲劳破裂等 缺陷(flaw)的检测准确度，需要调节通过缺陷反射的超声波束的反射角， 从而尽管受到槽角的限制仍可避免模式转换损耗(mode conversion loss)。

如果检测到任何缺陷，需要测量缺陷的深度以便确定是否继续操作或 是需要修理。

发明内容

相应地，本发明的目的在于提供一种探伤测试方法，以实现对涡轮发 电机转子轴有效地执行超声波测试。

根据本发明的一个方面，提供了一种应用于涡轮发电机转子轴的槽燕 尾部分的探伤测试方法。该方法包括：使用可变角超声波探头确定槽燕尾 部分的槽角的角度确定步骤；基于角度确定步骤中的确定结果，使用斜角 超声波探头或相控阵探头执行探伤以检测出槽燕尾部分中的缺陷的探伤执 行步骤；以及当探伤执行步骤中检测到缺陷时，使用斜角超声波探头测量 距离槽燕尾部分的表面的缺陷深度的缺陷深度测量步骤。

附图说明

所附的附图都包括在并且构成了说明书的一部分，并且描绘了本发明 的实施例，附图与如上给出的发明内容和如下给出的具体实施方式一起用 来说明本发明的原理。

图1是示出了通过根据本发明实施例的探伤测试方法进行测试的具有 槽燕尾部分的涡轮发电机转子轴1的铁芯部分的示例的截面图；

图2是示出了在图1所示的转子轴1的槽2中安装了转子线圈4和转 子线圈楔5的结构的示例的立体图；

图3是示出了安装了图2所示的转子线圈4和转子线圈楔5的转子轴 1的外观的示例的立体图；

图4是示出了在根据实施例的探伤测试中使用的设备的示例的示意 图；

图5是示出了构成根据实施例的探伤测试方法的处理流程的示例的示 意图；

图6是示出了对应于超声波束的反射回波的检测的示意图，该超声波 束是通过在转子轴1的外圆周表面上安装的纵波、可变角超声波探头11发 出的并且随后被槽燕尾部分3所反射；

图7是示出了用来测量槽燕尾部分3的槽角的各种参数的示意图；

图8是示出了测量槽角的处理流程的细节的流程图；

图9是示出了在测量槽角的过程中在超声波探伤器100的屏幕上得到 的波形的示意图；

图10是示出了用来设定从槽燕尾部分3中的缺陷反射的角度θ、超声 波入射角α、超声波探头的倾角(inclination)γ的各种参数的示意图；

图11A和图11B是示出了与在槽燕尾部分探伤S2中使用的剪切波 (shear-wave)斜角超声波探头21相关的入射角α和倾角γ的示意图；

图12A和图12B是示出了从y轴和x轴方向上看去的剪切波斜角超声 波探头21和缺陷K之间的位置关系的示意图；

图13是示出了通过最优地选择或是设定剪切波斜角超声波探头21来 执行的探伤的示意图；

图14是示出了槽燕尾部分探伤S2的处理流程的细节的流程图；

图15是示出了在槽燕尾部分探伤S2的过程中在超声波探伤器100的 屏幕上得到的波形的示意图；