[发明专利]用于风力发电机塔身列阵超声无损检测的吸附移动装置

说明书

本发明涉及一种用于风力发电机塔身列阵超声无损检测的吸附移动装置，依靠永磁吸附于风力发电机塔身的被检测表面，搭载列阵超声探头并通过设置在风力发电机塔身顶部的牵引装置牵引在风力发电机塔身的被检测表面上移动，吸附移动装置包括上安装板、下安装板、“U”形吸附架、水平永磁吸附板、永磁滚动球、永磁柱、探头固定连接架、水平探头安装板、电磁铁、连接立柱、铁质吸盘和永磁触角。本发明通过电磁铁通断电的擒纵控制和永磁触脚的永磁吸附力，实现非检测状态和检测状态的切换；非检测状态时，列阵超声探头与检测表面分离，整套装置处于可移动状态；检测状态时，列阵超声探头能够与检测表面零距离接触地开展裂纹检测作业，保证了检测可靠度。

技术领域

本发明属于无损检测装置技术领域，特别涉及一种用于风力发电机塔身列阵超声无损检测的吸附移动装置。

背景技术

风能是当前世界各国重点攻关和竞相利用的重要可持续能源之一。我国拥有高原、丘陵与海岸线等广阔风能丰富地区，加之政府对于风电设备购买补贴政策，我国的风电行业迎来快速发展。2010年中国风力发电机总容量达到世界第一，预计2022年将达到2.1亿千瓦，届时我国风力发电机数量将达数十万台。随着风力发电机大型化发展趋势，当今风力发电机整体高度达到100-150米，其中塔身高度超过100米，重量达几十吨，是支撑风机叶片与发电机组的一个关键部件。塔身材料通常采用铁质合金钢，设计成圆锥或圆柱等筒形结构，此种塔身结构具有占地少、受力性能好、重量轻等诸多优点。塔身外围直径超过5米，外表面曲率较小；因此对于体积较小的参照物，可以近似看作平面。

风力发电机工作过程中，塔身不仅承受叶片与发电机组的巨大重力，而且受到叶片与发电机转动产生的震动影响，以及风力作用在叶片上的横向推力。因此，塔身承受复杂的弯矩、扭矩及剪切力的复合作用。塔身通常采取模块化设计制造，采用焊接或者法兰连接等形式加工而成。塔身的材料内部存在气泡或微裂纹等天然瑕疵，以及焊缝裂纹或者由于连接处应力集中而造成疲劳裂纹。这些裂纹在上述巨大的弯矩、扭矩及剪切力作用下，极易扩展开来，如果没有及时诊断发现，可能会造成塔身材料失效，甚至造成风力发电机整体倒塌，产生严重的经济损失与社会影响，同时形成巨大的安全隐患。风机塔身内部裂纹缺陷的早期诊断发现，有助于避免后期的社会经济损失。

目前，风力发电机塔身疲劳裂纹的早期检测一般为人工操作。①地面瞭望方式是经常采用的一种简单易操作的检测方法，工作人员站立在塔身附近借用目力或望远镜，观测塔身表面是否发生裂纹或者形变，此种方法检测的准确度与精度都比较差。②无人机巡查最近发展比较迅速，无人机搭载高清摄像头，飞行至塔身附近，采用扫掠方式对于塔身表面进行安全巡检，此种检测方式对于表面裂纹的检测精度比较高，但是对于材料内部的早期细微裂纹没有鉴别能力。③人工检测方法是指检测人员借助大型起重机、吊索、安全绳、吊筐等辅助设备，沿塔身表面贴附爬行行进，用手持式超声无损检测装置逐片区域地对塔身开展检测作业，诊断塔身内部材料的疲劳裂损状态和程度，并决定是否需要专业维修。采用此类专用设备的安全检测，能够发现塔身内部早期细微裂纹，尽早采取补救措施，从而有效避免重大经济损失。但前文所述，风力塔身高达100多米，专业检测人员不得不暴露在高空危险环境中开展检测作业，这样一方面浪费大量人力和物力，检测效率低，而且检测人员还面临极大安全风险。

因此，急需一种搭载无损检测探头用于风力发电机塔身裂纹早期检测的自动化检测装置来替代人工作业，如何解决检测装置与风力发电机塔身的吸附、移动以及自动检测问题是其中关键。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于风力发电机塔身列阵超声无损检测的吸附移动装置，该装置依靠永磁吸附于塔身表面，通过电磁铁通断电的擒纵控制和永磁触脚的永磁吸附力，实现非检测状态和检测状态的切换，并由位于塔身顶部的牵引装置提拉上升，实现风力发电机塔身无损检测作业。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：