[发明专利]一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：包括成像采集单元(1)，所述成像采集单元(1)与成像分析单元(2)对接，所述成像分析单元(2)与损伤数据分析单元(3)对接，所述成像采集单元(1)用于采集叶根螺栓数据，进行螺栓成像，并将采集的螺栓成像数据发送到成像分析单元(2)中，所述成像分析单元(2)用于接收成像采集单元(1)发送的螺纹成像数据，做出螺纹损伤情况的分析，并将分析数据传输到损伤数据分析单元(3)中，所述损伤数据分析单元(3)分别与螺栓轴力监测单元(4)、监测报警单元(5)和故障诊断处理单元(6)对接，所述螺栓轴力监测单元(4)用于通过电磁超声波技术实现螺栓轴力大小监测，实现预紧力数值读取，并将轴力和预紧力数据传输到损伤数据分析单元(3)中，所述监测报警单元(5)用于监测两个螺栓法兰的相对位移，并采集叶片的频率变化，并基于相对位移数值进行预警，将相对位移数据发送到损伤数据分析单元(3)中，所述损伤数据分析单元(3)接收到成像分析单元(2)、螺栓轴力监测单元(4)和监测报警单元(5)发送的数据后，进行数据集成，用于分析对应数据之间的相关性，并将数据之间的相关性发送到故障诊断处理单元(6)中，用于搭建故障模型和诊断模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：所述成像采集单元(1)具体包括全聚焦成像检测模块(7)和孔径成像模块(8)；

所述全聚焦成像检测模块(7)用于自定义目标检测区域的位置和大小，实现对于螺栓的实时全聚焦成像检测；

所述孔径成像模块(8)采用原始全矩阵FMC的对角线数据，用于实现螺栓的合成孔SAFT成像。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：所述成像分析单元(2)具体包括缺陷重构模块(9)、检测集成模块(10)、定位定量分析模块(11)和离线分析模块(12)；

所述缺陷重构模块(9)通过内置多种特殊缺陷的全聚焦重构模型，实现图像化重构螺栓内部各种异型缺陷的真实形状，用于确定螺栓的缺陷情况；

所述检测集成模块(10)集成线阵、面阵、DLA双线阵及DMA双面阵探头，用于支持线阵、面阵、DLA双线阵及DMA双面阵探头实现材料的3D实时全聚焦成像检测；

所述定位定量分析模块(11)用于根据缺陷重构模块(9)实现螺栓缺陷的具体定位，并生成报表格式的检测报告；

所述离线分析模块(12)采用3D全聚焦离线分析软件，支持3D型显示及B、C、D投影视图显示，用于提供离线情况下图像数据的可视化分析。

4.根据权利要求3所述的一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：所述离线分析模块(12)不仅用于展示同一机组的历史数据分析，还用于不同机组的相同工况的数据对比分析。

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：所述损伤数据分析单元(3)具体包括数据集成模块(14)和相关性分析模块(15)；

所述数据集成模块(14)用于集成螺栓缺陷位置、预紧力大小、叶片频率和法兰相对位移数据，并分别进行分类归纳整理；

所述相关性分析模块(15)基于数据集成模块(14)集成的多种数据信息，进行不同种类相关性的分析。

6.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，其特征在于：所述监测报警单元(5)具体包括相对位移监测模块(16)、数据对比模块(17)和异常报警模块(18)；

所述相对位移监测模块(16)通过安装在两个螺栓法兰上安装高精度位移传感器，在法兰受到工作载荷作用时，两个法兰轴向会产生一定相对位移，且螺栓松动后，法兰轴向相对位移会明显增大，用于实时监测法兰间隙，同时采集叶片的频率变化；

所述数据对比模块(17)用于存储法兰间隙标准值，作为报警阈值，在相对位移监测模块(16)监测的法兰间隙值大于报警阈值时，向异常报警模块(18)发送报警信号；

所述异常报警模块(18)用于接收异常报警模块(18)发送的报警信息，并向故障诊断处理单元(6)发送报警信息。