[发明专利]一种风力发电机主轴横向裂纹衍射波检测方法

摘要

本发明公开了一种风力发电机主轴横向裂纹衍射波检测方法，本发明利用压电传感器以圆形扫查方式在主轴端面辐射超声波，并在主轴中心孔内壁布置两个筒形电磁声传感器，用于接收超声波与裂纹作用后的衍射波；通过两个电磁声传感器接收到的衍射信号时间分别建立声波衍射点椭圆轨迹；利用两个椭圆轨迹的交点确定裂纹尖端位置，从而得到主轴横向裂纹向轴心扩展的深度以及裂纹距主轴端面的长度。本发明通过衍射波对主轴横向裂纹进行检测，实现了风力发电机横向裂纹扩展深度和位置的精确评价。

主权项

1.一种风力发电机主轴横向裂纹衍射波检测方法，其特征在于：实现该检测方法所需装置包括超声信号激励源、压电传感器、电磁声传感器和信号采集设备，其中，超声信号激励源与压电传感器连接，电磁声传感器与信号采集设备连接，该方法具体实施步骤包括如下，步骤一、获取风力发电机主轴全尺寸参数，实测主轴纵波声速cL；选择中心频率为f，直径为Dp的压电传感器，保证传感器在主轴材料中的指向角小于5°；其中，f的范围为2.5MHz～10MHz；Dp的范围为(10～30)mm；步骤二、依据主轴中心孔直径d，设计两只筒形电磁声传感器；电磁声传感器的线圈采用回折线圈，回折方向沿筒形圆周方向，回折线圈间距为线圈匝数为(10～20)匝；其中，线圈周向长度为πd；电磁声传感器采用筒形永磁铁，永磁铁磁化方向沿筒轴线方向；将两块永磁铁分别布置于回折线圈两侧，异名磁极相对，并固定线圈与永磁铁相对位置；筒形永磁铁外径小于主轴中心孔尺寸(1～2)mm；步骤三、获取主轴检测范围，即裂纹容易产生的区域；并将检测区域分为若干个(30～70)mm的小检测区域段；步骤四、获得小检测区域段边界与主轴端面的距离H1和H2，H1i)、两只电磁声传感器位置坐标分别建立两个椭圆轨迹；其中一个椭圆轨迹的两个焦点分别为F、F₁，长轴长度为c_L×(t₁‑t₀)，另一个椭圆轨迹的两个焦点分别F、F₂，长轴长度为c_L×(t₂‑t₀)；步骤八、在步骤七所获得的两个椭圆轨迹上，寻找两个椭圆轨迹的交点；将y值大的交点记为裂纹尖端衍射点P(xp,yp)；步骤九、横向裂纹在主轴中的位置通过P点横坐标xp表示；在此基础上，获得距离端面xp位置处主轴横截面半径Rc，通过Rc‑yp计算得到裂纹扩展深度；步骤十、在主轴端面沿半径为Ri的圆移动压电传感器，依据步骤六至步骤九得到主轴不同圆周方向上横向裂纹的位置和扩展深度；步骤十一、在主轴端面，根据不同小检测区域段的位置，调整压电传感器扫查半径Ri，重复步骤四至步骤十，直到检测完所有小区域段为止。