專利名稱：用于汽輪發電機護環的遙控渦流及超聲檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型圓柱體的檢測系統，特別是用于汽輪發電機護環的渦流及超聲綜合檢測系統及方法。
安裝在發電機大軸端部、用來保護和固定轉子繞組的發電機轉子護環，需要周期性檢測以確認護環是否出現裂紋。一般說來，這就要求發電廠從發電機定子中抽出轉子，以便增加接觸護環的通道空間。很多情況下會發現護環狀態是可以接受的，能夠繼續運行，轉子重新裝入定子而不必將護環取下。在另外情況下，與轉子繞組接觸的護環表面上出現了裂紋，這些裂紋通常是從護環內徑的某些部位上開始的。
為了避免由于裂紋擴散引起護環損壞，很多發電廠實行周期性檢測。由于抽取護環并不總是行得通，典型方法是進行超聲檢驗，將高頻超聲信號從護環外徑圓周向其內徑圓周處徑向導入。通過監測超聲波行進時間，加上對護環尺寸特點的了解，就可以發現已經產生的微小裂紋。然而，這些先前就有的方法通常要求將轉子從發電機中抽出，以便實行這些檢測。這就涉及既費時又需要仔細的工序以避免在抽取過程中對轉子或定子的任何損壞。因此，希望有一種系統，可以進行這些檢測而又不必抽出轉子。
本發明的一個基本目標，就是提供一種大型圓柱體的檢測系統，它不需要將這個圓柱體從其正常位置中抽出。
本發明的另一個目標，是從遠處將渦流和超聲測試探頭同時引向護環，對發電機護環進行檢測。
通過本發明，獲得了上述的，以及其他的目標。根據本發明制成的，簡言之，是一種用來檢測具有外徑面和內徑面的發電機轉子護環的系統，這一檢測系統的特征為用來同時查出在外徑面、內徑面和圓柱體本身上裂紋的探頭機構;用來將上述探頭機構輸送到圓柱的掃描機構，這個掃描機構既可以沿著圓柱體的圓周定位，又可以沿著圓柱體的長度定位;用來決定上述掃描機構在圓柱體上位置的位置指示機構;以及從遠方控制這一檢測系統運行的機構。
通過閱讀下面的詳細描述并聯系僅以實例表示的示意圖，可以使本發明的各類其他目標、特點和優越性變得更加明顯，其中
圖1是本發明的護環檢測系統總體示意圖;
圖2是本發明的護環掃描器裝配的等比例圖;
圖3是圖2中所示的內滑架裝配的詳細示圖;
圖4是圖2所示的渦流/超聲波傳感器固定裝置裝配的詳細示意圖;
圖5是本發明的超聲傳感器組件裝配的詳細示圖;
圖6表示本發明的渦流組件裝配的詳細示圖;
圖7是本發明的運動控制機理方框圖;以及，圖8是本發明的檢測系統傳感器的數據采集和控制示意圖。
現在詳細參照這些示意圖。本發明的護環檢測系統10在圖1和圖2中表示。檢測系統10由超聲檢測單元13和渦流檢測單元16組成，它們通過計算機控制站19而被操縱。這些器件在遠處操縱護環掃描器組件22，后者可以控制地與發電機轉子對上的護環25相接。轉子既可以裝在發電機里，也可以從發電機中抽出(未示出)。護環掃描器由第一滑架或者叫周向滑架31以及第2滑架或者叫直線滑架34組成。周向滑架31通過鏈輪和鏈條拖動裝置37而沿著轉子28旋轉。直線滑架通過兩個“U”型導槽側軌40安裝在周向滑架上，并相對于周向滑架可以直線方向移動。這些滑架的拖動系統將在本文下面詳細討論。
護環掃描器22通過周向拖動系統37的作用而可沿護環25的整個圓周移動。周向拖動鏈條43可沿轉子28的護環區25定位。鏈條43通過拱形托架46上的凹槽穿過掃描器。這就允許直線滑架34從護環的這頭到那頭無阻擋地移動，只要將掃描器安裝一次，就可以對整個護環進行檢查。拖動鏈輪49與鏈條43嚙合，并被周向拖動馬達52拖動。一個周向位置反饋傳感器55向控制站19提供信息，這也將在后文中更詳盡的描述。當掃描器22被裝在護環25上面并使鏈條位于沿著轉子軸向的合適位置時，要使用一個手動的帶狀調整墊工具(未示出)。軸向對中是由尼龍導輪前輪58和后輪61提供的。這些導輪把掃描器維持在相當于護環上“O”點的固定軸向位置上，這一點通常稱做護環的鼻部。由于徑向裝配間隙很小，前導輪58裝在擺動臂64上。在掃描器被固定在合適的軸向位置以后，這擺動臂向下鎖定在護環鼻部。隨后，后導輪61被定位并固緊這個掃描器與美國專利4，970，890號，名為“發電機檢測系統”中所描述的那種相類似，那個專利正是授與本發明目前的申請人的，因此，在這里插進來參考。
在圖3中較為詳細表示的直線滑架34，騎在8個預載滾珠軸承67上，后者在周向滑架31的左右兩個“U”形導槽側軌40上滾動。懸臂彈簧70用螺栓聯結直線滑架34，彈簧預先加載緊壓軸承，以便消除徑向跳動。預先加載可使掃描在滑架移動的各種速度下非常穩定、沒有振動、直線滑架34借助于直流拖動馬達73，鏈輪76和纜式預應力拖動鏈條79沿護環中心線被前后拖動。鏈條壓板82將滑架34聯到鏈條79上。還提供有一個線性反饋傳感器85。
圖4表示用來安裝直線滑架34上的渦流和超聲傳感器的探頭固定器裝配88。超聲(UT)傳感器91和渦流傳感器(E/C)預定為輕輕地彈性壓緊護環25，這使傳感器能滑過任何護環的不規則處，例如油漆泡和環體輪廓過渡處等。由于處于工作位置的轉子做無損探傷(NCE)空間有限，傳感器托架萬向和彈性裝配是以專門方法完成的。對于某些護環設計，從氣隙隔板環(未示出)到護環鼻端外徑測出的徑向間隙只有3.81厘米(1.5英寸)。由于能用的空間有限，萬向機構必須做到徑向高度盡可能低，這就要求這一機構向圓周方向及軸線方向擴展。本發明用來實行渦流和超聲半自動掃描的器件的一個重要特點，正是與傳感器萬向節和彈性探頭夾的自校正特性有關。
圖5表示一個典型的UT楔形塊47。此楔用手工定位并通過擰緊UT夾106上的指形螺母103而被壓進內托架壓板100。內托架壓板100是活動的，可以輕微地沿相對于UT壓板托架109的板軸軸線旋轉。同樣，UT壓板托架緊靠在x-y方向帶柔性的銷釘112上，這個銷釘是與傳感器“U”型托架115的唯一接觸點點。這兩個相互垂直的萬向結點使得液壓耦合介質去校正超聲傳感器楔形塊97，保持與護環25上的接觸線相切。這個傳感器“U”型托架115是直線滑架34的可移動探頭固定器88的一部分。應該注意的是，這里的UT壓板托架109可以很容易地從設備中取下，只要抬起傳感器“U”型托架115，以便從直線滑架上取下探頭固定器88就行了。x-y方向上的柔性銷112就固定到UT壓板托架109上。這一特點，就能迅速更換超聲部件，這對護環全面的NDE(無損探傷)所需要的很多不同的掃描是必要的。同樣，超聲傳感器楔子，傾向于由有機玻璃制做，應該總保持與護環表面的直接接觸，以便提供對護環的最佳超聲耦合。最佳耦合的實現，靠的是超聲傳感器楔形部件97的設計。支撐用萬向節設計對于維持傳感器楔子與護環接觸線相切同樣是重要的。
傾向于將不吸濕的超聲耦合媒介，例如焦梧酚(pyrogel)，直接泵入楔形塊97的每一個帶螺紋的孔洞118中，這些孔洞與兩個0.15厘米(0.06英吋)寬的擴散凹槽121相聯。傾向于采用不吸濕的介質是因為護環中可能存在的應力腐蝕裂紋由潮濕的存在而發展。介質從這些凹槽121的各個方向受力，包括從超聲傳感器91的下部。實驗已經表明，這種結構的UT楔形塊產生非常好的聲耦合而不論它在護環表面的運動方向如何。
渦流探頭固定器部件124借助于圖6所示的4個栓進傳感器“U”型托架115的傳輸桿127和4個壓簧130也有彈形地靠緊護環25。渦流部件124的接觸表面被機加工過，以與護環的外形相配。為了避免護環擦傷，這個渦流部件由不粘材料制做，傾向于使用浸油尼龍。傳感器“U”型托架115相對于圖3所示的可移動“U”型托架116可以自由地繞左133和右136兩個偏轉軸轉動。此外，渦流探頭的抬起必須盡量減少。偏轉樞軸線的位置很接近與護環的接觸面，以便盡可能穩定，這就允許渦流部件124偏轉，從而能緊密地跟隨不同的護環外形，例如鼻部區域。渦流部件124和內托架壓板100獨立地各自偏轉和跟蹤，這對于并行地進行渦流及超聲掃描是最基本的。實驗已經表明，焦梧酚超聲介質對于渦流提取沒有影響，而渦流部件124對于焦梧酚的介質耦合作用也沒有影響。并行掃描節省了大量時間。使用兩個獨立的渦流探頭可以提供0.508厘米(0.2英吋)的掃描寬度，而增加附加的渦流探頭可以將掃描寬度增加到任何所希望的數值。
可移動“U”型托架116鉚進凹槽(未示出)，此槽是經機械加工在樞軸臂裝配139中形成的。這個樞軸臂相對于直線滑架34可以自由地偏轉正負15度(+/-15℃)。樞軸臂139借助于圖3所示的兩個張力彈簧142而有彈性地緊靠護環。纜繩145聯結每個彈簧，穿繞緊力滑輪148，并聯到與直線滑架34呈一體的緊力鉸釘點148。用調整纜繩長度的方法建立彈簧142的預應力，這又控制了施加到護環表面的超聲及渦流傳感器的壓力。
護環25偶爾會有油漆氣泡和其他表面不規則處，這些必須除去，以便提供最佳的超聲信號耦合以及最低限度的探頭距離。為做到這一點，有時需要用圖2所示的氣動砂輪151將護環外徑拋光。通過用一個特殊的、可以固定氣動砂輪151的托架替換傳感器“U”型托架115的辦法，將砂輪接到直線滑架34上。將一個很簡單的真空管子接到砂輪罩上，以收集碎片。為了肉眼檢查清潔后的表面，使用威爾赫·艾林生產的6毫米型光纖錄像頭(未示出)證明是非常有效的。
圖7表示護環檢測系統10的移動控制部分的方框圖。掃描器上裝有此系統所用的兩個移動座標。周向拖動馬達52拖著護環掃描器22繞著護環25周向移動，而直線滑架拖動馬達73帶動直線滑架34軸向地越過護環。周向拖動馬達52有一個與之相聯的電氣制動器154，它有兩個功能一是當馬達斷電時避免馬達滑移，另一個是在緊急狀態下使馬達停止轉動。
兩個座標都有安裝在護環掃描器22上的位置傳感器(155，185)，以便向計算機控制站19的移動控制組件157提供位置信息。周向位置反饋傳感器55以護環25上固定護環掃描器22所用的帶子來定位，而直線位置反饋傳感器85以拖動直線滑架34的帶子的移動來定位。每一個傳感器都產生兩串脈沖，彼此相差90度電角度，而其頻率與移動速度呈正比。脈沖串的相位告訴移動控制組件157不同的座標正沿哪個方向運動，而脈沖的數目和脈沖頻率傳達位置、速度和加速度的信息。
直線滑架還有一個前方限制開關160和一個后方限制開關163相配合。這些限制開關向馬達接口組件166輸送信號，以制止直線滑架拖動馬達73將直線滑架34拉得太遠，這就避免了損壞拖動系統。一個周向拖動馬達電壓探頭169探測電壓，而周向拖動馬達電流探頭172測量與周向拖動馬達52相關的電流。同樣，一個直線拖動馬達電壓探頭175探測電壓，而直線拖動電流探頭178測量與直線滑架拖動馬達73相關的電流。
每一座標都有兩種模式控制其移動。一是通過移動控制組件157來控制，這是一種微處理機為基礎的組件，它使用傳感器信息去控制馬達并將適當的控制信號送到馬達接口組件166。另外一個是手動模式，它利用在遠處的手動移動控制單元181進行操縱。自動/手動開關184指示馬達接口組件166，哪種模式在操縱馬達。執行控制的信號被送到周向拖動馬達放大器187和直線拖動馬達放大器190，這些放大器供電以啟動馬達。
圖8表示本系統傳感器的數據采集及控制的方框圖。超聲傳感器(組)91和渦流傳感器(組)94布置在直線滑架34中。介質也流過與超聲傳感器(組)91相聯的超聲傳感器安裝部件97上的開口，從而將適當的聲能傳輸到被檢測的護環25中。介質流可以通過介質分配系統193進行調節，它可以用介質通/斷開關196或者計算機19通過數字化I/O組件199進行接通或斷開。
超聲傳感器(組)91將其信號通過低噪聲同軸電纜202送到超聲檢測儀器13，后者有三種類型的輸出。其中，提供兩種模擬輸出，其中之一代表反射回的超聲波形，另一個是在一個時間窗口中的反射超聲波的峰值。這一信號被模擬一數字組件205取樣。另外一類輸出是通過數字數據通道208，它能使數字I/O組件199與超聲檢測儀器13進行通訊。
直線滑架34上的渦流傳感器組94用來探測護環25外表面的不正常處。它們的信號提供給渦流檢測儀器16。渦流檢測儀器16有兩種模擬輸出，每一個傳感器94都有一個x位置輸出211和一個Y位置輸出214;這些信號被模擬一數字組件205閱讀。綜合x和y位置輸出信號就能表明表面不規則點的特性。
模擬象限儀217被用做護環掃描器22在圓周方向的絕對定位機構。來自這個儀器的模擬輸出相當于護環掃描器22的位置對應在十二點鐘處。象限儀217使用地心引力場為參照值產生這一輸出。絕對位置是需要的，因為周向位置反饋傳感器55只能提供相對位置。位移傳感器220用來正確的指示直線滑架34相對于護環掃描器22前邊的位置。
上述儀器及電子系統的運行可以由任何合適的計算機軟件來完成。下面提供對推薦方案特別適用的計算機軟件功能情況，從中一個精于此道的人員可以迅速編出相應的計算機程序。系統10一般來說可以用十種模式運行即初始模式，“復歸”模式，時間流水表模式，標定模式，微動模式，自動模式，掃描模式，后處理模式，診斷模式和實用模式。此程序包括一個高級模式，即主模式，運行人員可以選擇十個系統模式中的一個做為執行模式。在系統起動之后，計算機19顯示一個主菜單，讓操作者選擇十種系統運行模式之一。
當進入初始模式時，計算機19在CRT223上提供一個數據輸入表格。向操作者提供通過鍵盤226輸入下列信息的機會1、電廠名稱2、電廠位置3、操作者姓名4、電廠電話號碼5、任務順序號碼6、汽輪發電機組編號7、護環圖紙號碼8、護環材料一覽表9、發電機轉子需檢測的一端10、附加備注和信息此外，計算機19讀取項目(7)指定的圖紙文件，從磁存儲器229進入其隨機存取記憶(RAM)。圖紙文件含有將被檢測的哪種護環的決定性尺寸。這些尺寸中的兩個，即護環外徑和護環長度，是通常要用的，并向操作者顯示在CRT223上。第三個尺寸，護環鼻部長度，也顯示在CRT223上，而它可能與在圖紙文件中讀出的設計鼻部長度有點不同。特定發電機轉子的實際護環鼻部長度是在發電廠現場測出的，因而其數值的輸入可能被操作者改變。如果護環圖紙或者這些尺寸是不合用的，頒發給Metala等人并授予該申請請人名下的美國專利第5，029，476號所披露的設備可以使用并將其尺寸輸進RAM。因此這里也參考了第5，029，476號專利。
做為初始模式的一部分，一操作者有可能不直接地記錄將被檢測的護環25的聲剪波(載波前沿)波速。這可以借助于能夠在市場上買到的超聲波脈沖反射儀器來完成，同時還得用能產生與檢測面垂直的零度剪波前沿的超聲傳感器91。檢測儀器13的回聲過濾器部分要設定與超聲傳感器諧振頻率相配，這一頻率與護環檢測所用的超聲傳感器(組)的額定諧振頻率相同。操作者將超聲傳感器安置在與被檢查的護環部位相接觸，(護環是與發電機轉子28的軸線平行的)并處于護環徑向厚度已知的一個軸向位置。操作者隨后記錄超聲波穿過護環的徑向厚度，從護環內徑面反射并回到超聲檢測儀器13所需要的時間。這一數據t被輸入初始模式數據輸入表中。計算機19用下列關系式計算所測得的剪波速度Vs＝2X/t×106
這里Vs＝護環中的剪波聲速(厘米/秒)X＝從圖紙中取得的環厚(英吋)t＝以微秒計的剪波峰到護環內徑并返回超聲檢測儀器13所需的時間。
計算機19在CRT223上顯示所算出的聲波速度并將其值儲存到RAM中以便以后使用。如果操作者從初始模式中退出，計算機19就將數據輸入表中的信息存入RAM和磁存儲器229。
當進入“復歸”模式時，計算機19在CRT223上顯示一個操作員接口表。“復歸”模式是用來為護環掃描器22的周向座標軸和軸向座標軸定義零位的。操作員可以通過把直線滑架34移動到護環25鼻端而使軸向座標復位原位。使用手動移動控制單元181可以進行這一移動，直到碰到前方限制開關160，移動就停下來。由于在決定當碰到前方限制開關160時直線滑架究竟停在哪里的位置誤差，就需要用一個位移傳感器220更精確地探測直線滑架34相對于護環掃描器22前邊的位置。操作員通過鍵盤226給計算機19發信號直線滑架已經到達復歸位置。
為復歸周向座標，操作員將護環掃描器22移到十二點鐘處。模擬象限儀217的輸出被模擬一數字組件205取樣，并輸送到計算機19，在CRT223上顯示，從而為操作員指出十二點鐘的位置。就在這一點，操作員通過鍵盤向計算機19發信號護環描描器22已經到達周向復歸位置。
下一步是為周向位置反饋傳感器55建立一個標定系數。由于護環直徑和長度多樣，對每一個護環25都必須首先這樣做。從零位開始，操作員將護環掃描器22繞著護環移動360°直至它到達同一出發點。在這一點，操作員通過鍵盤226給計算機19信號護環掃描器22已經移動了360°。根據復歸位置反饋和360°位置反饋，計算機19將計算出周向位置反饋傳感器55的合適標定系數。
時間流水表模式用來從護環圖紙尺寸和在初始模式中記錄下來的聲速測量值中建立一個護環檢測參數表。計算機19決定對被檢測護環最優的檢測參數。檢測參數包括傳感器位置、傳感器楔子角度和精確的超聲波行進時間，這些都是檢查護環內徑面任何位置所必需的。計算機19將檢測參數表儲存在RAM中，以便在掃描模式中隨意使用。操作員可以在需要時用復制輸出設備232打印出這一表格。
當進入掃描模式時，計算機19在CRT223上顯示一個掃描初始子菜單。操作員可以從這個菜單中選擇一個所希望的護環部位進行檢查。根據操作員從掃描初始子菜單的選擇，計算機19在CRT223上顯示一個掃描原始數據記錄表，這是將進行的檢查所需要的。在時間流水表模式中產生的選定檢查最佳掃描參數被從RAM中調出。計算機19在CRT223上顯示這些參數。操作員可以編輯這些參數。操作員也可以補充這基本的超聲檢查，由超聲檢查做護環內徑面的檢測，同時由渦流檢查做護環外徑面的檢測，或者使用附加探頭235做其他檢查。當掃描初始數據記錄表完成時，操作員可以通過鍵盤226通知計算機19開始執行自動化檢查。如果計算機19收到起動自動檢查的信號，下列掃描編排和移動程序將被執行1、計算機19把將用來執行檢查的超聲檢測儀器編排信息輸送到超聲檢測儀器13中，除非操作員廢除掃描初始子模式中的這一任選項目。
2、計算機19根據掃描初始子模式中產生的RAM數據把掃描數據采集編排信息輸送給模擬一數字組件205，以便執行檢查。
3、從計算機19掃描初始子模式產生的RAM數據中，調出對定位環護環掃描器22有用的移動控制參數，以執行檢查。這數據也輸送移動控制組件157。
4、計算機19發信號給移動控制組件157，去啟動將要執行的檢查所需要的特定移動順序。
5、超聲檢測儀器13提供一個從超聲傳感器(組)91到模擬一數字組件205的返回聲波模擬信號。
6、渦流檢測儀器16提供一個從渦流傳感器94傳到模擬一數字組件205的反應模擬信號。
7、計算機19周期性地與移動控制組件157通訊以決定什么時候護環掃描器22已經到達下一個移動順序中的位置，應該向模擬一數字組件205發信號，去采集步驟(5)和(6)中模擬一數字組件205提供的一個或多個信號。下一個在移動順序中應該向模擬一數字組件205發信號的位置，可以從儲存在RAM中在初始模式得到的護環外徑以及根據經驗建立的對本項檢查有足夠護環覆蓋面的判據而決定。
8、計算機向模擬一數字組件205發信號，去取樣并把在步驟(5)和(6)中提供的相應的模擬信號數字化。
9、根據被執行的檢查情況，模擬一數字組件205可以把在步驟(8)中產生的數字化數據送進RAM中，以備計算機19使用。
10、計算機19用下列兩個途徑之一獲取步驟(8)產生的數字化數據，取決于被執行的檢查a)通過計算機19和模擬一數字組件205共享的公用數據通道，將數據從模擬一數字組件205送到計算機19。
b)將數據從模擬一數字組件205送到RAM。計算機19從RAM中調出這些數據為其所用。
11、計算機19在CRT223上顯示正進行的檢查狀況。省缺顯示項目有在步驟(7)和(10)中所取數據的接近于實時表示的分類顯示。此外，計算機19還在CRT223上顯示操作員輸入信號。
12、計算機19周期性地與移動控制組件157通訊，以決定什么時候護環掃描器22已經達到了適合于將步驟(10)獲取的數據傳送給磁盤229的移動順序中的下一個位置，以做永久性儲存。
13、計算機19周期性地為各類的系統關機輸入檢查數字I/O組件199。
14、步驟(1)到步驟(13)可能或者不必重復，這取決于被執行的檢查。掃描順序繼續下去，直到下列之一出現。
a)計算機19在步驟(13)中收到關機信號，在哪個時刻操作員操縱了本系統的控制。
b)計算機19履行了由掃描初始子模式規定的掃描時間要求，在哪個時刻操作員操縱了本系統的控制。
c)計算機19收到操作員通過鍵盤226的輸入，要求推遲掃描順序。操作員可以暫時地推遲正進行的掃描順序，在哪個時刻，護環掃描器22通過手動移動控制單元181的手動移動控制還是可能的。此外，計算機19讀取移動控制組件157中的護環掃描器22的目前位置，并把該數據存入RAM。計算機19從移動控制組件157中監視護環掃描器22的位置，并把信息顯示在CRT223上。操作員可以通過鍵盤226向計算機19發信號，在重新開始目前的檢查，在那個時刻，計算機19取消手動移動控制單元181并把合適的移動控制參數送到移動控制組件157，以重新開始進程中的檢查，并包括存儲在RAM中的護環掃描器22的上一個位置。操作員也可以緊急停止目前的檢查，在那一時刻計算機19把控制轉給操作員，并顯示掃描初始子菜單。在這一點，操作員可以通過鍵盤226選擇一個新的檢查，或者返回主菜單。
當進入標定模式時，計算機19在CRT223上顯示一個標定子菜單。計算機讀取操作員通過鍵盤226從標定子菜單中的選擇。標定子菜單向操作員提供各種標定項目;這些項目的其中兩個，由計算機19在CRT223上顯示數據記錄表，使操作者輸入各種檢測儀器的置定，如超聲檢測儀器13和渦流檢測儀器16。第三個項目可使操作者去標定渦流傳感器(組)94。為此，將“U”型托架116從護環掃描器22取下，并接上“U”型托架標定適配器238。為執行標定實驗，將“U”型托架標定適配器238移過在渦流標定標準244上的標定反射器241。在這移動過程中，標定適配器位置傳感器247向移動控制組件157提供位置信息，而模擬一數字組件205讀取在護環25實際掃描過程中所用的采樣比例完全相同的、由渦流檢測儀器16產生的x-和y-位置輸出211和314。
渦流標定標準244含有帶有已知尺寸的人工和/或自然的反射器241，此反射器用與護環25同樣的材料制成。從標定掃描得來的數據被計算機19存入磁盤229。這些數據以后將與護環25上收集的數據做對比。
當進入自動模式時，計算機19在CRT223上顯示各種操作員可選項目和狀態項目。狀態項目包括兩個座標軸的目前位置。自動模式可使護環掃描器22移動到護環25上特定的軸向和/或周向位置。操作員可以通過鍵盤226為每一座標軸輸入一個所希望的位置和移動速度，從而通知計算機19開始護環掃描器22的移動。
當進入微動模式時，計算機19在CRT223上顯示各種操作員可選項目和狀態項目。狀態項目包括兩個座標軸的目前位置。微動模式可使操作員通過使用手動移動控制單元181手動地輕微移動護環掃描器22。通過使用鍵盤226上的箭頭鍵，周向和軸向拖動的移動速度都可改變。前方限制開關160和后方限制開關163將停止直線滑架34，以防止在軸向方向跑得太遠。當限制開關中的一個被碰到時，計算機19在CPT223上顯示一個狀態信號。當手動移動控制單元181上的緊急制動按扭250被壓下時，計算機19中止兩個座標軸的移動，并啟動周向拖動馬達的電氣制動器154。計算機19在CRT223上顯示一個緊急停止狀況的狀態信號。
當進入后處理模式時，計算機19在CRT223上顯示操作員可選的后處理子菜單。根據操作員通過鍵盤226從后處理子菜單中對綜合分段文件子模式的選擇，計算機19在CRT223上顯示數據記錄表，以便置定和綜合分段的掃描數據文件。分段掃描數據文件是包含有小于360度的護環檢查數據周向象限數據文件。綜合分段文件子模式是一種手段，用來綜合扇形段數據，為特定檢查形成一個完整的360度的掃描文件。只要操作員在掃描初始子模式中定義一個分段掃描，分段掃描數據文件就在掃描模式過程中自動產生。在不能進行完整的360度護環掃描情況下，或者在通過護環的空間不夠的情況下，為了發電機護環的定位檢查，分段掃描必須專門指定。操作員有機會通過鍵盤226輸入下列信息。
1、扇形掃描旋轉開始的方向2、以度表示的每個采樣點的時段，在此時間采集模擬掃描數據。
3、會綜合的扇形文件的文件名4、在(3)中輸入的每個文件名的以度表示的扇形段大小。
操作員可以通過鍵盤226通知計算機19，在CRT223上顯示存儲在磁盤229中的合適文件的文件名一覽表。計算機19計算在步驟(3)中指定的每一文件的周向掃描長度，使用的是下列關系式S＝q×p這里S＝采樣文件的周向掃描長度q＝步驟(3)輸入的文件中以度量計的扇形段大小。
p＝步驟(2)輸入的每個采樣點間以度表示的采樣間隔。
操作員輸入項(3)和項(4)之后，計算機19就在CRT223上顯示每個文件名的周向掃描長度。操作員可以通過鍵盤226通知計算機19，開始綜合分段的掃描數據文件。收到這一通知之后，計算機19先確認步驟(3)輸入的數據文件。如果成功，計算機就以適當的順序匯編步驟(3)輸入的每一文件名的長度S的掃描線數，以產生一個掃描文件，其掃描長度等于從每一個分段掃描數據文件計算出的S值之和。計算機19將綜合的掃描文件儲存在磁盤229。
當操作員通過鍵盤226從后處理子菜單中選擇綜合檢查子模式時，計算機19在CRT223上顯示一個數據記錄表，以便置定和綜合儲存在磁盤229上的360度掃描文件。可以將不同的檢查得到的360度掃描文件綜合起來，以產生一個輸出文件，其數據代表整個的護環內徑面和外徑面。操作員可以通過鍵盤226輸入下列信息1、輸出文件類型2、周向零點偏移3、軸向零點偏移4、以度表示的掃描數據采樣間隔5、需綜合的文件6、進行護環檢測過程中所用的折射聲波束的角度，是否對步驟(1)中指定的輸出文件類型可用。
計算機19計算360度掃描文件的掃描長度時采用在綜合分段文件子模式的敘述中給定的關系式，并在CRT223上顯示這一數值，使操作員繼續步驟(4)。此外，用決定每一文件數據采樣的數目的辦法，計算機19計算步驟(5)輸入的每一文件中所存在的掃描次數，并將此數除以計算出的掃描長度。在步驟(5)輸入每一個文件名之后，計算機19就在CRT223上顯示每一文件的掃描次數。操作員可以通過鍵盤226告訴計算機19，去顯示儲存在磁盤229上的供步驟(3)用的相應文件名一覽表。操作員也可以通過鍵盤226告訴計算機19，去開始綜合步驟(5)所指定的文件，以便產生一個步驟(1)所特定的哪種類型的輸出文件。根據收到的指令，計算機19將確認被輸入的文件名，并將來自每一個有效文件的掃描線數以合適的順序綜合進一個文件。計算機19還將調整掃描數據，使之適合下列情況a)、失掉為產生步驟(1)特定的那種完整的輸出文件所需要的掃描文件b)根據步驟(2)和(3)輸入的偏移，步驟(6)輸入的折射聲波束角度(如果可用)以及護環掃描器22上的傳感器91和/或94(如果可用)的機械偏移常數，相對于被檢護環基準零位進行掃描文件數據校正。
當操作員通過鍵盤226從后處理子菜單中選擇繪圖子模式時，計算機19在CRT223上顯示一個數據記錄表，用來置定和繪制在綜合檢查子模式中產生的綜合的檢查文件。計算機19對初始模式中輸進RAM的可用試驗數據進行檢索并將這些信息在CRT223上顯示。操作員也可以通過鍵盤226輸入一個代表某綜合的檢查文件的文件名去繪圖。操作員還可以通過鍵盤226編輯文本數據和其他繪圖參數。根據從鍵盤226上收到的相應指令，計算機19從磁盤229中讀取將被繪制的數據文件，并在CRT223上顯示這些數據的彩色圖示。計算機19把從文件中讀取的數據壓縮到在一個可接受的邊界內繪制數據所必要的程度，傾向于繪到一個8 1/2 ×11英吋的規格紙上。數據的壓縮是通過為每個x數據樣繪制最高數據樣幅值的辦法實現的，這里的x是一個根據數據文件大小而得來的比例系數。此外，計算機19還顯示數據文件中所含有的軸向，周向和幅值信息的適當比例尺。計算機19也為特別的數據集顯示相應的文本信息。根據從鍵盤226收到的適當指令，計算機19把在CRT223上顯示的圖象傳送到硬拷貝輸出設備232。
當進入診斷模式時，計算機19在CRT223上顯示一個診斷子菜單。從這菜單中，操作員可以選擇各種項目，根據這些選擇使計算機19去執行系統診斷實驗，并將實驗結果在CRT223上顯示。
當進入實用模式時，計算機19在CRT223上顯示一個實用子菜單。從這菜單中，操作員可選擇各樣的項目，這些項目涉及計算機19的文件管理，磁介存儲器的信息安排格式，置定時間和日期，以及對計算機操作系統軟件來說是通用的其他實用功能。
附附圖中采用的參考數碼的識別說明參考數碼圖號超聲檢測儀器138渦流檢測儀器168移動控制器組件1577馬達接口組件1667馬達放大器1877馬達放大器1907耦合介質分配系統1938數字I/O組件1998模擬-數字組件2058
權利要求
1.一種用來檢測發電機轉子護環的系統，此護環有一個外徑面和一個內徑面，這個檢測系統的特征為用來同時檢查在外徑面、內徑面和圓柱形物體本體中裂紋的探頭機構；用來將上述探頭機構配置到圓柱體的掃描機構，其中所說的掃描機構可以沿著圓柱體的周向及其長度方向的軸向定位；用來決定上述掃描器機構在圓柱體上位置的位置監測機構；以及從遠處控制這一檢測系統運行的機構。
2.權利要求1中的檢測系統，其中所說的探頭機構的進一步特征是有一個用來探測外徑面裂紋的渦流探針和一個用來探測內徑面和圓柱體本身上裂紋的超聲傳感器。
3.權利要求1或2中的檢測系統，其中所說的掃描器機構的特征是有一個第一滑架，此滑架有一個長軸和把這個第一滑架繞著圓柱體周向旋轉的機構;還有一個安裝在第一滑架上的第二滑架，它包括有用來將第二滑架沿著第一滑架的長軸進行輸送的機構。
4.權利要求3中的檢測系統，其中所說的旋轉第一滑架的機構特征為一個拖動鏈條，可沿圓柱體的周向固定;一個與第一滑架耦接的周向拖動系統，這個周向拖動系統進一步包括一個固定到第一滑架的第一拖動馬達，第一拖動馬達有一個附在其上的鏈輪，此鏈輪與拖動鏈條這樣嚙合，使得當第一拖動馬達運行時，這個第一滑架就繞著圓柱體周向旋轉。
5.權利要求3中的檢測系統，其中的第一滑架的特征是一對基本上是“U”形的凹槽，與此滑架的長軸配合并按此長軸校直，上述用來輸送第二滑架的機構包括有一個與上述“U”形凹槽滑配合的托架;一個基本上沿第一滑架的長軸布置的直線拖動鏈條;一個鏈條壓板，其一部份固定到直線拖動鏈條，其另一部份固定到第二滑架上;以及用來沿著第一滑架的長軸拖動直線拖動鏈條的機構，從而第二滑架就沿著第一滑架的長軸被輸送。
6.權利要求5中的檢測系統，其中的第二滑架的特征是在其上安裝上述探頭機械的機構，所說的安裝機構包括與第二滑架相聯的樞軸臂裝配，使得它可以沿著與第一滑架的長軸相垂直的軸線偏轉，并使上述探頭機構適于接觸上述圓柱體的表面;一個第一托架，可拆卸地聯接到樞軸臂裝配上;一個適合裝在第一托架上的探頭固定器裝配，這個探頭固定器裝配可相對于第一托架偏轉，使得裝在其上的探頭機構緊靠上述圓柱體。
7.權利要求6中的檢測系統，其中的探頭機構包括一個用來探測外徑面裂紋的渦流探針，以及一個用來探測內徑面及圓柱體本身裂紋的超聲傳感器。
8.如權利要求1到7中描述的檢測系統，其特征是一個可沿圓柱體圓周固定的拖動鏈條;一個與第一滑架耦連的周向拖動系統，這個周向拖動系統進一步包括一個固定到第一滑架的第一拖動馬達，這個第一拖動馬達有一個與其適當聯接的鏈輪并與拖動鏈條恰當地嚙合，使得當第一拖動馬達運行時，這個第一滑架就繞著圓柱體的圓周旋轉;一對基本上是“U”形的凹槽，分布于第一滑架的兩側，并與第一滑架的長軸對直;第二滑架有一個適于與上述“U”形凹槽滑配合的托架;一個基本上沿第一滑架的長軸布置的直線拖動鏈條;一個鏈條壓板，其一部份固定到直線拖動鏈條上，另一部份固定到第二滑架上;一個用來沿第一滑架的長軸方向拖動直線拖動鏈條的第二拖動馬達，從而將第二滑架沿著第一滑架的長軸方向輸送;以及用來決定上述掃描機構在圓柱體上位置的上述位置探測機構，它包括一個適當地與周向拖動系統相連的周向位置反饋傳感器和一個與直線拖動馬達相聯的直線位置反饋傳感器，通過它們，從周向和直線位置反饋傳感器來的信號被加在上述控制機構，以決定上述掃描器機構的第一和第二滑架的位置。
9.權利要求8中的檢測系統，其中的探頭固定器裝配的特征是U形托架可拆卸地接在第一托架上，這個U形托架可以在與第一滑架長軸垂直的軸線上相對于第一托架偏轉;一個適合容納渦流探針的第一安裝塊，這個第一安裝塊通過壓縮彈簧接到U形托架;一個固定到U形托架的第二安裝塊，對于U形托架可以垂直偏轉，這個第二安裝塊適合于容納超聲傳感器。
10.權利要求9中的檢測系統，其進一步的特征是用來將介質分配到圓柱體并與超聲傳感器一起使用的機構，其中，第二安裝塊包括一個用來接收從一個介質供應源來的介質的第一機構，以及一個用來將介質分配到圓柱體的第二機構。
全文摘要
一種用于檢測大型圓柱體比如發電機護環的計算機控制掃描器系統。此系統以小間隙的掃描器為特色，掃描器可以同時輸送執行護環檢查所需的渦底和超聲實驗探頭。掃描器由一個計算機為主體的單元控制，并有定位編碼，以精確指明探頭在護環上的位置。掃描器可沿護環的整個圓周旋轉，可以沿其軸向長度方向直線移動，從而在一次經過中就執行了檢查。特殊的數據采集和顯示功能可以自動收集數據和掃描顯示從探頭得來的信息。護環可以在轉子處于發電機定子膛內進行檢查，這就既省時又省力，或者也可在轉子抽出時檢查。
文檔編號G01N27/90GK1074973SQ92105760
公開日1993年8月4日 申請日期1992年7月16日 優先權日1992年1月28日
發明者喬治·F·戴利, 馬克·W·費希爾, 詹姆斯·W·奧爾福德, 邁克爾·J·米塔拉, 查爾斯·C·穆爾, 詹姆斯·A·鮑爾, 小約翰·E·諾爾, 加里·S·尤齊爾 申請人:西屋電氣公司
專業數控銑床產品供應商
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