风电行业超声波检测解决方案

一、叶片检测解决方案；

 

叶片检测的问题与难点：

在风电叶片检测中，内部分层，脱粘等缺陷是影响其寿命的重要因素，因而PT这样的表面检测手段使用有限，而且这类缺陷，RT对其反应也极其不敏感；

对于传统的UT检测来说，玻璃纤维结构穿透性非常差，需要极低频率的探头才能够穿透工件，地面的不平整和支撑梁的信号干扰，对常规超声检测影响非常大；

因此，传统的无损检测方法很难达到检测目的。

 

叶片相控阵检测解决方案：

针对叶片检测的特点和难点，我们对粘接区域的内部检测做出了解决方案，采用相控阵检测方法，主要检测叶片粘接区域分层、脱粘、缺胶断胶等缺陷，如下：

叶片相控阵检测配置及效果：

检测使用相控阵设备，搭配0.5兆的风电相控阵探头进行检测，检测结果不仅能清晰的显示脱粘位置、形状、大小，数据还可以永久保存。

叶片相控阵检测的优势：

——可靠性高。传统超声检测叶片粘接情况时，很难捕捉到胶层回波与缺胶缺陷回波，往往采用底波法检测胶层，此方法可靠性很低，无法确定缺陷类型、大小，甚至存在漏检、误判情况，而相控阵检测检测能够精确检测到缺陷的位置、大小、形状和类型，可靠性大大增加。

——漏检率低。传统超声检测对人员要求非常高，不仅需要对叶片结构了解，还需要掌握很高的超声检测技术，检测过程检测人员实时判断，检测结果与耦合情况、检测人员的技术、态度、甚至情绪息息相关，而相控阵检测只需要调好仪器，按部就班的进行扫查，事后评判数据即可，如存在耦合不良或其他任何情况，数据上就会显示出来。

——无耦合剂污染。相控阵检测大部分均可用水作为耦合剂，检测后没有残留，无任何污染。

叶片相控阵检测的优势：

——视图直观。相控阵检测所形成的数据不仅仅有A扫描波形，更有B扫、C扫、D扫、S扫等不同角度的视图，全方位立体的显示被检工件的内部情况，更容易被人理解，也更容易分辨缺陷，这是传统超声无法比拟的。

——穿透力和分辨力高。相控阵使用的聚焦功能，保证了声波有足够的能量穿透被检工件的同时拥有较高的分辨力，能够检测出缺陷的实际情况。

——数据可永久保存。传统超声检测原始记录全靠现场人员手写，没有其他记录，无法控制现场实际检测质量，相控阵对现场检测的情况完全体现在检测数据上，检测的数据可永久保存，通过检测数据控制现场检测质量。
 

叶片相控阵检测案例：

江西某风场在役叶片相控阵检测，主要检测叶片内部的粘接区域脱粘、缺胶情况：

叶片相控阵检测案例：

某叶片厂叶片相控阵检测，主要检测叶片内部的粘接区域脱粘、缺胶情况：

二、螺栓检测解决方案；

 

风电螺栓分类

地脚螺栓—连接地基和塔筒的螺栓

塔筒螺栓—连接塔筒的螺栓

叶片螺栓—连接叶片和轮毂的螺栓

螺栓检测的问题与难点：

对于螺栓检测，传统检测方法通常使用磁粉检测或常规超声检测，但对在役螺栓检测均存在一定局限性：

1、在役螺栓大部分均埋藏在工件中，仅漏出端头一部分，在不拆卸的情况下，磁粉检测无法进行；

2、较长的叶片螺栓或地基螺栓，常规超声检测衰减较大，无法保证能够发现缺陷，接触面积又很小，极易漏检；

3、常规超声检测无法几率数据或记录缺陷，无可追溯性。

相控阵检测均解决了以上问题。

螺栓相控阵检测解决方案：

针对螺栓检测的难点，我们采用相控阵小探头，搭配专用于螺栓检测的扫查器进行检测，探头在扫查器内旋转一周采集数据并进行保存。

螺栓相控阵检测配置及效果：

我们对有图所示螺栓工件进行检测，使用扇扫描的检测结果如下，螺栓中预埋的裂纹类缺陷清晰可见。
 

螺栓相控阵检测的优势：

和传统检测方法相比，相控阵检测螺栓优势明显，主要解决了检测中的几大问题：

1、相控阵探头只接触端头，便可以检测到整根螺栓。

2、相控阵拥有聚焦功能，及时检测较长螺栓，依然可以保证远端缺陷不漏检；

3、相控阵检测使用编码器记录数据，检测的每一根螺栓都可以保存一条数据，每一次检测均具有可追溯性。

4、配合螺栓专用扫查器，可以实现批量、快速、有效的检测。

螺栓相控阵检测案例：

山东某风场螺栓相控阵检测，主要检测在役螺栓断裂情况，无需取出即可实现快速、有效的检测。

 

三、齿轮箱检测解决方案

 

 

齿轮箱检测的问题与难点：

齿轮箱的检测主要针对两方面，一是肉眼可见的齿轮齿部外部材料缺失（崩齿），裂缝，缺口，咬和和松动情况，铁屑，铜屑等；二是齿轮的齿部是否有内部或近表面缺陷，如裂纹等。

针对这两种情况，对于齿部外部的缺陷，可使用内窥镜进行检查，对于齿部的内部缺陷，可使用相控阵进行有效的检测。

齿轮箱内窥镜检测

齿轮箱相控阵检测：

齿轮箱中的齿轮，包括高速轴、高速级齿轮、中齿轴、中间级齿轮、太阳轮、行星轮等主要齿轮无论大小均可进行相控阵检测，对于生产过程中未开口的齿轮也可进行相控阵检测，对比传统超声，相控阵检测齿轮优势显著，检测分辨力高，可靠性强，缺陷信号可记录。

齿轮箱相控阵检测配置及效果：

使用相控阵检测齿轮齿部的内部缺陷，采用高频小探头进行检测，能够有效发现齿部内部较小的缺陷，检测范围可有效覆盖整个齿部。

齿轮箱相控阵案例：

北京某齿轮生产单位齿轮相控阵检测，可快速、有效的检测出齿轮中较小的缺陷。

 

四、塔筒检测解决方案

 

塔筒检测的问题与难点：

传统的检测方法中，超声检测效率较慢，且较于依赖人员操作手法，检测结果无法保证；射线检测效率慢且不环保、存在一定危险性。使用TOFD+相控阵技术，可以对塔筒焊缝进行全面检测，检测效率极高，且环保，是替代传统超声、射线检测的理想选择。

塔筒相控阵检测的优势：

• 高效省时,特别是管状工件

• 数据可永久记录

• 视图直观

• 穿透力和分辨力高

• 缺陷定位更准确，能准确分辨缺陷所在位置

• 无耦合剂污染，大部分检测可以用水耦合

• 可以TOFD和PAUT联合扫查

塔筒相控阵TOFD联合检测的视图效果：

TOFD和相控阵可使用扫查器进行联合扫查，不仅检测效率高，两种检测方法也形成互补，对塔筒焊接部位进行全方面的检测。

五、主轴检测解决方案

 

主轴检测的问题与难点：

风电主轴的探伤也是风电检测领域非常重要的一个环节，风电主轴为长空心结构，加工台阶多回波多，传统超声很难穿透，即使穿透也很难区分信号来源。且小缺陷分辨力不足。相控阵可以完美解决此类问题。使用超声相控阵技术可以在转轴出现微小裂纹的时候即发现该缺陷，并进行相应的处理。

主轴相控阵检测解决方案：

使用相控阵探头放置在可接触到的轴外侧，可对由于轴套的存在而无法接触到的轴外表面裂纹进行检测。

主轴相控阵检测的视图效果：

对一个2mm刻槽的主轴试件进行检测，检测结果很清晰显示出缺陷信号。

 

六、底座、轮毂等（球墨铸铁）检测解决方案

 

球墨铸铁检测的问题与解决方案：

由于球墨铸铁材料本身的声学特性，导致传统UT检测杂波信号过多，无法进行有效分辨和检测，相控阵检测专门针对铸件进行了优化，使其能够有效的发现内部气孔、夹渣、缩孔等缺陷，保证了结果的准确性。

七、其他目视检测解决方案

 

常见的目视检测的问题与解决方案：

风机运行的过程中，叶片承受载荷较大，运行环境恶劣，风吹、日晒、雨林、雷击、腐蚀等等都会对叶片造成或大或小的伤害，在日常检查中能够有效发现这些缺陷显得尤为重要。

由于运行环境不同，沿海的风电场叶片受损更为严重些，主要来自雷击、盐雾以及台风的破坏。叶片内部缺陷检查起来十分困难，靠近叶尖区域人员无法进入，我们使用爬行器连接内窥镜来代替人进行目视检测，即可以提高效率，又可以记录，能够达到有效的目视检测目的。

八、润滑系统磨损监测与分析

 

润滑系统磨损监测与分析：

润滑系统的寿命直接影响到整个风电机组的正常运营和使用年限。通常，润滑系统涉及到三个部分的监测:

• 润滑状态监测

• 磨损监测与分析

• 污染物监测

其中磨损监测意义重大，机组工程师能够根据磨损金属的成分变化，来预测整个系统的使用寿命，从而及时维护，达到机组正常的运营的目的。

润滑系统磨损监测与分析：

奥林巴斯针对风电行业推出的X-5000以其可靠的质量，灵活的使用环境，超低监测极限，完美的解决了风电客户现场对磨损金属的分析需求。因此，一线的工程师和工作人员，无需复杂的操作，也不用将样品带回实验室，即可以得到能够与实验室结果媲美的分析报告。

• X-5000的特点

• 便携式&重量轻(10KG)

• 无需样品前处理

• 无需每天标定

• 内置分析系统，快速启动，数秒显示结果

• 全封闭的测试系统，超高安全性

• 自动存储测试数据

• 样品腔可适应多种样品杯和样品瓶