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PV100和PV200:用編碼超聲波有效地檢查風(fēng)力渦輪機(jī)塔

【研究背景】

風(fēng)塔是豎立的大型結(jié)構(gòu)部件，可利用風(fēng)力發(fā)電。減少排放，使能源組合多樣化以及減少對核動力和煤炭動力的依賴的壓力越來越大，這已經(jīng)增加了許多陸上和海上國家建造的風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)量。從塔架的制造開始，葉片和塔架底座的結(jié)構(gòu)完整性對安全非常重要。塔架部分通常通過滾動平板并焊接縱向接縫來構(gòu)造。然后，將這些單獨(dú)的錐形部分與圓周焊接一起焊接成足夠小的部分，以便通過邊緣部分在現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)輸和連接。圓周焊縫是必須徹底檢查的關(guān)鍵焊縫。這些圓周焊縫通常通過自動焊接工藝進(jìn)行焊接，以確保焊接效率和質(zhì)量。常見的不連續(xù)性是缺乏熔合，孔隙和其他空隙。常規(guī)檢查通常使用手動剪切波和縱向超聲波進(jìn)行，通常從塔架部分的內(nèi)表面和外表面進(jìn)行。

【無損檢測時(shí)遇到的問題】

? 每個(gè)塔要檢查許多周向焊縫。
? 需要檢查的大直徑、長焊縫需要花費(fèi)很長時(shí)間來檢查，特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)不連續(xù)性時(shí)。
? 塔制造是在一條生產(chǎn)線上完成的，通常是一個(gè)流程緊跟著另一個(gè)流程。較長的無損檢測過程可以很容易地保持生產(chǎn)線。
? 常規(guī)的橫波法耗時(shí)長，對檢測器的依賴性強(qiáng)，缺乏永久性的數(shù)據(jù)記錄。
? 人工橫波超聲波的探測概率很大程度上依賴于缺陷定位，以及操作人員的培訓(xùn)和勤奮。

【解決方案】

完整的超聲波掃描儀和采集單元經(jīng)過包裝，可一次完整地全面快速地檢查圓周焊縫，同時(shí)保存所有數(shù)據(jù)以用于質(zhì)量和審核目的。具體的應(yīng)用，檢查速度要求和預(yù)算可能需要使用OmniScan采集單元檢查焊縫的不同超聲技術(shù)。 PV100和PV200方法都適合查找不連續(xù)的所有方向，并根據(jù)需要提供準(zhǔn)確的長度和高度信息以進(jìn)行布置和維修。通過記錄所有數(shù)據(jù)以進(jìn)行歸檔和后期分析，可以實(shí)現(xiàn)全部體積覆蓋?？梢酝瑫r(shí)查看所有通道以進(jìn)行快速分析。使用任何一種技術(shù)，通常的檢查時(shí)間都可以從幾小時(shí)手動減少到幾分鐘。半自動掃描儀由掃描儀技術(shù)人員固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，同時(shí)塔架部分在用于完成焊接的同一旋轉(zhuǎn)器上旋轉(zhuǎn)。全自動系統(tǒng)通常通過進(jìn)一步調(diào)節(jié)速度并限制人為操作掃描機(jī)制來提供更好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。檢驗(yàn)技術(shù)適用于長縫焊縫以及正確的掃描機(jī)制。

PV100技術(shù) 借助PV100系統(tǒng)，超聲波衍射時(shí)差法（TOFD）可覆蓋大部分焊縫，因?yàn)樗峁┝朔浅４蟮母采w范圍。 脈沖回波剪切波用于覆蓋TOFD具有固有薄弱區(qū)域的焊接接頭的頂部和底部。 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合了與傳統(tǒng)方法相同的常規(guī)剪切波，并且設(shè)備成本較低。 通常由于檢查中使用的超聲波束較少而可以實(shí)現(xiàn)更快的掃描速度。 在某些情況下，如果厚度太大而無法以這種方式覆蓋，則可以在較厚的焊件上使用雙區(qū)TOFD和蠕變波技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)全部體積覆蓋。

PV200技術(shù) 在PV200技術(shù)中，相控陣可以單獨(dú)使用，也可以與TOFD結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)更好的檢測和大小調(diào)整功能。 相控陣提供了對探頭進(jìn)行編程的靈活性，以優(yōu)化檢查并減少所需的設(shè)置數(shù)量。 它提供了非常好的檢測概率，特別是針對定向缺陷的檢測，并且還提高了系統(tǒng)的大小確定和表征能力。 一次采集*多可以組合八組相控陣和TOFD。 它具有允許使用手動或編碼相控陣進(jìn)行技術(shù)開發(fā)的額外好處，該技術(shù)適用于使用同一采集單元在塔上發(fā)現(xiàn)的門，邊緣和其他更復(fù)雜的焊接布置。

結(jié)合脈沖回波和TOFD通道可以完全覆蓋焊縫。 TOFD和脈沖回波剪切波技術(shù)的圖示 （PV100）	結(jié)合使用PA和TOFD可以完全覆蓋焊縫。 相控陣和TOFD技術(shù)的圖示 （PV200）
TOFD通道可提供額外的體積覆蓋	相控陣通道可完全覆蓋焊縫

【典型裝備】

? 帶相控陣或8通道UT模塊的OmniScan MX2單元
? 半自動掃描儀（緊湊型，F(xiàn)lex，HST-03）或WeldROVER掃描儀，用于全自動數(shù)據(jù)收集。 掃描儀是根據(jù)技術(shù)和塔架細(xì)節(jié)選擇的。
? 合適的頻率和大小的探頭和楔子（相控陣，TOFD，常規(guī)）
? 耦合水使用的耦合劑流動單元（CFU）
? 后期分析軟件（OmniPC或TomoView）
? 用于探針放置計(jì)劃的掃描計(jì)劃設(shè)計(jì)軟件（NDT Setup Builder）
? 配件（根據(jù)需要可提供前置放大器，備件，電纜等）

【結(jié)論】

利用各種超聲方法的半自動或全自動掃描系統(tǒng)已經(jīng)常應(yīng)用于風(fēng)塔焊件，以代替手動剪切波檢查。 這種方法節(jié)省了時(shí)間，減少了對人的依賴，增加了檢測的可能性，并允許將全部保存的數(shù)據(jù)用于后期分析和審計(jì)。
奧林巴斯還為齒輪箱（遠(yuǎn)程視覺檢查），復(fù)合葉片（常規(guī)和相控陣超聲），葉片排泄孔（遠(yuǎn)程視覺檢查）以及風(fēng)力渦輪機(jī)的其他組件提供檢查解決方案。