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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(duì)核動(dòng)力和煤炭動(dòng)力的依賴的壓力越來(lái)越大，這已經(jīng)增加了許多陸上和海上國(guó)家建造的風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)量。從塔架的制造開(kāi)始，葉片和塔架底座的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)安全非常重要。塔架部分通常通過(guò)滾動(dòng)平板并焊接縱向接縫來(lái)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(guò)邊緣部分在現(xiàn)場(chǎng)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(guò)自動(dòng)焊接工藝進(jìn)行焊接，以確保焊接效率和質(zhì)量。常見(jiàn)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(dòng)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(wú)損檢測(cè)時(shí)遇到的問(wèn)題】

? 每個(gè)塔要檢查許多周向焊縫。
? 需要檢查的大直徑、長(zhǎng)焊縫需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)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(zhǎng)的無(wú)損檢測(cè)過(guò)程可以很容易地保持生產(chǎn)線。
? 常規(guī)的橫波法耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)檢測(cè)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(cè)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(guò)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(zhǎng)度和高度信息以進(jìn)行布置和維修。通過(guò)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(dòng)減少到幾分鐘。半自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)通常通過(guò)進(jìn)一步調(diào)節(jié)速度并限制人為操作掃描機(jī)制來(lái)提供更好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。檢驗(yàn)技術(shù)適用于長(zhǎng)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(wú)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(cè)和大小調(diào)整功能。 相控陣提供了對(duì)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(cè)概率，特別是針對(duì)定向缺陷的檢測(cè)，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(dòng)或編碼相控陣進(jìn)行技術(shù)開(kāi)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(mén)，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(dòng)掃描儀（緊湊型，F(xiàn)lex，HST-03）或WeldROVER掃描儀，用于全自動(dòng)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(dòng)單元（CFU）
? 后期分析軟件（OmniPC或TomoView）
? 用于探針?lè)胖糜?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(dòng)或全自動(dòng)掃描系統(tǒng)已經(jīng)常應(yīng)用于風(fēng)塔焊件，以代替手動(dòng)剪切波檢查。 這種方法節(jié)省了時(shí)間，減少了對(duì)人的依賴，增加了檢測(cè)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(jué)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(jué)檢查）以及風(fēng)力渦輪機(jī)的其他組件提供檢查解決方案。