在役电机螺栓超声检测技术研究

论文摘要

电机磁极挡块螺栓的质量直接影响到发电机的性能和安全运行,因此有必要对螺栓进行在役非破坏性检测。本文研究了螺栓的无损检测技术,特别是超声检测技术。通过分析电机磁极挡块螺栓的结构特点和应用特点,提出了一种有效,可行的超声波在役检测方案,并设计专用超声换能器,制订检测工艺,实现了对螺栓裂纹类缺陷的可靠检测。本文通过分析电机螺栓的特点和工况,开发了螺栓内六角空间内双晶换能器检测方法和端面狭小空间内超薄换能器检测方法。通过检测实验结果表明：前者对螺栓根部的裂纹缺陷有良好的灵敏度,但对螺纹内缺陷检测效果不佳；后者对螺纹内的裂纹检测效果良好,但对螺栓根部裂纹检测信噪比差。两种检测方法的结合能有效发现螺栓表面深度1mm以上的裂纹缺陷,满足螺栓检测要求。该结果对相关类型的检测和研发具有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 螺栓的无损检测技术发展状况
• 1.3 螺栓失效分析
• 1.3.1 疲劳断裂机理与力学表征
• 1.3.2 螺栓疲劳裂纹的失效分析
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 超声波检测基础及电机螺栓的检测方法研究
• 2.1 超声波检测方法研究
• 2.2 换能器超声场
• 2.2.1 活塞波源的纵场声压
• 2.2.2 圆盘波源指向性
• 2.3 检测方案的制订
• 2.3.1 检测方案的波形选择
• 2.3.2 检测方案一
• 2.3.3 检测方案二
• 2.3.4 检测方案三
• 2.4 本章小结
• 第3章 超声换能器设计理论基础与换能器设计
• 3.1 超声换能器设计理论基础
• 3.1.1 压电方程
• 3.1.2 压电晶片振动分析
• 3.1.3 导纳圆与谐振频率
• 3.1.4 压电陶瓷薄圆片厚度振动模式的等效电路
• 3.2 超声换能器材料选择分析
• 3.2.1 压电晶片材料选择与分析
• 3.2.2 背衬层理论分析与材料选择
• 3.3 超声换能器设计
• 3.3.1 双晶换能器设计
• 3.3.2 超薄超声换能器设计
• 3.4 超薄换能器附件设计
• 3.4.1 换能器夹持机构
• 3.4.2 耦合剂施加机构
• 3.4.3 超声耦合剂影响声耦合的主要因素
• 3.5 本章小结
• 第4章 检测及结果分析
• 4.1 实验准备
• 4.1.1 试块
• 4.1.2 耦合剂
• 4.1.3 检测灵敏度及调节
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 双晶换能器检测结果分析
• 4.2.2 超薄换能器检测结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢