水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水电站电机磁极连接引线涡流检测技术领域，尤其涉及一种水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置。
【背景技术】
[0002]水力发电机磁极连接引线是水力发电机中重要监督部件，一般采用铜片加工成各种结构，表面敷上3?4 mm绝缘材料进行固化处理而成。在运行中，磁极连接引线以100?750转/秒的速度随着发电机高速转动，本身电流强度达到上千安倍，它不仅承受高速转动的时离心力所产生的静应力及温度、振动等动应力，还要承受外部电磁力作用，若磁极连接引线本身设计、制造、安装质量存在原始缺陷问题，极易在综合应力的作用下产生裂纹等缺陷，进而发生磁极连接引线断裂事故，因此磁极连接引线的安全稳定运行直接影响到整台机组的安全性与经济性。
[0003]—直以来，因磁极连接引线产生裂纹等缺陷而引发机组非正常停机事故在国内时有发生，因此需要针对磁极连接引线进行无损检测，以保证其能正常运行。目前，还没有一种针对磁极连接引线有效的无损检测方法，常规无损检测技术主要包括射线检测、超声检测、磁粉检测、着色检测、涡流检测等。对于磁极连接引线，其材质密度较高，在铜片上覆盖有3?4 mm厚的绝缘材料，在役检测空间存在一定局限性，且形状不规则，使得这些检测技术手段很难适应。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种水力发电机磁极连接引线半柔性涡流检测阵列换能装置，具有较高的穿透能力及灵敏度，能有效地降低提离干扰，从而实现对水力发电机磁极连接引线的涡流阵列成像检测，解决现有技术手段无法实现的难题。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，包括换能器输出端接口、换能器骨架、检测阵元和垫片，所述检测阵元分两列排列，每列η个阵元或n+1个阵元，错列布置;两列阵元中心距离14?16mm;每个阵元的导磁外壳均设有三并列的线圈槽，三个线圈槽内分别安装磁芯体及绕磁芯线圈组，相邻绕磁芯线圈组中心间距3 mm;单阵元中间绕磁芯线圈组为激励线圈组，线圈线径0.12 mm,匝数为m匝，单阵元两侧绕磁芯线圈组为接收线圈组，线径0.08 mm，匝数为m-ΙΟ至m+10匝；换能器中心频率100 KHZ;m为大于60小于120的整数，η为大于4的整数。
[0006]进一步地，阵元数目为16个，分两列排列，每列8个阵元，错列布置，两列中心距离15_。进一步地，所述激励线圈组的匝数为85匝，所述接收线圈组的匝数为160匝。
[0007]各激励线圈组和接收线圈组分别连接独立磁极连接引线。
[0008]所述的垫片材料为柔性橡胶，厚度为2mm。磁芯体或导磁外壳的材质为锰锌铁氧体。
[0009]本发明的有益效果是提供了一种对磁极连接引线快捷、高效、灵敏度高、全覆盖的无损检测方法专用换能装置。涡流成像检测阵列换能装置沿磁极连接引线上表面进行扫查，换能装置宽度与工件宽度一致，由于换能装置阵元分两排，成错列布置，使每排阵元间隙的扫查盲区互相覆盖，可以一次检测工件整个宽度范围。单阵元内的激励线圈组与接收线圈组形成主要检测回路，相邻阵元之间的激励线圈组与接收线圈组形成次要检测回路，主要检测回路能穿透工件4?5 mm绝缘层后，次要检测回路辅助可提高检测灵敏度及分辨率，中心频率为100 KHZ，主要检测回路与次要检测回路配合提高了检测穿透能力及检测灵敏度。每个阵元均采用绕磁芯线圈组，磁极连接引线表面有一层粗糙的绝缘层，换能装置表面的柔性垫片能使手动扫查更加平稳，尽可能保证换能装置与磁极连接引线中铜板表面的距离一致性，从而降低提离效应对检测的影响。
【附图说明】
[0010]图1是本发明涡流阵列换能装置装配示意图；
[0011]图2是本发明涡流阵列换能装置的外观示意图；
[0012]图3是涡流阵列换能装置的检测阵元布置状态图；
[0013]图4是图3中单阵元线圈布置图；
[0014]图5是图4中单阵元内磁芯结构示意图。
[0015]图中，标号I为换能器输出端接口，2为固定螺钉，3为顶盖，4为塑料片，5为换能器骨架，6为检测阵元，7为垫片，8为导磁外壳，9为磁芯体，10为激励线圈组，11为接收线圈组。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种水力发电机磁极连接引线半柔性涡流检测阵列换能装置，包括换能器输出端接口 1、固定螺钉2、顶盖3、塑料片4、换能器骨架5、检测阵元6、垫片7;所述检测阵元6镶嵌固定在换能器骨架5内，且分别连接至传感器输出端接口 I;换能器骨架5与顶盖3之间加装塑料片4，且固定螺钉2加以固定，以防止硬接触损伤;垫片7与换能器骨架5以胶粘接。
[00Π] 如图2所示，换能装置外形尺寸87 mm(长)X35 mm(宽)X53 mm(高)，长度与磁极连接引线宽度一致，可一次扫查整个宽度，柔性垫片厚度为2mm，磁极连接引线绝缘层表面粗糙度不大于I mm，柔性垫片能使手动扫查更加平稳，尽可能保证换能装置与磁极连接引线中铜板表面的距离一致性，降低提离效应对检测的影响，有效地提高了换能装置的检测灵敏度及信噪比。
[0018]如图3所示，换能装置阵元数目共16个，分两列排列，每列8个阵元，错列布置;单个阵元长12 1111]1，宽9.5 mm，每个阵元均有3个绕磁芯线圈组构成，每个绕磁芯线圈组尺寸为5mm(长)X 1.5mm(宽)X 15 mm(高)，并排布置;换能装置第一列每个阵元的中心线与第二列阵元之间分割线重叠，同样，第二列每个阵元的中心线与第一列阵元之间分割线重叠，不仅保证每列涡流电磁场最强(弱)的位置与另外一列涡流电磁场最弱(强)的位置相重合，使整个换能装置涡流电磁场均匀分布，达到检测灵敏度一致性;而且这种阵元错列布置，能有效的避免扫查盲区，单个阵元扫查宽度为5 mm，16个阵元扫描总宽度为80 mm，与磁极连接引线宽度一致，可一次扫查整个宽度，有效地提高了检测效率。
[0019]如图4所示，单个阵元长12 111111，宽9.5 mm，由3个绕磁芯线圈组构成，并排布置，中心间距3 mm;单阵元中间绕磁芯线圈组为激励线圈组，其尺寸为5 mm(长)X1.5 mm(宽)X15 !!!!!!(高夂线圈线径^〗mm，匝数85匝，单阵元两边绕磁芯线圈组为接收线圈组，其尺寸为5 mm(长)X1.5mm(宽)X15 mm(高)，线径0.08臟，匝数160匝；中心频率100 KHZ;磁极连接引线表面覆盖3?4 mm厚度的绝缘层，检测灵敏度要求能检出I mm(深)X0.3 mm(宽)的裂纹缺陷，阵元的设计参数使换能装置激励的涡流电磁场在穿透覆盖层后，在工件表面能达到所要求的检测灵敏度。
[°02°] 如图5所示，磁芯材质为猛锌铁氧体，尺寸为5 mm(长)X1 mm(宽)X15 mm(高)，具有车父尚的磁导率及磁能积;其能增加线圈的电感，提尚Q值，聚焦磁场，减少边缘效应，提尚检测的灵敏度及分辨率。
【主权项】
1.一种水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，包括换能器输出端接口、换能器骨架、检测阵元和垫片，其特征是:所述检测阵元分两列排列，每列η个阵元或n+1个阵元，错列布置;两列阵元中心距离14?16mm;每个阵元的导磁外壳均设有三并列的线圈槽，三个线圈槽内分别安装磁芯体及绕磁芯线圈组，相邻绕磁芯线圈组中心间距3 mm;单阵元中间绕磁芯线圈组为激励线圈组，匝数为m匝，单阵元两侧绕磁芯线圈组为接收线圈组，匝数为m-ΙΟ至m+lO0i;换能器中心频率100 KHZ;m为大于60小于120的整数，η为大于4的整数。2.根据权利要求1所述的水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，其特征是:阵元数目为16个，分两列排列，每列8个阵元，错列布置，两列中心距离15mm。3.根据权利要求1所述的水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，其特征是:所述激励线圈组的匝数为85匝，所述接收线圈组的匝数为160匝。4.根据权利要求1所述的水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，其特征是:各激励线圈组和接收线圈组分别连接独立磁极连接引线。5.根据权利要求1所述的水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，其特征是:所述的垫片材料为柔性橡胶，厚度为2mm。6.根据权利要求1所述的水力发电机磁极连接引线涡流检测阵列换能装置，其特征是:磁芯体或导磁外壳的材质为锰锌铁氧体。
【专利摘要】本实用新型公开了一种水力发电机磁极连接引线半柔性涡流检测阵列换能装置，包括换能器输出端接口、换能器骨架、检测阵元和垫片，检测阵元分两列排列，错列布置；两列阵元中心距离15mm；每个阵元的导磁外壳均设有三并列的线圈槽分别安装磁芯体及绕磁芯线圈组，相邻绕磁芯线圈组中心间距3mm；单阵元中间绕磁芯线圈组为激励线圈组，匝数为85匝，单阵元两侧绕磁芯线圈组为接收线圈组，匝数为160匝；换能器中心频率100KHZ。本实用新型能穿透工件4～5mm绝缘层后，具有较高的检测灵敏度及分辨率，且柔性垫片能使手动扫查更加平稳，大大降低提离效应对检测的影响，能对磁极连接引线快捷、高效、灵敏度高、全覆盖成像检测。
【IPC分类】G01N27/90
【公开号】CN205120662
【申请号】CN201520902447
【发明人】霍献东, 李坤鹏, 杨志锋, 宋旭峰, 李刚, 王俊超, 张旭, 李隆飞, 师敬民, 张武能, 魏泉泉
【申请人】国家电网公司, 国网新源控股有限公司, 河南国网宝泉抽水蓄能有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月13日