新型转子磁极挡块的超声检测系统

    0 引言

    在超声检测中，一般情况下采用手工操纵超声探头方式，对被测对象进行检测。但是对于一些处于特殊工况下的被测对象，手工操纵探头将十分不便甚至无法实施检测，这时需要开发一种基于机械控制的超声检测系统来完成检测。

    现有一种新型的发电机转子磁极挡块，处于机器中不便手工检测的位置，当其转动时，会受到切应力作用，为了检测磁极挡块可能因应力作用产生的裂纹，开发一套超声检测系统，来判断裂纹是否存在，当裂纹存在时，给出其长度当量。

    1 磁极挡块基本情况

    磁极挡块的形状和其在发电机中的位置示意图分别如图 1，图 2 所示。

    磁极挡块均匀分布在电机的顶部、中部和底部转子上( 如图 2 所示) ，转子在转动时会对均布其中的磁极挡块产生切应力，在磁极挡块的凹槽侧壁与底璧交接处，将发生应力集中，有可能在此处产生损伤裂纹，因此需要对磁极挡块的一面( 即超声探头检测面，如图 1 所示) 定期检测，防止磁极挡块发生失效，出现事故。

    由图 2 可以看出中部和底部转子中的磁极挡块，无法采用手工操纵探头的方式进行检测，因此本文介绍一种基于机械执行机构的超声检测系统，来实现对中部和底部转子上磁极挡块的检测。

    2 机械执行系统

    机械执行系统用于连接超声探头，并在在磁极挡块的超声探头检测面上执行检测。该超声检测系统的机械执行系统如图 3 －4 所示。

    机械执行系统的整体结构示意图如图 3 所示，主要由电机，螺旋传动机构，滑块组和外壳体组成。滑块组由多节滑块组成，其结构和相互连接方式示意图，以及图 3 中 A 处和 B 处的截面之后的界面图，如图 4 所示。最后一节滑块是探头，以用作检测磁极挡块的检测面。

    机械执行系统要完成的动作过程如下。

    ( 1) 电机转动，带动螺旋传动机构，使得电机的旋转运动转变为垂直方向的直线运动，并把此运动传递到下方的滑块组，使其在外壳体中产生向下的直线运动。

    ( 2) 当滑块组运动到外壳体底部时，会在其位置处的弧形曲面作用下，向右侧方向扭转，随着螺旋传动机构的持续作用，滑块组会逐节从外壳体的右侧出口依次滑出，从而使得最后一节滑块( 超声探头) 产生水平方向的直线运动。

    3 超声检测系统结构原理和检测过程

    超声检测系统的组成结构原理如图 5 所示。

    开发的超声检测系统主要由电机控制装置、机械执行系统以及超声信号发射接收器三大部分组成。其中，直接用于检测磁极挡块的超声探头，设计成滑块的形状，被连接在机械执行系统中的滑块组上。