专利名称：便携式大轴中心孔探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式大轴中心孔探伤装置，集拉拔中心孔堵头、气动打 磨、电动珩磨精磨、自动检测、气动磨削消缺等多种功能为一体的装置。
背景技术：
由钢锭锻制的汽轮机、发电机转子等大轴存在冶金缺陷，冶金缺陷多集中 沿着大轴中心线分布，故采用轴向全长镗中心孔来消除缺陷，但是，由于锻件 中心部位的白点、偏析、夹杂和气孔等冶金缺陷有一定的分散度，所以，镗孔 难以彻底清除缺陷，往往在中心孔表面或近表面仍有缺陷残留。汽轮机、发电 机转子系高速转动部件，高速转动产生巨大的离心力，将使大轴中心孔表面承 受的切向应力几乎接近材料的屈服强度，加上热应力作用，大轴经长期运行后， 有可能在缺陷部位萌生裂纹并扩展，若不及时发现处理，将会造成因裂纹严重 导致大轴报废的重大经济损失，甚至发生大轴飞裂毁机的特大事故，因此在机 组制造、安装及检修中必须进行大轴中心孔探伤，其目的是检查大轴中心孔表 面和内部的缺陷及其发展情况，以便及时处理，防止事故的发生。
现有在役机组大轴中心孔探伤工艺， 一般包括拔中心孔堵头、表面打磨、 表面检测、超声波检测和表面缺陷消除等多道工序。中心孔两端堵头必须拔出 才能进行探伤。经长时间运行的汽轮机、发电机大轴中心孔表面，会产生氧化 腐蚀和疲劳，中心孔检测前，要对表面进行打磨。打磨质量的好坏，会影响内 窥镜对表面的检査及判断，同时腐蚀坑和划痕处应力集中可能诱发疲劳裂纹的 产生，所以中心孔打磨质量的好坏，既影响检测结果的准确性，又事关大轴运 行的寿命和安全。
现有在役机组大轴中心孔检测，包括大轴内部缺陷超声波探伤和表面缺陷 特别是裂纹的检测。首次探伤时，两项都要做，目的是检査产品质量，为大轴 全过程监督积累数据。尔后的定期探伤， 一般只要作表面检测，以监测中心孔 表面在运行中是否产生了表面裂纹，如有必要，才进行超声波探伤，主要复查
3首次探伤发现缺陷的部位，监视缺陷有无发展。
当检测发现中心孔表面出现裂纹、腐蚀或其他严重缺陷时，还希望能够在 现场进行打磨处理，以免送制造厂镗孔消缺的经济损失，所以中心孔打磨是在 役机组中心孔探伤中十分关键的一道工序。
大轴中心孔探伤是一项经常性的工作，工序多，探伤工艺复杂，而且要到 现场进行，所以，要确保探伤工作质量，设备必须便于携带，使用操作方便， 检测方法特别是表面检测要先进可靠，还要具有抛光打磨的综合功能，能实现 快速拔出堵头则更佳。
目前国内在用打磨装置有两种一种是象机床一样的大型的笨重的绗磨机， 打磨精度虽高，但现场使用很不方便，效率低，且不能用于打磨消除缺陷；另 一种是便携式电动或气动软轴打磨机，采用离心悬浮干化打磨方式，手动推拉 操作打磨，磨削表面粗糙，劳动强度大，效率低。
表面检测有光学内窥镜检验法、视频内窥镜检验法、涡流检测法、光学内 窥镜及涡流联合检测法等四种方法，内部缺陷检测有超声波纵波和横波检测、 近表面缺陷涡流检测，目前，上述几种检测方法均已实现电动控制操作。
由现场配合，全部采用先架装螺栓预拉紧后，再用氧、乙炔火焰加热方法 的热拔方法拉拔堵头。效率低，拉拔时间长，且受现场配合条件限制。
由上可见，两种打磨装置均存在不足，性能达不到现场要求；检测和打磨 各自采用一套驱动装置，不能互用，设备笨重、复杂，不便携带和使用，工作 效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有中心孔探伤设备存在的问题，提供一种便携式 大轴中心孔探伤装置。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，包括中心孔堵头拔具、打磨及检测 一体化驱动装置和检测设备，打磨及检测一体化驱动装置由电气控制柜、万能 过渡板、导轨架及轴向驱动器、周向驱动器、导杆、皂液泵和执行机构组成， 电气控制柜自动控制气动打磨、衍磨、探伤等，并输出检测用电源；万能过渡 板是安装在大轴靠背轮上控制一体化驱动装置的位置控制器；导轨架及轴向驱 动器，对接于万能过渡板上，是周向驱动器的行走轨道；周向驱动器装在导轨架上，驱动导杆周向转动和轴向前后移动；导杆一端置于周向驱动器，另一端 连接执行机构进行传动，执行机构执行打磨及检测。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，中心孔堵头拔具包括冷态拔销器和 热态拔盖器，冷态拔销器用于在冷态下拔出大轴中心孔堵头，热态拔盖器用于 在热态下拔出大轴中心孔堵头。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，冷态拔销器由拔销轴、冲击锤和双 头螺栓组成，双头螺栓用于将冷态拔销器与中心孔堵头相接，拔销轴是拔出大 轴时手扶的位置，拔出堵头时通过撺动冲击锤产生拔出的冲击力。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，热态拔盖器由拉力螺杆、支撑盖和 双头螺栓组成，通过双头螺栓把拉力螺杆连接到中心孔堵头上，拉力螺杆上拉 力螺杆。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，检测设备包括超声波检测设备和多 频涡流、电子内窥镜表面联合检测设备。
本发明的便携式大轴中心孔探伤装置，集拉拔中心孔堵头、气动打磨、电 动珩磨精磨、自动检测、气动磨削消缺等多种功能为一体，具备电动銜磨精磨、 气动快磨及磨削消缺和超声波检测、涡流内窥镜联合检测等多种功能，且能快 速拔出中心孔堵头，自动化程度高，便于携带， 一次安装，即可完成表面打磨、 探伤和缺陷磨削处理打磨等工序。
图l是本发明的冷态拔销器。
图2是本发明的热态拔盖器。
图3是本发明的打磨及检测一体化驱动装置。
图中标记为
1——电气控制柜
2——大轴
3——执行机构
4——万能过渡板
5——导杆
6——周向驱动器
7——导轨架及轴向驱动器
58——皂液泵
11——双头螺栓
12——冲击锤
13——拔销轴
14——拉力螺杆
15——支撑盖
具体实施例方式
本发明大轴中心孔探伤装置，由中心孔堵头拔具、打磨及检测一体化驱动 装置和检测设备三部分组成。
中心孔堵头拔具包括冷态拔销器和热态拔盖器两种拔具，其作用是快速拉 拔中心孔堵头。如图1所示，冷态拔销器由拔销轴13、冲击锤12和双头螺栓 11三部分组成，通过双头螺栓11将冷态拔销器与中心孔堵头相接，手扶拔销 轴13，撺动冲击锤12可产生的很大冲击力，即可在冷态下拔出堵头，拔前喷 洒一些松动剂效果更好。如图2所示，热态拔盖器由拉力螺杆14、支撑盖15 和双头螺栓11三部分组成，通过双头螺栓11把拉力螺杆14连接到中心孔堵头 上，再套架支撑盖15，拧紧拉力螺杆14螺帽施加予拉力后，用火焰均匀加热 轴颈即可拔出堵头。两种拔具的双头螺栓可通用。
如图3所示，打磨及检测一体化驱动装置由电气控制柜1、万能过渡板4、 导轨架及轴向驱动器7、周向驱动器6、导杆5、皂液泵8和执行机构3七个部 件组成。打磨有电动珩磨和气动磨削两种方法，并可进行涡流内窥镜联合表面 检测和超声波探伤。
电气控制柜l自动控制气动打磨、衍磨、探伤等功能，并输出检测用电源。 采用8951单片机为控制核心，通过周向传感器、轴向传感器、行程控制传感器
完成输入、信号通过处理后，送至8951 1/0 口， CPU接收操作指令后向变频器 发出命令完成周向、轴向动作及前进步长的显示、转速显示等功能。万能过渡 板4是一体化驱动装置的安装位置控制器，以便一体化装置适应不同规格尺寸 大轴。用螺栓和槽型压板安装在靠背轮上，对于各种规格靠背轮，均可把万能 过渡板4与孔中心线的距离及位置调节为同一数值。导轨架及轴向驱动器7， 对接于万能过渡板4上，是周向驱动器6的行走轨道，通过丝杆转动轴向前后 驱动力。周向驱动器6装在导轨架上，驱动导杆周向转动和轴向前后移动。导杆分为多节，中间用滚动支架支撑，导杆一端置于周向驱动器6，另一端连接 执行机构进行传动，并作导汽管用。执行机构3，有气动打磨头、珩磨头、涡 流及电子内窥镜表面联合检测装置、超声波探伤装置等。皂液泵8在气动打磨 和珩磨时施加皂液。
检测设备包括超声波检测设备和多频涡流、电子内窥镜表面联合检测设备， 对现有的设备进行了有机集成，设计制作了连接件。
本发明大轴中心孔探伤装置可检修探伤前预磨清洁、检测、缺陷磨削处理 等功能。
探伤前预磨清洁，执行机构为气动砂轮机和珩磨头，先用气动砂轮快磨。 高压瓶装氮气经过减压后，从导杆中导入气动砂轮机，利用离心力浮动打磨， 同时开动轴向驱动器推动砂轮机前进和后退，并施加皂液，每根导杆来回打磨
5-6次即可。再用电动珩磨头精磨，轴向和周向驱动器同时开启，同时开启皂 液泵输送切削液，每根导杆来lHj打磨一次即可。施加皂液湿法气动打磨再加上 珩磨精磨，中心孔表面预磨的粗糙度可达0.8以下，较好地满足了表面检测要 求。
进行检测时，周向顺时针转动一周以上，轴向前进3mm—10mm ，再反转 回来，轴向前进3mm-10mm，完成一个节距检测后再前进一个节距。周向转动速 度和轴向前进速度和间距均可调节，超声波探伤时通过油桶加压供给耦合用油。 当发现有缺陷时，可以手动操作周向和轴向驱动器进行精确探伤。表面检测采 用用视频内窥镜和多频涡流联合探伤，采用两种互补性极佳的表面检测方法结 合，能够发现深度0.3皿以上，周向长度大于1.5mm的表面缺陷，能提供缺陷 深度、长度、形貌、走向、位置等参数，定性、定量一次完成，可靠性极高， 误判和漏检的可能性极小。可根据需要，选用超声波纵波和横波探头探伤。 检测发现表面或近表面缺陷后，可用气动砂轮局部来回打磨消除缺陷。 采用本发明大轴中心孔探伤装置可采用如下步骤搭设距架子平台；用专 用拔具拔出一端或两端中心孔堵头；把万能过渡板4安装联接到大轴靠背轮上; 安装导轨架及轴向驱动器7和周向驱动器6;接导杆、支撑轴承和皂液泵；接 通电源，再分别按气动打磨、珩磨和检测各种工序安装相应的执行机构进行工 作；探伤完毕，拆卸驱动装置，清理内孔表面后，干冰或液氮冷却堵头后装复。本发明大轴中心孔探伤装置集拉拔中心孔堵头、气动打磨、电动绗磨精磨、 自动检测、气动磨削消缺等多种功能为一体，具备电动珩磨精磨、气动快磨及 磨削消缺和超声波检测、涡流内窥镜联合检测等多种功能，且能快速拔出中心 孔堵头。适应各型发电机组大轴中心孔的打磨和检测，也可用于其他类似设备 部件的打磨和检测。打磨、检测电动智能控制，也可手动操作；打磨及检测前 进、后退和周向转动速度无级可调，打磨检测联合驱动装置由电气控制，最大
部件"导轨架及轴向驱动器"的重量38Kg，其它部件重量均小于20 Kg，自动 化程度高，便于携带， 一次安装，即可完成表面打磨、探伤和缺陷磨削处理打 磨等工序，操作简便。
权利要求
1、一种便携式大轴中心孔探伤装置，其特征在于，包括中心孔堵头拔具、打磨及检测一体化驱动装置和检测设备，打磨及检测一体化驱动装置由电气控制柜、万能过渡板、导轨架及轴向驱动器、周向驱动器、导杆、皂液泵和执行机构组成，电气控制柜自动控制气动打磨、衍磨、探伤等，并输出检测用电源；万能过渡板是安装在大轴靠背轮上控制一体化驱动装置的位置控制器；导轨架及轴向驱动器，对接于万能过渡板上，是周向驱动器的行走轨道；周向驱动器装在导轨架上，驱动导杆周向转动和轴向前后移动；导杆一端置于周向驱动器，另一端连接执行机构进行传动，执行机构执行打磨及检测。
2、 根据权利要求l所述的便携式大轴中心孔探伤装置，其特征在于中心 孔堵头拔具包括冷态拔销器和热态拔盖器，冷态拔销器用于在冷态下拔出大轴 中心孔堵头，热态拔盖器用于在热态下拔出大轴中心孔堵头。
3、 根据权利要求2所述的便携式大轴中心孔探伤装置，其特征在于冷态拔销器由拔销轴、冲击锤和双头螺栓组成，双头螺栓用于将冷态拔销器与中心 孔堵头相接，拔销轴是拔出大轴时手扶的位置，拔出堵头时通过撺动冲击锤产 生拔出的冲击力。
4、 根据权利要求2所述的便携式大轴中心孔探伤装置，其特征在于热态 拔盖器由拉力螺杆、支撑盖和双头螺栓组成，通过双头螺栓把拉力螺杆连接到 中心孔堵头上，拉力螺杆上通过并紧螺母施加拉拔力。
5、 根据权利要求l所述的便携式大轴中心孔探伤装置，其特征在于检测 设备包括超声波检测设备和多频涡流、电子内窥镜表面联合检测设备。
全文摘要
本发明公开了一种便携式大轴中心孔探伤装置，包括中心孔堵头拔具、打磨及检测一体化驱动装置和检测设备，打磨及检测一体化驱动装置由电气控制柜、万能过渡板、导轨架及轴向驱动器、周向驱动器、导杆、皂液泵和执行机构组成，电气控制柜自动控制气动打磨、衍磨、探伤等。具备电动珩磨精磨、气动快磨及磨削消缺和超声波检测、涡流内窥镜联合检测等多种功能，且能快速拔出中心孔堵头，自动化程度高，便于携带，一次安装，即可完成表面打磨、探伤和缺陷磨削处理打磨等工序。
文档编号G01N27/90GK101498689SQ20091004284
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者邹建伟, 陈红冬 申请人:湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司;湖南省电力公司试验研究院