本发明属于超声无损检测技术领域，具体是一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法。
背景技术：
压气机动叶片是压气机对燃气轮机进口气体做功的核心部件，由叶身和叶根两部分组成，叶身是叶片与气流相互作用的部分，叶根是叶片装配到转子轮盘槽的部分，一般采用燕尾型叶根。压气机动叶片作为旋转机械在服役过程中经受复杂的交变应力，易在燕尾型叶根背弧面和内弧面变截面位置萌生裂纹缺陷，严重影响机组的安全稳定运行。因此，为保证燃气轮机压气机动叶片安全的可靠性，定期对压气机动叶片叶根进行无损检测非常必要。特别是在动叶片不拆卸的检修状态下，实现内弧面和背弧面叶根裂纹缺陷的有效检测成为当下燃机运维技术研发人员关注的重点。
相控阵超声检测具有不易受部件形状尺寸限制、现场适应性强、可实现声束的偏转和聚焦、可多种视图成像等优点，非常适合复杂结构的压气机动叶片叶根现场不拆卸原位检测。但由于压气机动叶片叶根为燕尾型复杂结构，相控阵检测结果中存在大量结构固有回波，干扰裂纹信号的有效判断，目前，一般采用预置所检部件的形状轮廓图到相控阵超声检测扫描结果中，可形象直观的快速区分部件固有反射回波和裂纹缺陷信号。但由于动叶片叶身为大曲率变截面扭转结构，叶根形状也为变截面结构，在相控阵超声探头从进气边到出气边扫查过程中，其声束轴线截面的叶身和叶根形状轮廓随探头移动不断变化，且变化幅度较大。因此，对于动叶片叶根相控阵超声检测，采用预置的固定叶根形状轮廓图来辅助区分叶根固有回波和裂纹缺陷回波会产生形状错位，极易导致信号误判，对于形状变化较大的位置，几乎无法进行辅助判别。
因此，开发一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，解决目前动叶片相控阵超声检测预置固定形状轮廓而产生的裂纹信号误判以及部分位置无法辅助判别的局限性，在机组临停期间进行高效、可靠的燃气轮机压气机动叶片叶根相控阵超声检测是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对目前采用预置固定形状轮廓进行燃气轮机压气机动叶片叶根相控阵超声检测结果辅助判断时存在的形状错位而导致的信号误判以及某些位置无法辅助判断的局限性，提供了一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，可实现在探头扫查过程中根据探头的位置信息实时导入动叶片在声束轴线截面上的轮廓形状，实现动叶片叶根相控阵超声检测结果中裂纹信号和固有干扰信号的全程、实时、快速、准确区分，极大地提高检测效率以及检测结果的直观性和可靠性。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，按以下步骤进行：
第1步：通过逆向测绘获得所检压气机动叶片的外形尺寸模型，导入制图模块；
第2步：设计工装，将工装安装于动叶片上，开始检测，获得检测过程中移动的相控阵超声探头相对于所检动叶片的实时位置信息，位置信息包括探头在动叶片进气边到出气边的轴向位置、叶根到叶顶的径向位置、内弧面到背弧面的周向位置、探头在y轴的旋转角度信息和探头在z轴的旋转角度信息；其中，轴向位置定义为x轴，径向位置定义为z轴，周向位置定义为y轴，探头在y轴的旋转角度信息定义为维a，探头在z轴的旋转角度信息定义为维b；
第3步：将相控阵超声探头实时位置信息导入制图模块，根据位置信息对动叶片尺寸模型进行实时切面，获得移动的相控阵超声探头对应位置的实时动叶片形状轮廓图；
第4步：将相控阵超声检测仪中的超声回波信号视图和制图模块中的动叶片切面形状轮廓图同步实时导入分析模块；
第5步：在分析模块中依据动叶片形状轮廓图进行动叶片叶根固有回波信号和裂纹缺陷信号的快速识别与精准判定。
本发明进一步的改进在于，所述步骤1中逆向测绘技术包括三坐标测量技术、激光扫描技术、投影光栅测量技术、计算机断层扫描技术和立体视觉测量技术。
本发明进一步的改进在于，所述步骤2中工装，包括动叶片内弧面叶根超声检测工装和背弧面叶根超声检测工装，工装具备全自动扫查及行程位置信息实时提取的功能，相控阵超声探头为线阵列横波斜探头或线阵列纵波直探头。
本发明进一步的改进在于，所述步骤2中位置信息中行程信息分度为毫米级以下，角度信息分度为度级以下。
本发明进一步的改进在于，所述步骤2中位置信息均以声波在相控阵超声探头楔块中的入射点为定位点。
本发明进一步的改进在于，所述步骤3中实时切面的轴点为探头在x、y、z轴位置交点，切面由探头在维a和维b决定。
本发明进一步的改进在于，所述步骤4中超声回波信号视图包括b\c\d\s视图，主要为s视图，即扇形显示图。
本发明进一步的改进在于，所述步骤5中动叶片叶根包括内弧面叶根和背弧面叶根。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，可实现在机组临停期间对燃气轮机压气机动叶片叶根进行相控阵超声检测时，在探头扫查过程中根据探头的位置信息实时导入动叶片在声束轴线截面上的轮廓形状，实现动叶片叶根相控阵超声检测结果中裂纹信号和固有干扰信号的全程、实时、快速、准确区分，极大地提高检测效率以及检测结果的直观性和可靠性。
附图说明
图1是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法流程图。
图2是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法中动叶片形状图。
图3是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法中动叶片实时切面形状轮廓图。
图4是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法中背弧面叶根裂纹缺陷信号和固有结构回波信号图。
图5是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法中切面位置信息图。
图6是本发明一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法中内弧面叶根裂纹缺陷信号和固有结构回波信号图。
附图标记说明：
1、动叶片的外形尺寸，2、切面轮廓图，3、切面位置图，4、背弧面叶根平台成像图，5、内弧面叶根平台成像图。
101、内弧面叶根平台，102、背弧面叶根平台，103、叶身背弧面，104、叶身内弧面；201、背弧面叶根检测探头扫查路径，202、内弧面叶根检测探头扫查路径，203、单切面轮廓图；301、叶根到叶顶的径向位置(z轴)，302、动叶片进气边到出气边的轴向位置(x轴)，303、内弧面到背弧面的周向位置(y轴)，304、在z轴的旋转角度信息(维b)，305、在y轴的旋转角度信息(维a)；401、背弧面叶根检测提取后动叶片形状轮廓图，402、背弧面叶根相控阵超声检测s扫描视图，403、背弧面叶根固有结构回波信号，404、背弧面叶根裂纹缺陷信号；501、内弧面叶根检测提取后动叶片形状轮廓图，502、内弧面叶根相控阵超声检测s扫描视图，503、内弧面叶根固有结构回波信号，504、内弧面叶根裂纹缺陷信号。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施例1
参照附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明提供一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征是按以下步骤进行：
第1步：通过逆向测绘获得某型号燃气轮机压气机第1级动叶片的外形尺寸模型，导入制图模块(见图2)；图中，1为动叶片的外形尺寸，101为内弧面叶根平台，102为背弧面叶根平台，103为叶身背弧面，104为叶身内弧面；
第2步：设计动叶片背弧面叶根超声检测工装，将工装安装于动叶片内弧面叶身表面，将32阵元的线阵列相控阵超声探头接入规格为32/128通道的相控阵超声检测仪主机，开始检测，超声探头被驱动沿动叶片进气边向出气边自动扫查，工装实时将移动的超声探头相对于所检动叶片的位置信息，包括探头在动叶片进气边到出气边的轴向位置(定义为x轴)、探头距动叶片内弧面叶根平台的径向位置(定义为z轴)、探头在内弧面到背弧面的周向位置(定义为y轴)、探头在y轴的旋转角度信息(定义为维a)和探头在z轴的旋转角度信息(定义为维b)；
第3步：将相控阵超声探头实时位置信息导入制图模块，根据位置信息对第1级动叶片尺寸模型进行实时切面，获得移动的相控阵超声探头对应位置的实时第1级动叶片形状轮廓图(见附图3)；图中，2为切面轮廓图，201为背弧面叶根检测探头扫查路径，202为内弧面叶根检测探头扫查路径，203为单切面轮廓图；
第4步：将相控阵超声检测仪中的超声回波信号的s扫描视图和制图模块中的第1级动叶片切面形状轮廓图同步实时导入分析模块；
第5步：在分析模块中依据第1级动叶片形状轮廓图进行第1级动叶片背弧面叶根固有回波信号和裂纹缺陷信号的快速识别与精准判定(见附图4)。图中，4为背弧面叶根平台成像图，401为背弧面叶根检测提取后动叶片形状轮廓图，402为背弧面叶根相控阵超声检测s扫描视图，403为背弧面叶根固有结构回波信号，404为背弧面叶根裂纹缺陷信号。
在本实施例中，所述步骤1中逆向测绘技术为激光扫描技术。
在本实施例中，所述步骤2中工装，为动叶片背弧面叶根超声检测工装，工装具备全自动扫查及行程位置信息实时提取的功能，相控阵超声探头为线阵列横波斜探头。
在本实施例中，所述步骤2中位置信息中行程信息分度为毫米，角度信息分度为度。
在本实施例中，所述步骤2中位置信息均以声波在相控阵超声探头楔块中的入射点为定位点。
在本实施例中，所述步骤3中实时切面的轴点为探头在x、y、z轴位置交点，切面由探头在维a和维b决定的角度决定(见附图5)。图中，3为切面位置图，301为叶根到叶顶的径向位置(z轴)，302为动叶片进气边到出气边的轴向位置(x轴)，303为内弧面到背弧面的周向位置(y轴)，304为在z轴的旋转角度信息(维b)，305为在y轴的旋转角度信息(维a)；
在本实施例中，所述步骤4中超声回波信号视图为s视图，即扇形显示图。
在本实施例中，所述步骤5中动叶片叶根为背弧面叶根。
实施例2
参照附图1、附图2、附图3、和附图6，本发明提供一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征是按以下步骤进行：
第1步：通过逆向测绘获得某型号燃气轮机压气机第1级动叶片的外形尺寸模型，导入制图模块(见图2)；图中，1为动叶片的外形尺寸，101为内弧面叶根平台，102为背弧面叶根平台，103为叶身背弧面，104为叶身内弧面；
第2步：设计动叶片内弧面叶根超声检测工装，将工装安装于动叶片内弧面和背弧面叶根平台上，将16阵元的线阵列相控阵超声探头接入规格为16/64通道的相控阵超声检测仪主机，开始检测，超声探头被驱动沿内弧面叶根平台棱边从进气侧向出气侧自动扫查，工装实时将移动的超声探头相对于所检动叶片的位置信息，包括探头在动叶片进气边到出气边的轴向位置(定义为x轴)、探头距动叶片内弧面叶根平台的径向位置(定义为z轴)、探头距动叶片内弧面叶根平台棱边的周向位置(定义为y轴)；
第3步：将相控阵超声探头实时位置信息导入制图模块，根据位置信息对第1级动叶片尺寸模型进行实时切面，获得移动的相控阵超声探头对应位置的实时第1级动叶片形状轮廓图(见附图3)；图中，2为切面轮廓图，201为背弧面叶根检测探头扫查路径，202为内弧面叶根检测探头扫查路径，203为单切面轮廓图；
第4步：将相控阵超声检测仪中的超声回波信号的s扫描视图和制图模块中的第1级动叶片切面形状轮廓图同步实时导入分析模块；
第5步：在分析模块中依据第1级动叶片形状轮廓图进行第1级动叶片内弧面叶根固有回波信号和裂纹缺陷信号的快速识别与精准判定(见附图6)。图中，5为内弧面叶根平台成像图，501为内弧面叶根检测提取后动叶片形状轮廓图，502为内弧面叶根相控阵超声检测s扫描视图，503为内弧面叶根固有结构回波信号，504为内弧面叶根裂纹缺陷信号。
在本实施例中，所述步骤1中逆向测绘技术为激光扫描技术。
在本实施例中，所述步骤2中工装，为动叶片内弧面叶根超声检测工装，工装具备全自动扫查及行程位置信息实时提取的功能，相控阵超声探头为线阵列纵波直探头。
在本实施例中，所述步骤2中位置信息中行程信息分度为毫米，角度信息分度为度。
在本实施例中，所述步骤2中位置信息均以声波在相控阵超声探头楔块中的入射点为定位点。
在本实施例中，所述步骤3中实时切面的轴点为探头在x、y、z轴位置交点，切面为内弧面叶根平台面垂线和y轴相交的平面。
在本实施例中，所述步骤4中超声回波信号视图为s视图，即扇形显示图。
在本实施例中，所述步骤5中动叶片叶根为内弧面叶根。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
1.一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第1步：通过逆向测绘获得所检压气机动叶片的外形尺寸模型，导入制图模块；
第2步：设计工装，将工装安装于动叶片上，开始检测，获得检测过程中移动的相控阵超声探头相对于所检动叶片的实时位置信息，位置信息包括探头在动叶片进气边到出气边的轴向位置、叶根到叶顶的径向位置、内弧面到背弧面的周向位置、探头在y轴的旋转角度信息和探头在z轴的旋转角度信息；其中，轴向位置定义为x轴，径向位置定义为z轴，周向位置定义为y轴，探头在y轴的旋转角度信息定义为维a，探头在z轴的旋转角度信息定义为维b；
第3步：将相控阵超声探头实时位置信息导入制图模块，根据位置信息对动叶片尺寸模型进行实时切面，获得移动的相控阵超声探头对应位置的实时动叶片形状轮廓图；
第4步：将相控阵超声检测仪中的超声回波信号视图和制图模块中的动叶片切面形状轮廓图同步实时导入分析模块；
第5步：在分析模块中依据动叶片形状轮廓图进行动叶片叶根固有回波信号和裂纹缺陷信号的快速识别与精准判定。
2.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤1中逆向测绘技术包括三坐标测量技术、激光扫描技术、投影光栅测量技术、计算机断层扫描技术和立体视觉测量技术。
3.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤2中工装，包括动叶片内弧面叶根超声检测工装和背弧面叶根超声检测工装，工装具备全自动扫查及行程位置信息实时提取的功能，相控阵超声探头为线阵列横波斜探头或线阵列纵波直探头。
4.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤2中位置信息中行程信息分度为毫米级以下，角度信息分度为度级以下。
5.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤2中位置信息均以声波在相控阵超声探头楔块中的入射点为定位点。
6.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤3中实时切面的轴点为探头在x、y、z轴位置交点，切面由探头在维a和维b决定。
7.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤4中超声回波信号视图包括b\c\d\s视图，主要为s视图，即扇形显示图。
8.根据权利要求1所述的一种动叶片叶根相控阵超声检测部件形状实时判别方法，其特征在于，所述步骤5中动叶片叶根包括内弧面叶根和背弧面叶根。
技术总结