摘要:新前端電子技術(shù)的迅速發(fā)展和進(jìn)步，給工業(yè)中對鐵道輪對的無損檢測提供了基礎(chǔ)。針對新裝固定AURA系統(tǒng)和地下檢測站的新要求,前端超聲波和渦流檢測設(shè)備須朝微型化方向發(fā)展。起聲波和-滿流前端系統(tǒng)尺寸小，很容易安裝在靠近超聲波探頭和渦流傳感器的地方，利用這種結(jié)構(gòu),檢測系統(tǒng)和檢測設(shè)備的簡單化是完全可以實(shí)現(xiàn)的。本文中對ICE列車輪對超聲波探傷檢測進(jìn)行了分析，使用的第二代 AURA的模塊，它是針對 ICE列車輪對的超聲波檢測而專門設(shè)計(jì)的。 小型化前端模塊對輪對的檢測是具有優(yōu)越性的。

關(guān)鍵詞:鐵道車輛;輪對;無損檢測;檢則系統(tǒng);原理。

1.前端技術(shù)

1.1 超聲波前端

如今的自動超聲檢測系統(tǒng)市場,需要價(jià)格合適, 且能在短時(shí)間內(nèi)完成各種檢測任務(wù)的通用型電子模塊。為了滿足這些要求, IZFP公司已經(jīng)開發(fā)了16 通道超聲波前端模塊,由于16/24通道( 16輸出、24輸入)線路板的緊湊設(shè)計(jì),允許在最小的空間內(nèi)安置復(fù)雜的檢測系統(tǒng)。它可以通過以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)上操作,經(jīng)任一通道提供檢測。 這種前端技術(shù)能應(yīng)用于化學(xué)管道和容器、石油化工、電站、生產(chǎn)線的檢測和鋼鐵產(chǎn)品的前期檢查等等 。

1.2 起聲波和-滿流前端系統(tǒng)的共同特性

由于超聲波和渦流前端模塊尺寸小,檢測電路能很容易安裝在靠近超聲波探頭和渦流傳感器的地方。 利用這種結(jié)構(gòu),檢測系統(tǒng)和檢測設(shè)備的簡單化是完全可以實(shí)現(xiàn)的。特別是用短電纜進(jìn)行探頭/傳感器與前端模塊之間模擬信號的傳輸,在同樣的外界環(huán)境下, 對減少額外的電磁感應(yīng)或干擾是很有意義的。 通過以太網(wǎng)連接可以將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳送到主機(jī)。

2.起聲波和-滿流前端系統(tǒng)的共同特性

2.1  ICE列車輪對檢測

對于單個(gè)輪對的檢測,考慮到已有的 AURA系統(tǒng),位于 Krefeld的德國鐵路工廠近來開發(fā)了裝有第二代 AURA的模塊。它是針對 ICE列車輪對的超聲波檢測而專門設(shè)計(jì)的 。 這些設(shè)備是Krefeld工廠提供維修服務(wù)必不可少的部分,在這套維護(hù)設(shè)備上可對 ICE列車輪對進(jìn)行直接檢查并實(shí)施檢修 。

可以檢査出輪輻和輪盤的表面裂紋和缺陷。 用于輪輻和車輪檢測的傳感器由2個(gè)固定模塊和熱交換模塊組成,其中固定模塊適用于所有的輪對產(chǎn)品,而熱交換模塊用于特定結(jié)構(gòu)輻板的檢測 。

對于每一個(gè)固定模塊,分離的 UT 前端電路集成于幾乎封閉的傳感器中 。 每個(gè)熱交換模塊有一個(gè)集成的 UT前端,取決于被測車輪的結(jié)構(gòu),處理單元采用包含 uT前端的通用模塊,探頭架與固定模塊一起考慮,放在被測車輪的適當(dāng)位置 。模塊的連接是通過工具交換裝置實(shí)現(xiàn)的,它提供耦合劑和數(shù)字超聲信號的傳輸,3個(gè)l6通道的前端模塊在輪對的檢測中是有效的 。 現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能確保將數(shù)字超聲渡數(shù)據(jù)傳輸,給負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和分析的工作站 。

超聲波探傷是通過輪對運(yùn)動表面對超聲波的反射實(shí)現(xiàn)的。多達(dá)34個(gè)傳輸器用于車輪的輪相和輻板的檢測,前端電子和測試軟件能完成 A型掃描的記錄。 這一點(diǎn),對于區(qū)分內(nèi)部裂紋信號和非相關(guān)幾何示值之間的不同是很重要的,這也是由車輪輻板過渡區(qū)的幾何反射造成的 。 為了進(jìn)一步降低檢測成本,只采用一種傳感器設(shè)備和接口,對輪對進(jìn)行2個(gè)步驟的檢測。第一步,輪對的左側(cè)輪檢測。傳感器放在被測輪對上后,旋轉(zhuǎn)輪對并使被測表面潮濕以獲得優(yōu)化的偶合條件。 實(shí)際檢測中要求旋轉(zhuǎn)車輪一 整圈以上。

采集信號完成以后,短時(shí)間內(nèi)可獲得超聲波數(shù)據(jù),并可得到檢測結(jié)果。數(shù)據(jù)評估過程自動化和超聲波數(shù)據(jù)處理的顯示,可以幫助操作人員確定檢測結(jié)果及其可接受性。

檢測的第二步,將從被檢測車輪上卸下的傳感器水平轉(zhuǎn)動l80度后,傳感器系統(tǒng)定位在輪對的右車輪,進(jìn)而完成整副輪對的檢測。 對于整副輪對的檢測,包括數(shù)據(jù)顯示,只需要5 min的時(shí)間即可完成。額外的數(shù)據(jù)分析和結(jié)果評估,對于經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員來說也只需要幾分鐘。

2.2貨車輪軸組合檢測站

在大修過程中,輪對的更新是一項(xiàng)非常重要的工作。下面是關(guān)于輪調(diào)殘余應(yīng)力的測量,這是使用由 IZFP公司提供的應(yīng)力測量系統(tǒng)完成的。輪對的能修工可在加工車床上完成。 最后,使用由 IZFP 和 TEG公司提供的檢測系統(tǒng),完成對輪網(wǎng)及輪軸缺陷(裂紋)的檢測還第一次完成了超聲波和渦流技術(shù)的結(jié)合,這些都是針對使用相控陣技術(shù)對輪相的檢測和對實(shí)心車軸的超聲檢測而采取的新方法。2004年秋,SRS公司授權(quán)檢測站配備了上述系統(tǒng)。

整個(gè)系統(tǒng)由中央主機(jī)控制,對于輪網(wǎng)和實(shí)心車軸的檢測功能集成在一個(gè)高級測試程序中 。

整個(gè)檢測過程是全自動的,對于輪細(xì)0檢測,超聲波傳感器和渦流傳感器被固定在踏面或輪網(wǎng)的背面。相控陣搜索單元置于軸身的限定區(qū)域。相控陣傳輸器的軸向位置與范圍,取決于被檢測軸的型號和結(jié)構(gòu)。

超聲波技術(shù)已被廣泛用于輪網(wǎng)裂紋和缺陷的檢測,渦流技術(shù)則被應(yīng)用于滾動表面裂紋的檢測 。 對于每個(gè)車輪,需要用12只超聲波傳感器和4只渦流傳感器進(jìn)行檢測。

貨車車軸是實(shí)心的,對于車輪上橫向裂紋的超聲檢測,包括輪座、軸頸、防塵座和所有圓弧部位,要求選擇很多不同的入射角.為了減少軸檢測總的用時(shí),采用由 GE檢測技術(shù)有限公司提供的相控陣系統(tǒng)。入射角從25°一75°不等。

2個(gè)l6多通道超聲波前端模塊和1個(gè)8通道渦流前端已用于輪輻的檢測,并安裝在靠近超聲波和渦流傳感器的地方。       .

檢測數(shù)據(jù)都是以數(shù)字形式傳送到主機(jī),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)共享。 COM- PAS系統(tǒng),對于超聲波檢測,在軸體的每一面,可確定帶有14個(gè)參變量的相控陣搜索單元。

為了降低總費(fèi)用和對空間的要求,輪對檢測站也就是運(yùn)行相控陣搜索單元,也連接到主機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸和共享。

在輪網(wǎng)檢測過程中,自動處理檢測數(shù)據(jù),由于數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理過,所以檢測結(jié)果可能相對直觀。 當(dāng)檢測車軸的數(shù)據(jù)采集在現(xiàn)場進(jìn)行時(shí),超聲波和渦流的數(shù)據(jù)信息可能達(dá)到或超出閾值,由檢測人員進(jìn)行評估,因?yàn)閬碜詸M截面的圖形變化不允許自動分析,這就需要通過檢測人員來評定。 盡管如此,有一種定制的評估程序,它是 COMPAS軟件包的一部分,在數(shù)據(jù)評估過程中,可以給檢測人員以很大的幫助。

2.3  ICE車輪的地下檢測

為了用裝在列率輪對上的超聲波檢測儀檢測ICE高速列車的輪對,德國鐵路維修工廠建立了地下檢測系統(tǒng)。第一代地下檢測系統(tǒng)是由 DB、BAM、IZFP和TEG聯(lián)合完成的,并且很快應(yīng)用在一些德國鐵路工廠中。 為了檢測列車輪對,需要將其吊離鐵軌,還要用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)備將其轉(zhuǎn)動 。 這樣,才可以檢測主動輪對和從動輪對。

對于地下檢測,考慮到減少檢測時(shí)間、提高可靠性、維護(hù)及管理工作最小化,提出了一個(gè)新的理念 。 這個(gè)理念包括 IZFP前端電子裝置的應(yīng)用，這個(gè)裝置靠近傳感器。 通過以太網(wǎng),可將超聲波檢測數(shù)據(jù)傳到用于軌道維護(hù)的主機(jī)上。這個(gè)過程要避免噪聲和錯誤的電纜連接。檢測完成以后,檢測設(shè)備必須移至下一個(gè)要檢測的輪對,因?yàn)椴恍桦娎|，所以可以減少檢測設(shè)置的時(shí)間它最重要的特點(diǎn)就是，該軟件將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示應(yīng)用到了已拆卸的ICE輪對評估當(dāng)中。

總結(jié)：

通過對這門課程的學(xué)習(xí)和編寫這篇論文，我深刻了解了無損檢測技術(shù)在工業(yè)發(fā)展的重要性，現(xiàn)在的常用的檢測裝置里鏈接探頭和傳感器的電纜通常要跨越很長的距離，但工業(yè)中的電磁干擾會引起信號強(qiáng)度的損失和信號質(zhì)量的減弱，所以就需要完成本篇文獻(xiàn)描敘的IZFP的前端技術(shù)來使超聲波和渦流電路與數(shù)據(jù)收集通道分開，來與探測系統(tǒng)靠近。IZEP對動車無損檢測提供巨大的幫助，讓動車更安心快捷的出行，人們也會更樂于搭乘動車出游。學(xué)習(xí)本門課我也認(rèn)識到了我今后在社會工作的責(zé)任，我會更加努力的學(xué)習(xí)來貢獻(xiàn)社會。

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