標(biāo)題: 新前端電子技術(shù)在鐵道輪對(duì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用 [打印本頁(yè)]
作者: hhhhhh1 時(shí)間: 2018-1-4 16:36
標(biāo)題: 新前端電子技術(shù)在鐵道輪對(duì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用
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(duì)鐵道輪對(duì)的無(wú)損檢測(cè)提供了基礎(chǔ)。針對(duì)新裝固定AURA系統(tǒng)和地下檢測(cè)站的新要求,前端超聲波和渦流檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備的簡(jiǎn)單化是完全可以實(shí)現(xiàn)的。本文中對(duì)ICE列車輪對(duì)超聲波探傷檢測(cè)進(jìn)行了分析，使用的第二代 AURA的模塊，它是針對(duì) ICE列車輪對(duì)的超聲波檢測(cè)而專門設(shè)計(jì)的。 小型化前端模塊對(duì)輪對(duì)的檢測(cè)是具有優(yōu)越性的。
關(guān)鍵詞:鐵道車輛;輪對(duì);無(wú)損檢測(cè);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(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng),需要價(jià)格合適, 且能在短時(shí)間內(nèi)完成各種檢測(cè)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(kāi)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(cè)系統(tǒng)。它可以通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)上操作,經(jīng)任一通道提供檢測(cè)。 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(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備的簡(jiǎn)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(hào)的傳輸,在同樣的外界環(huán)境下, 對(duì)減少額外的電磁感應(yīng)或干擾是很有意義的。 通過(guò)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(duì)檢測(cè)
對(duì)于單個(gè)輪對(duì)的檢測(cè),考慮到已有的 AURA系統(tǒng),位于 Krefeld的德國(guó)鐵路工廠近來(lái)開(kāi)發(fā)了裝有第二代 AURA的模塊。它是針對(duì) ICE列車輪對(duì)的超聲波檢測(cè)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(duì) ICE列車輪對(duì)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(cè)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(duì)產(chǎn)品,而熱交換模塊用于特定結(jié)構(gòu)輻板的檢測(cè) 。
對(duì)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(cè)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(cè)車輪的適當(dāng)位置 。模塊的連接是通過(guò)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(hào)的傳輸,3個(gè)l6通道的前端模塊在輪對(duì)的檢測(cè)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(guò)輪對(duì)運(yùn)動(dòng)表面對(duì)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(cè),前端電子和測(cè)試軟件能完成 A型掃描的記錄。 這一點(diǎn),對(duì)于區(qū)分內(nèi)部裂紋信號(hào)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(guò)渡區(qū)的幾何反射造成的 。 為了進(jìn)一步降低檢測(cè)成本,只采用一種傳感器設(shè)備和接口,對(duì)輪對(duì)進(jìn)行2個(gè)步驟的檢測(cè)。第一步,輪對(duì)的左側(cè)輪檢測(cè)。傳感器放在被測(cè)輪對(duì)上后,旋轉(zhuǎn)輪對(duì)并使被測(cè)表面潮濕以獲得優(yōu)化的偶合條件。 實(shí)際檢測(cè)中要求旋轉(zhuǎn)車輪一 整圈以上。
采集信號(hào)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(cè)結(jié)果。數(shù)據(jù)評(píng)估過(guò)程自動(dòng)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(cè)結(jié)果及其可接受性。
檢測(cè)的第二步,將從被檢測(cè)車輪上卸下的傳感器水平轉(zhuǎn)動(dòng)l80度后,傳感器系統(tǒng)定位在輪對(duì)的右車輪,進(jìn)而完成整副輪對(duì)的檢測(cè)。 對(duì)于整副輪對(duì)的檢測(cè),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(píng)估,對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員來(lái)說(shuō)也只需要幾分鐘。
2.2貨車輪軸組合檢測(cè)站
在大修過(guò)程中,輪對(duì)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(cè)量,這是使用由 IZFP公司提供的應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)完成的。輪對(duì)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(cè)系統(tǒng),完成對(duì)輪網(wǎng)及輪軸缺陷(裂紋)的檢測(cè)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(duì)使用相控陣技術(shù)對(duì)輪相的檢測(cè)和對(duì)實(shí)心車軸的超聲檢測(cè)而采取的新方法。2004年秋,SRS公司授權(quán)檢測(cè)站配備了上述系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)由中央主機(jī)控制,對(duì)于輪網(wǎng)和實(shí)心車軸的檢測(cè)功能集成在一個(gè)高級(jí)測(cè)試程序中 。
整個(gè)檢測(cè)過(guò)程是全自動(dòng)的,對(duì)于輪細(xì)0檢測(cè),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(cè)軸的型號(hào)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(cè),渦流技術(shù)則被應(yīng)用于滾動(dòng)表面裂紋的檢測(cè) 。 對(duì)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(cè)。
貨車車軸是實(shí)心的,對(duì)于車輪上橫向裂紋的超聲檢測(cè),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(cè)總的用時(shí),采用由 GE檢測(cè)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(cè),并安裝在靠近超聲波和渦流傳感器的地方。 .
檢測(cè)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(duì)于超聲波檢測(cè),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(duì)空間的要求,輪對(duì)檢測(cè)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(cè)過(guò)程中,自動(dòng)處理檢測(cè)數(shù)據(jù),由于數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理過(guò),所以檢測(cè)結(jié)果可能相對(duì)直觀。 當(dāng)檢測(cè)車軸的數(shù)據(jù)采集在現(xiàn)場(chǎng)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(cè)人員進(jìn)行評(píng)估,因?yàn)閬?lái)自橫截面的圖形變化不允許自動(dòng)分析,這就需要通過(guò)檢測(cè)人員來(lái)評(píng)定。 盡管如此,有一種定制的評(píng)估程序,它是 COMPAS軟件包的一部分,在數(shù)據(jù)評(píng)估過(guò)程中,可以給檢測(cè)人員以很大的幫助。
2.3 ICE車輪的地下檢測(cè)
為了用裝在列率輪對(duì)上的超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)ICE高速列車的輪對(duì),德國(guó)鐵路維修工廠建立了地下檢測(cè)系統(tǒng)。第一代地下檢測(cè)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(guó)鐵路工廠中。 為了檢測(cè)列車輪對(duì),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(dòng) 。 這樣,才可以檢測(cè)主動(dòng)輪對(duì)和從動(dòng)輪對(duì)。
對(duì)于地下檢測(cè),考慮到減少檢測(cè)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(guò)以太網(wǎng),可將超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)傳到用于軌道維護(hù)的主機(jī)上。這個(gè)過(guò)程要避免噪聲和錯(cuò)誤的電纜連接。檢測(cè)完成以后,檢測(cè)設(shè)備必須移至下一個(gè)要檢測(cè)的輪對(duì),因?yàn)椴恍桦娎|，所以可以減少檢測(cè)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(duì)評(píng)估當(dāng)中。
總結(jié)：
通過(guò)對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)和編寫這篇論文，我深刻了解了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)發(fā)展的重要性，現(xiàn)在的常用的檢測(cè)裝置里鏈接探頭和傳感器的電纜通常要跨越很長(zhǎng)的距離，但工業(yè)中的電磁干擾會(huì)引起信號(hào)強(qiáng)度的損失和信號(hào)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(lái)使超聲波和渦流電路與數(shù)據(jù)收集通道分開(kāi)，來(lái)與探測(cè)系統(tǒng)靠近。IZEP對(duì)動(dòng)車無(wú)損檢測(cè)提供巨大的幫助，讓動(dòng)車更安心快捷的出行，人們也會(huì)更樂(lè)于搭乘動(dòng)車出游。學(xué)習(xí)本門課我也認(rèn)識(shí)到了我今后在社會(huì)工作的責(zé)任，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)來(lái)貢獻(xiàn)社會(huì)。
參考文獻(xiàn)
[1]劉鎮(zhèn)清,項(xiàng)延訓(xùn).《無(wú)損檢測(cè)》-自適應(yīng)濾波在超聲無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用(P50-80)
[2]崔約賢.張寶友.《物理測(cè)試》-鋼軌斷裂分析（P64-78）
[3]陳伯勝，吳相林.《華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版》-基于過(guò)程控制的分離式多通道超聲探傷方案.（P44-89）
[4]李文超，張丕狀.《核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)》-超聲波檢測(cè)鋼軌缺陷及定位的研究（P09-33）
[5]周博華.《工程技術(shù):文摘版》-淺談高速鐵路鋼軌焊縫超聲波探傷（P89-100）
| 歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/) |
Powered by Discuz! X3.1 |