[实用新型]一种适用于电站管线结构监测的超声导波换能器及其模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及电站设备无损检测技术，特别是涉及到电站管线设备的磁性换能装置。

背景技术

高参数、大容量的超(超)临界燃煤发电机组具有高效率、低排放的特点，已成为洁净煤发电技术中的重要组成部分，是国家能源电力实现节能减排战略的重要途径。近年来，我国超(超)临界燃煤发电机组增长迅速，已成为发电行业技术发展趋势。随着机组蒸汽参数和容量的提高，对机组安全性也提出了更高的要求。根据国家电力监督委员会电力可靠性中心的统计数据，锅炉故障已成为超(超)临界燃煤发电机组非计划停机的主要因素，锅炉故障已成为主机故障之首。

另外，无损检测作为一门新兴的应用技术学科和一门综合性技术，在各种工业领域中都得到广泛的应用，尤其在电力工业中得到了较快发展，已成为保障安全发、供电不可缺少的重要手段。在我国，83％以上的电力是由火力发电厂提供的。火力发电厂在基建安装时，成千上万的管子或管道的焊接接头需要用射线或超声监测。一台300MW机组的锅炉本体就有1万多个管子焊接接头，为保证锅炉的安全运行，要求进行100％探伤，可见其监测工作量之大。研究锅炉管道的无损检测评价技术，可以预知隐患，对确保火力发电设备尤其是锅炉的安全、可靠运行意义重大。电力行业无损检测工作目前主要采用的监测方法有：射线、超声、磁粉、渗透、涡流等。但是这些常规的无损检测技术都存在一定的缺陷，例如：必须剥离外包层、必须逐点监测、监测效率低等。

超声导波(Ultrasonic Guided Wave)监测技术是无损检测领域的一种新技术，具有高效、快速和大范围缺陷监测能力的优点，能够实现板、管和杆等结构的快速无损检测，通过在结构某处布置换能器或换能器阵列即可实现数十米范围内结构的全局监测。超声导波的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道监测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，超声导波通常使用的频率f＜100KHz，因此超声导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声监测相比是比较低的，但是超声导波监测的优点是能传播20～30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的监测，特别适合于监测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。

常用的超声导波监测系统一般利用压电晶片换能器、电磁声换能器、磁致伸缩换能器。其中磁致伸缩型换能器由于其形式灵活，可用于非接触式监测而受到广泛关注。超声导波在圆管中大致分为三类：导波模态纵向模态L，扭转模态T，弯曲模态F。其中扭转模态因为其能够在不同频率保持大致相同的传播速度而得到广泛应用。

磁致伸缩型扭转模态换能器一般利用铁磁性电站管线或磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，通过永磁铁与线圈分别提供周向静磁场与轴向动磁场，在电站管线中激发出扭转模态的超声导波。传统的扭转模态换能器一般直接在待监测电站管线上缠绕线圈，或者绕在一个内径为待监测电站管线外径的中空管上来形成线圈，或者利用柔性印刷线圈。中空管绕制线圈一般将形成线圈的漆包线直接暴露在外界环境中，容易受到外界影响而破损、变形，进而导致传感器的损坏。柔性印刷线圈往往只能使用单层线圈，设计成多层结构时会大大增加复杂性。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术中的中空管绕制线圈容易受到外界影响而破损变形、柔性印刷线圈往往只能使用单层线圈的问题，提供一种适用于一定直径铁磁性电站管线的浇注线圈式磁致伸缩型超声导波换能器及其模具。

为了实现此目的，本实用新型采取的技术方案为如下。

一种适用于电站管线结构监测的超声导波换能器，所述超声导波换能器包括浇注线圈、载具和一个以上永磁体，其中浇注线圈结构为漆包线线圈浇注固化的圆环状线圈，载具固定于所述浇注线圈的一端，所述一个以上永磁体嵌入所述载具，沿所述浇注线圈周围环状分布。

其中所述超声导波换能器浇注线圈的内径比待监测的电站管线外径大0.5毫米至1毫米。

特别地，所述漆包线线圈为多层线圈。

另外，所述载具上具有一个以上孔洞，所述一个以上永磁体嵌入所述一个以上孔洞。

所述一个以上永磁体为长条状烧结钕铁硼永磁体，宽度方向上充磁，所述永磁体长度方向为待监测电站管线的轴向方向。

所述一个以上永磁体中，相邻永磁体的相对侧磁极相反。

另外，所述永磁体的尺寸为3mm×3mm×30mm。