水轮机涡轮螺栓多通道超声波应力智能监测系统

水轮机上下蜗壳连接35CrMo钢螺栓,利用35CrMo钢螺栓的超声波声时比与轴向应力之间满足良好的线性关系这一规律,依据FPGA技术及数据算法,构建了一套24通道的超声波应力智能监测系统。该测定系统由一台超声波仪、24个压电式探头、一台通道转换器、一台显示和控制工控机组成,可同时检测24个螺栓的实时弹性应力,实现实时应力的测定。利用该系统进行了实际轴向应力的测定,结果表明,其误差完全可以满足工程要求。

45钢弹性应力与超声纵波与横波声时比关系的分析

利用拉伸试验机和超声应力检测仪,对水电机组蜗壳螺栓45钢进行轴向拉伸,测定其在拉伸过程中的应力值和对应的超声波纵波和横波的传播时间,获得超声波纵波与横波的声时比,即超声纵波与横波的波速比,建立弹性应力与超声波纵波与横波声时比之间的定量关系,为利用超声波实时测定螺栓弹性应力提供依据。结果表明,在45钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时,超声波纵波与横波声时比与弹性应力之间呈线性关系,为σ=-50 249.8 Sl/St+90 536.1。通过实际测定应力值对超声波纵波与横波声时-应力模型测定出的应力值进行验证,结果表明,利用超声波纵波与横波测定的应力值与实际应力值之间的最大误差为2.36%,满足工程要求。