基于脉冲漏磁理论的铁磁性材料斜裂纹检测

在广泛应用于各行各业的铁磁性材料中,由于应力和环境等因素的作用,裂纹是其最常见的缺陷之一,且多以不规则的形状(如斜裂纹)存在。为了分析斜裂纹的脉冲漏磁信号特点,建立了脉冲漏磁检测斜裂纹的有限元仿真模型,对比分析了斜裂纹与垂直裂纹的脉冲漏磁信号的差异,提取并研究了相关特征量与斜裂纹尺寸的关系。同时,利用脉冲漏磁检测系统对几种斜裂纹进行了实验,检测结果与仿真分析结果一致,验证了利用脉冲漏磁检测斜裂纹的可行性,为下一步对斜裂纹的定量检测提供了理论指导。     

Consideration of multi‐coil type magnetization system for magnetic particle testing of omnidirectional crack in all surfaces of 3D shape test object

Mechanical parts, plants, and cross‐linkages inspected with magnetic‐particle testing (MT) are typically complex 3D shapes. In complex 3D shape portions, because a magnetizer often cannot be configured to inspection portions and the test object cannot be appropriately magnetized, there is a possibility of overlooking a crack in such an instance. Thus, MT system development that was successfully able to detect omnidirectional cracks in 3D shape portions was considered in this study's trials. Two multi‐coil type magnetizers were hence arranged face‐to‐face, and the magnetization of omnidirectional scenarios for all surfaces of 3D shape test object was evaluated.     

油管漏磁检测的有限元建模技术研究

有限元法广泛应用于石油管道缺陷漏磁场分析，成为替代物理试验，获得大量缺陷漏磁信号的有效手段。该文阐述了如何用有限元方法建立漏磁检测仿真模型。根据漏磁检测设备相关参数，建立静态和瞬态有限元仿真模型。通过对励磁磁场的均匀性、检测速度和缺陷尺寸3种影响因素的仿真分析，比较了静磁场模型和瞬态模型的仿真结果和效率。静磁场模型求解效率高、占用的计算资源少，但是随着检测速度的增大，求解结果明显偏高。瞬态模型没有速度带来的误差问题，但耗费大量的计算资源，仿真时间大大增加。给出了用静磁场模型分析钢管缺陷漏磁场应满足的条件。     

漏磁检测的混合正则化反演方法研究

漏磁检测作为无损检测的主要方法之一已得到了广泛关注和应用。漏磁检测对缺陷的识别问题属于电磁场计算的反问题,因其不适定性难以直接求解,因此目前对于漏磁检测方法的研究和应用大部分都避免了对反问题直接求解,而是采用搜索匹配式的方法。文中尝试使用混合正则化LSQR-Tikhonov的方法对基于磁偶极子单元积分模型的漏磁检测反演问题进行处理,对LSQR方法添加Tikhonov正则化来获得更多的主奇异值信息减小误差,通过混合正则化计算得到的近似解较为逼近真实值,得到的二维反演结果也可以判断出缺陷的位置和形状,通过仿真及实验验证了算法的准确性。     

应用小生境遗传算法优化导线钢芯断股漏磁检测传感器

输电线路的钢芯铝绞线在运行中可能发生钢芯损伤、断股现象,及时检测和诊断对于保证电网的安全运行具有重要意义。采用巡线机器人对钢芯损伤、断股进行检测是一种具有较好前景的方法。设计一种基于钢芯损伤、断股后形成的漏磁进行检测的传感器,采用48H号钕铁硼稀土永磁铁磁化输电导线钢芯,以永磁铁、导磁体沿导线的径向宽度和轴向长度为变量,以传感器质量作为优化目标,应用搜索能力强、收敛速度快的小生境自适应遗传算法优化传感器的结构尺寸。结果表明,在满足对导线钢芯磁化强度要求下,传感器的质量显著降低,有效提高了巡线机器人的携载能力,且所提方法具有通用性,适用于不同规格导线钢芯断股检测的漏磁传感器设计和优化。     

多传感器特征决策融合的钢轨裂纹识别方法

随着高速铁路的快速发展,钢轨裂纹的有效检测对于铁路安全运行具有重要的意义.针对基于漏磁信号的钢轨裂纹识别问题,采用多传感器特征决策融合技术,在对漏磁信号进行了时域和频域的多特征提取与融合的基础上,同时对多传感器信号进行决策融合,设计了一种基于支持向量机(SVM)的多传感器信息融合分类器.利用人工裂纹的实测漏磁信号进行实验,相比于提取单一特征和利用单一传感器信号进行识别,提出的方法取得了更好裂纹识别效果,平均识别率达到98％.     

永磁外转子爪极发电机的漏磁计算

针对具有特殊结构的永磁外转子爪极发电机复杂的漏磁计算问题,在对电机的结构、材料、特点以及运行机理进行分析的基础上,首先采用常规的磁路分析方法,建立了电机的等效磁路模型,推导出各部分的漏磁阻及漏磁通计算公式并进行了相应的分析;然后利用有限元分析方法建立了电机的三维电磁场分析仿真模型,并对电机的各部分漏磁进一步加以分析计算;最后对磁路和有限元两种方法的计算结果加以对比研究,用相对准确的有限元计算结果来修正磁路计算法中磁阻公式的系数;达到了运用简单磁路公式快速准确分析该种复杂结构电机漏磁的目的。     

考虑定子外壳漏磁的同极式永磁偏置径向磁轴承磁路模型

同极式永磁偏置径向磁轴承的永磁偏置磁场在定子外壳内形成较大漏磁,而且外壳的有效面积相对工作气隙较大,即使在铁心与外壳间加入隔磁层的情况下,漏磁仍不可忽略,必须进行准确计算。首先直接求解拉普拉斯方程获得隔磁层内的磁场分布,并结合保角变换计算漏磁区域的端部效应,然后求解工作气隙的永磁偏置磁场和电励磁控制磁场,最后建立完整磁路模型和电磁力解析模型。三维有限元仿真结果表明,所建立的磁路模型能准确计算磁轴承工作范围的电磁参数。依据飞轮储能系统的总体需求,设计了径向磁轴承系统,实验结果验证了所建立解析模型和有限元模型的准确性。     

新型换流变压器绕组电磁力的分析计算

为充分了解新型换流变压器的内部漏磁场分布和各绕组受力情况,基于边单元法建立了新型换流变压器的三维有限元模型,采用非线性求解,精确分析了变压器在稳态和短路条件下的三维漏磁场分布,并获得各绕组两种工况下的轴向和径向漏磁感应强度的分布情况;采用电磁力计算方法分析计算了新型换流变压器在稳态和短路条件下的各绕组的电磁力。该方法可完全避开传统电磁力计算方法的局限性,适用于同心式、交错式和矩形等多种绕组结构,可为变压器的绕组及垫块设计和制造、绕组承受短路的稳态、动态特性分析和绕组故障分析提供科学数据,具有一定的理论和工程应用价值。     

A calculation method of field current of synchronous machines at sudden short‐circuit

The mutual leakage reactance between D‐axis damper and field windings is ignored in conventional D‐axis equivalent circuits. It has been pointed out, however, that the calculated value of the field current differs considerably from the measured value if this reactance is not taken into account. This is due to the difficulty of determining the physically correct damper winding impedance value. A method of determining the equivalent circuit constants using the mutual leakage reactance has been reported previously, where the D‐axis damper winding time constant is measured from the upper and lower envelopes of field current at sudden three‐phase short‐circuit. Yet there are machines for which the upper and lower envelopes of field current are not readily established, and in this case the method is unsatisfactory. The authors describe a method to accurately identify the equivalent circuit constants taking into account the mutual leakage reactance, using a standstill test with a small‐capacity DC power supply (DC decay testing method). The field current at sudden short‐circuit can be simulated accurately using these equivalent circuit constants. The validity of the proposed method is demonstrated by implementation results on two salient‐pole synchronous machines at the same specifications (one with damper winding, the other without). Furthermore, the dependent relation between the armature leakage reactance and mutual leakage reactance, as well as its influence on the calculation of field transient currents, are made clear. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 151(3): 61–70, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20113     

磁化方向对焊缝缺陷漏磁场的影响分析

漏磁检测（MFL）技术适用于焊缝裂纹、气孔等缺陷的检测。由于焊缝结构的特殊性,不同磁化方向下的磁化路径及漏磁场强度均存在差异。采用合适的磁化方向能够激发更强的缺陷漏磁场信号,从而提高小尺寸缺陷的检出率。通过Ansys有限元仿真软件计算焊缝缺陷漏磁场,定量分析比较了磁化方向分别为垂直与平行于焊缝时,圆孔缺陷和纵向矩形槽缺陷的漏磁场及其分量强度。据此探讨任意磁化方向下的缺陷漏磁场及分量的特征规律,并搭建了焊缝漏磁检测平台进行试验验证。实验结果表明,圆孔型缺陷垂直磁化时漏磁信号幅值仅为平行磁化时的18.6%,纵向裂纹型缺陷平行磁化时漏磁信号幅值仅为垂直磁化时的9.2%至29.3%。     

Calculation method for strand current distributions in armature winding of a turbine generator

We have developed a calculation method for the strand current distributions in the turbine generator armature windings. These distributions are calculated by using a circuit equation and a 3D finite element method. In the circuit equation, the strand current is solved by introducing a circulating current at each strand of the armature windings. The induced voltage in the circuit equation is produced by leakage flux of the coil end region. The leakage flux is obtained by the 3D finite element method. The calculated strand current distributions had good agreement with the measurements of 360°, 450°, and 540° transposed model coils. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(2): 50–58, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10131     

基于涡流和漏磁检测原理的输电线路导线损伤检测

详细介绍了一种架空输电导线损伤检测仪的研制情况。依据高压输电线的结构特点,可同时使用涡流检测原理和漏磁检测原理分别对导线的铝绞线和钢芯损伤情况进行检测。由于可在线路停电情况下进行检测,因而可以地线进行检测,章分析了这两种方法的检测原理,介绍了具体实现方法,仪器的各种分结构及信号处理软件的设计思路,该仪器通过了试验室和现场测试。     

再热器管导种钢焊缝断裂原因分析

通过宏观检查、拉伸试验、金相显微组织分析,对锅炉后屏再热器12Cr1MoV钢与TP304H奥氏体钢异种钢接头泄漏原因进行了分析。结果表明,12Cr1MoV侧熔合区为接头的脆化和断裂薄弱区,熔合线上的富碳层和楔形缺陷导致焊缝形成裂纹而泄漏。另外,12Cr1MoV和奥氏体钢焊缝金属线膨胀系数差别很大,在焊缝界面附近出现的明显热应力对裂纹的形成有一定的促进作用。     

管道腐蚀检测与识别技术的研究

本文介绍了漏磁法无损检测应用于管道腐蚀缺陷检测基本原理和意义，叙述了管道漏磁在线检测仪的总体设计、结构及各部分的工作过程，分析了硬件设计原理，采用工程数据库技术对检测数据管理，分析干扰因素对漏磁信号的影响，采用滤波和数字平滑方法消除干扰影响的方法，利用径向基函数插值方法对漏磁信号补偿和缺陷轮廓的局部逼近，提出了缺陷外形参数的评价模型和方法，整个缺陷检测及信号处理判别过程具有智能化，实际应用中证明整套方案有效、可行。     

含缺陷管道磁化状态与漏磁信号规律研究

漏磁检测技术是管道内检测领域常用的检测方法，基于漏磁信号的分析对于管道安全评价具有重要意义。建立漏磁检测的二维仿真模型，研究漏磁检测中励磁强度对于漏磁信号的影响；基于磁化状态对漏磁信号影响的物理模型，可将励磁强度分为3个阶段，即初始增长阶段、非线性增长阶段和饱和线性增长阶段。结果表明，3个阶段的分界点只受缺陷深度的影响，仿真结果与物理模型具有很好的一致性，所划分的3个阶段有效衡量管道漏磁检测中励磁强度的影响，对于漏磁信号采集分析具有指导意义。     

外永磁转子横向磁通爪极电机研究

为了解决外永磁转子爪极电机漏磁较为严重的问题,提出了一种新型结构的外永磁转子横向磁通爪极电机。在对该种电机的结构、特点、材料以及运行机理分析的基础上,首先采用常规的等效磁路分析方法,建立了该种电机的等效磁路模型,并推导出各部分的磁阻和电抗的计算公式;然后利用有限元分析软件,建立了该种电机三维电磁场分析的仿真模型,并对电机内部磁场分布加以分析研究,且计算得到了电机的空载漏磁系数;最后给出了该种电机的气隙磁密及空载电动势波形。结果表明该新型结构电机具有良好的特性,也为该种电机的深入研究奠定了技术基础。     

三相电压调整模块中“EΠ”形耦合电感的建模与设计

为适应新一代微处理器低压、大电流和快速暂态响应的功率需求,提出一种用于三相电压调整模块(VRM)的"EΠ"形耦合电感结构,通过分析耦合电感的磁通分布,建立了磁路模型及包括气隙边缘磁阻和绕组外面空气磁阻的改进磁路模型,采用空间切割的方法得出空气磁阻的计算公式,从而得出自感、漏感和互感的计算公式,给出耦合电感的设计方法,并通过电感值的三维有限元仿真和实验验证了所提"EΠ"形耦合电感结构的有效性及其磁路模型和设计方法的正确性。     

缺陷漏磁成像技术综述

缺陷漏磁成像技术一直是无损检测领域的研究热点之一,也是铁磁性构件缺陷检测与评估的重要手段。本文从缺陷的漏磁数据可视化、缺陷轮廓的二维漏磁成像以及缺陷的三维漏磁成像三个阶段,对缺陷漏磁成像技术的发展历程进行归纳梳理,详细介绍了各阶段常用的成像方法。并在此基础上,讨论了缺陷漏磁成像技术的研究方向和发展趋势。     

牛顿插值在漏磁探伤中的应用

就管道漏磁探伤压缩后的数据插值方法进行讨论,比较了常见的几种数值插值方法,最终选择牛顿插值法进行插值得到插值函数。用数据处理软件MATLAB语言对相关函数的实现做了讨论,并将二维信息纵向比较得到三维信息,为确定管道缺陷的长度、宽度、深度做了准备工作。