铁路道岔固定螺栓智能检测技术与装置
负责人:曾亮
所在学院:机械工程学院
一、项目简介
本项目提供一种铁路道岔固定螺栓智能检测装置,包括数字处理集成电路、超声相控阵探头、相控阵超声智能分析软件和便携式超声成像仪器。采用超声成像技术作为检测平台,通过定制型超声检测工艺开发以及定制型软件为支撑,完成铁路道岔固定螺栓的智能检测。该装置通过相控阵探头发射超声波,再由数字处理集成电路对回波信号进行处理,之后通过定制相控阵超声智能分析软件,实现道岔固定螺栓免拆卸状态(折断、裂纹)的检查分析,并且能够实时在线判断螺栓状态;另外,通过设计便携式超声成像仪器,可以实现智能检测分析、数据存储、维修数据、检测报告等功能。该检测分析装置可以提高道岔螺栓状态的检测效率,减轻工人的劳动强度,保证列车的安全运行,特别适合铁路道岔固定螺栓的智能检测,符合未来轨道交通行业的发展趋势。
a)铁路道岔 b)道岔固定螺栓
图 1.铁路道岔及其固定螺栓
二、关键技术
该项目使用超声相控阵技术,实现铁路道岔固定螺栓的智能检测,可解决目前铁路道岔固定螺栓故障检测中存在的一些问题:
(一)发展适合于螺栓检测的超声相控阵成像技术。与现有单晶探头超声检测技术相比,超声相控技术利用电子控制方式实现波束偏转,可进行连续电子“面”扫描,探头的布局保证各自的声束扫描角度范围之间存在重叠区域(其超声相控探头如图 2a 所示),实现检测区域的快速高效、全覆盖检测,图2b;另外,超声相控技术可以控制声束在待检区域内连续变焦,使得在整个检测区域内都可以保持几乎一致的扫描精度,且可以在待测区域内不同位置实现聚焦,缺陷处的回波能量更强,检测灵敏度更高,更易于发现缺陷。
a)超声相控阵探头 b)探头放置螺栓端面发射的扇形波束
图 2. 相控阵探头及其发射扇形波束
(二)实现直观显示检测结果。与现有检测系统相比,相控阵超声智能分析软件可以实现道岔固定螺栓免拆卸状态(折断、裂纹)检测分析、在线实时判断螺栓状态。另外,可以生成二维或三维直观图像,使得缺陷判别更加便捷,对于检测人员的技术水平和经验要求低。
(三)定制开发便携式超声成像仪器。提供螺栓智能检测分析、数据存储、维修数据、检测报告等功能。与传统的定期维修模式相比,该螺栓智能检测装置符合大数据时代对于设备的预测性维护要求,通过收集海量数据并进行分析,及时发现并预防螺栓可能存在的安全隐患,让铁路道岔保持正常稳定工作,这不仅能提高运维效率,还能减少系统的维修费用。
三、应用市场
截至 2020 年,我国铁路运营里程已达到 14.6 万公里,共设立 18 个铁路局。仅以西安铁路局为例,其下辖高铁车站共使用近 800 组道岔,平均每个道岔使用 5 台转辙机,每台转辙机包含 4 个固定螺栓,根据现有检修规程,固定螺栓每 10 天外观敲击检查一次,每两年拆卸检查一次,检修耗时严重且代价高昂。铁路道岔固定螺栓的智能检测分析装置属于专用仪器,涉及数据存储、智能检测分析、检测报告生成等功能。装置价格低廉,功能强大,可以满足铁路道岔固定螺栓的运维需求。该项目产业化后,可以填补国内市场空白,适合面向国内铁路推广,具有广阔的应用和推广前景。此外,该装置还可以推广至风电领域,用于风电场高强螺栓的运维。以华能集团为例,其目前拥有风机约 1.2 万台,每半年需检测一次高强螺栓力矩。若开展在役风电机组高强螺栓力矩检测技术服务,每台风机螺栓力矩检测费用0.9 万(每台风机高强螺栓约 900 颗×10 元/颗力矩检测费),螺栓力矩检测费用约 1.08 亿。
申请须知:申请人无需注册账号即可提交交易意向,交易意向一经提交不可查询或更改,请准确填写相关信息;平台运营人员将在3-5个工作日内查看交易意向并与您联系,感谢阅读。