一种高效无损检测——涡流阵列检测在大型磨机齿轮上的应用
使用磁粉探伤来检测大型磨机齿轮时，因其效率低和耗时长等问题限制了对齿轮全方位的检测。笔者使用涡流阵列对澳大利亚大型球磨机齿轮进行试验性检测，检测结果证明：涡流阵列较磁粉探伤可节约 80% 的检测时间，且检测结果以扫描图像形式显示，可快速有效地判定其缺陷，有助于对磨机齿轮状态进行分析。
磨机是选矿流程中的核心设备之一，且日益向大型化方向发展。现已设计出23 MW超大型齿轮传动的磨机。目前实际应用的磨机齿轮传递功率已高达18MW，其外径为13.3m，齿数多达364个。
1 大型磨机齿轮现状
大型磨机齿轮运行工况具有转速低、负载重和冲击频繁等特点，且其长期受湿度大、粉尘多和昼夜温差变化大以及夏热冬冷等恶劣环境的影响。齿轮生产制造和实际使用过程中也常存在以下问题：
(1) 齿轮设计强度不足，无法达到设计使用年限；
(2) 齿轮局部铸造缺陷，导致局部强度不足；
(3) 加工不当产生局部台阶或高点，使用过程中导致该区域应力集中和疲劳应力过大；
(4) 安装时对中误差过大，导致运行时齿轮在齿宽方向严重偏载；
(5) 地基沉降破坏齿轮正常啮合而产生冲击振动；
(6) 不当操作导致齿轮承受冲击过大；
(7) 外部矿浆泄漏至齿面，导致齿廓受到严重磨损。
在齿轮齿面啮合线、齿根圆角等位置，如果出现疲劳点蚀、表面裂纹而不及时处理，最终将导致断齿。根据国内案例，采用堆焊修复一个断齿所需时间约为3 天；如果需更换齿轮，在人员、器具和齿轮备件 (大型磨机的大齿轮生产周期为6个月) 准备到位的前提下，有计划更换所需时间至少为15天。
国内大型选矿厂大齿轮断齿的事故频繁发生，主要原因是对大齿轮检查不到位，没有及时发现问题，导致重大事故的发生。国内普遍采用的磁粉检测方法效率低和耗时长等明显缺点也是大齿轮很少被有效检测的客观原因。首先，该方法检测前需要清理齿面高黏度合成润滑脂和检查后齿面补润滑脂，完成有数百个齿面的大型磨机齿轮的检测将耗时至少3天；其次，由于齿轮形状和齿间空间限制，其检测区域无法全覆盖，操作也不方便；再次，磁粉检测的检查结果保存和归档也存在困难。如何快速和有效地检测大型磨机大齿轮齿面一直困扰着选矿厂的设备管理和维护部门。
涡流阵列检测可以有效地解决现有的常规检测效率低和存档困难等问题。它作为一种高效无损检测方法，具有容易实施、检测速度快、对表面及近表面缺陷非常敏感、无需除去表面涂层等优点。该方法检测时不需要清理齿面上的高黏度合成润滑脂，检测结果可以显示缺陷位置、形状等信息，比磁粉检测反映的内容更全面。特制的探头能够单次扫描覆盖单侧齿廓，同时配套的仪器软件可即刻生成检测报告，轻松归档齿面检查结果文件。综上所述，与现有的检测方式相比，涡流阵列检测具有极大的优势。涡流阵列检测和磁粉检测技术的对比如表1 所示。
