CN102759564A - 一种可变径管外磁记忆检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变径管外磁记忆检测装置，属于油气管道检测技术领域。所述装置包括可变径磁记忆检测环、驱动行走机构和数据采集控制机构；可变径磁记忆检测环与驱动行走机构通过弹簧连接，数据采集控制机构通过数据线与可变径磁记忆检测环、驱动行走机构连接。本发明提供的可变径管外磁记忆检测装置，为长距离管道外无损检测提供了一种重要手段和工具，对于发现管道外壁微观缺陷和应用集中区域，保障管道安全平稳长周期运行具有非常重要的作用，能产生明显的经济效益。

Description

一种可变径管外磁记忆检测装置

技术领域

本发明涉及油气管道检测技术领域，特别涉及一种可变径管外磁记忆检测装置。

背景技术

石油是工业的血液，管道是油气传输的一种重要方式。目前，我国开采的石油、天然气中多数含有腐蚀性介质，进口含高活性硫原油的比重也越来越大，对于传输易腐蚀性介质的管道，随着服役年限增加，其可靠性逐年下降。近年来，我国管道建设速度突飞猛进，涉及多个省区，长输管道沿途穿越很多江河、环境敏感区，集输管道也越来越临近居民区，管道突发事故带来的负面影响也越来越凸显。目前，管道检测技术和相关检测仪器在国内、国际上已有诸多成功应用的案例。但是，针对管道现场检测存在以下问题：（1）管道现有的无损检测技术（如超声、射线、涡流等），只能检测出已存在的缺陷，无法检测缺陷萌芽的早期阶段，无法对早期缺陷进行评定，而对于高温高压的管道，早期缺陷一旦出现，很有可能在较短时间内发生泄漏或破裂；（2）管道现有的外检测仪器或装置，基本上采用点扫描、线扫描（一定宽度），缺乏一次能进行管道截面全扫描的装置，造成了对于长距离油气管道检测存在劳动强度高、工作效率低，检测周期长等缺点。因此，对于油气管道早期缺陷进行快速检测已经成为亟待解决的问题。

金属磁记忆检测技术是由俄罗斯学者杜波夫在上世纪90年代提出的，它利用拾取金属表面地磁场作用下的金属构件漏磁场信息，根据磁场分布情况确定金属构件的应力分布情况，能探测出应力集中铁磁材料的危险部位，是对铁磁构件进行早期诊断的一种高效的无损检测方法，该技术主要具有无需专门的磁化设备、受提离效应影响小、工作条件要求低、操作快捷、简单、方便，灵敏度、重复精度和可靠性高等特点，已经被广泛用于飞机起落架、飞机主梁螺孔、涡轮盘、压缩器叶片、涡轮叶片、汽轮机叶片以及压力容器等承力结构件缺陷检测。但是，目前国内外还没有能够实现可行走、可变径、可实现全截面扫描的管道外磁记忆检测装置。

发明内容

为了解决对长距离油气管道无法实现早期缺陷及管道截面全扫描的检测，本发明提供了一种可变径管外磁记忆检测装置，包括可变径磁记忆检测环、驱动行走机构和数据采集控制机构；所述可变径磁记忆检测环与驱动行走机构通过弹簧连接，所述数据采集控制机构通过数据线与可变径磁记忆检测环、驱动行走机构连接；

所述可变径磁记忆检测环由1个检测环和多个磁记忆检测探头构成；所述检测环由2个半圆环构成，2个半圆环之间通过铆钉连接，并且每个半圆环由2个1/4圆环构成，每个1/4圆环之间通过销轴连接；所述检测环上等距离均匀地设置有多个螺孔，每间隔1个螺孔用紧固螺丝将铰接支座固定在所述检测环上，所述磁记忆检测探头通过铆钉连接在所述铰接支座上；

所述驱动行走机构由行走环、驱动连杆、电机、驱动轮和弹簧构成；所述行走环通过所述弹簧与所述检测环连接；所述行走环上等距离设置有多个驱动连杆，每个驱动连杆前端装有带滚花的驱动轮，所述电机通过驱动轴与所述驱动轮连接，所述驱动连杆与行走环之间通过铆钉连接在铰接支座上，所述驱动连杆与行走环之间还连接有弹簧。

所述磁记忆检测探头由行走轮、磁记忆传感器和标记笔、探头连杆和弹簧构成，所述行走轮设置在所述探头连杆的前端；所述磁记忆传感器和标记笔连接在所述探头连杆上；所述探头连杆通过所述弹簧与所述检测环连接。

所述磁记忆传感器和标记笔由磁记忆传感器、标记笔、套筒、电机、凸轮、弹簧和可摆动的L型连杆构成，所述磁记忆传感器设置在所述标记笔内，所述电机与凸轮连接，所述套筒设置在所述凸轮外部，所述套筒通过所述弹簧与所述标记笔连接，所述标记笔设置在所述L型连杆上，所述L型连杆与探头连杆连接在一起。

所述数据采集控制机构包括采集卡、工业计算机、数据线、遥控器和直流电源；所述采集卡通过所述数据线分别与所述磁记忆传感器和工业计算机连接，所述遥控器通过所述数据线与所述驱动行走机构中的电机连接，所述直流电源通过所述数据线与所述遥控器连接。

所述行走环上还安装一行程传感器，所述行程传感器通过信号线和采集卡连接到所述工业计算机。

所述采集卡为PCI1712数据采集卡，所述工业计算机为触屏式工业电脑。

本发明提供的可变径管外磁记忆检测装置，为长距离管道外无损检测提供了一种重要的、崭新的检测手段和工具，从而提高了长距离油气管道检测的工作效率，降低了管道检测的成本，克服了常规的检测手段不能对管道早期缺陷进行有效检测的现状。对于发现管道外壁微观缺陷和应用集中区域，保障管道安全平稳长周期运行具有非常重要的作用，能产生明显的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可变径管外磁记忆检测装置的使用状态示意图；

图2是本发明实施例提供的磁记忆传感器及标记笔结构的主剖面示意图；

图3是本发明实施例的磁记忆传感器及标记笔与探头连杆的连接示意图；

图4是本发明实施例的行走轮与探头连杆的连接示意图；

图5是本发明实施例提供的可变径磁记忆检测环结构的主视图；

图6是本发明实施例提供的可变径管外磁记忆检测装置结构的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

本发明实施例提供了一种可变径管外磁记忆检测装置，该装置包括可变径磁记忆检测环、驱动行走机构和数据采集控制机构。可变径磁记忆检测环与驱动行走机构通过弹簧连接，数据采集控制机构通过数据线与可变径磁记忆检测环、驱动行走机构连接。

如图5和图6所示，可变径磁记忆检测环由1个检测环5和16个可调节的磁记忆检测探头构成。磁记忆检测探头可围绕检测环活动，实现不同管径管道的外检测。其中，检测环由2个半圆环构成，2个半圆环之间通过铆钉连接，并且每个半圆环由2个1/4圆环构成，每个1/4圆环之间通过销轴连接，其目的是便于拆卸和携带；检测环5上等距离均匀地设置有32个螺孔，每间隔1个螺孔用紧固螺丝将铰接支座4固定在检测环上，磁记忆检测探头通过铆钉连接在铰接支座4上，剩下的16个螺孔可作为备用。每个磁记忆检测探头由行走轮1、磁记忆传感器和标记笔2、探头连杆3和弹簧6构成，行走轮1设置在探头连杆3的前端；磁记忆传感器和标记笔2连接在探头连杆3上；探头连杆3通过弹簧6与检测环5连接，通过弹簧6给磁记忆检测探头与检测环5间施加约束力，实现16个磁记忆检测探头均匀地贴在管道外圆周。行走轮1的作用是使磁记忆检测探头与管道外表面间的距离保持恒定，以便在检测过程中提高检测精度；在检测出缺陷的位置使用标记笔进行区域标注。如图2-4所示，磁记忆传感器和标记笔2由磁记忆传感器21、标记笔22、套筒23、电机24、凸轮25、弹簧26和可摆动的L型连杆27构成，磁记忆传感器设置在标记笔内，电机与凸轮连接，套筒设置在凸轮外部，套筒通过弹簧与标记笔连接，标记笔设置在L型连杆上，L型连杆与探头连杆3连接在一起；其中当检测到存在缺陷的部位时，磁记忆传感器将信息反馈到工业计算机，由工业计算机发出触发指令，电机转动一周，凸轮在电机的带动下转动，前1/4周期内（电机转动一周的1/4，即一个“圆周”）凸轮转动过程挤压套筒外部平台向下运动，触发标记笔在管道表面作出标记，在1/4圆周之后，在弹簧弹力的作用下将标记笔提起，恢复到原位置。磁记忆检测探头可通过固定螺栓调节磁记忆传感器与管道外表面的距离和角度，以便满足可变径要求。标记笔的作用是当检测到的磁记忆信号特征参数超过报警值时（即发现缺陷区域），在管道外表面上写标记，以备复检和进一步检测，标记笔由安装在工业计算机上的采集软件触发。标记笔和磁记忆传感器通过不同的数据线与工业计算机相连。所有磁记忆传感器可调整与管道外表面垂直或平行。

如图6所示，驱动行走机构由行走环7、驱动连杆9、电机10、驱动轮11和弹簧8构成。行走环7的结构与检测环5相同，行走环7与检测环5之间采用8根弹簧8连接，通过此种弹性软连接实现了检测装置主体在驱动轮牵引下通过直角管道和弯管段。行走环7上等距离设置有4个驱动连杆9，每个驱动连杆9前端装有带滚花的驱动轮11，4个驱动轮11都为主动轮，由无刷电机10驱动，驱动连杆9与行走环7之间通过铆钉连接在铰接支座上，驱动连杆9与行走环7之间还连接有弹簧6，与检测环5与探头连杆3的连接方式相同。整个驱动行走机构的驱动源为无刷电机10，电机10通过电源线连接到蓄电池13；无刷电机10与驱动轮11之间通过驱动轴实现传动连接，电机转动带动驱动轮滚动，从而带动检测装置主体沿着管道轴线方向行进。为了记录本发明实施例的磁记忆检测装置在管道上的移动距离，还可以在行走环7上安装一行程传感器，行程传感器通过信号线和采集卡连接到工业计算机。

参见图1，数据采集控制机构包括采集卡、工业计算机14、数据线12、遥控器和直流电源。采集卡通过数据线分别与磁记忆传感器和工业计算机连接，遥控器通过数据线与驱动行走机构中的电机连接，控制磁记忆检测装置主体的启动、停止和匀速行进，实现了磁记忆检测装置主体能沿被测管道外圆周表面运动进行检测。直流电源通过数据线与遥控器连接，用于为整个控制机构供电。采集卡用于采集磁记忆传感器传输的电压信号和行程数据，并对电压信号进行放大和A/D转换，将经过放大和转换后的电压信号和行程数据传输至预安装软件的工业计算机，从而实现了磁记忆信号的采集、存取和分析。本实施例中的采集卡可以为PCI1712数据采集卡，工业计算机可以为触屏式工业电脑。

在实际应用中，磁记忆传感器通过数据线连接到工业计算机，每个磁记忆传感器与管道外表面的距离和探测角度均可调；驱动行走机构使用无刷电机作为驱动，无刷电机驱动驱动轮带着检测装置主体沿着管道外表面行走，进行检测和记录；数据采集控制机构用于采集磁记忆信号、发送行走指令控制信号、标记笔自触发、以及为上述电子元器件供电。

本发明实施提供的可变径管外磁记忆检测装置具有如下优点：1、采用了全新的管外可变径探头阵列的设计，不仅提高了管道外检测的效率，而且还增加了一台能检测不同截面尺寸管道的装置，提高了适用性；2、采用1/4圆环铆接成检测环和行走环的设计，使得检测装置拆卸方便，便于携带；3、检测环与行走环之间软连接，使得本发明实施例的检测装置可以同时适应直管段和弯管道检测；4、检测装置具有行走功能，能适应水平管道和立管的检测，且能控制装置启停和速度；5、检测装置能全方位地发现管道早期缺陷，实现了管道损伤微小缺陷的早期预报；6、通过非接触方式检测管道外壁早期缺陷和应力集中区域，不需要对管道外表面进行处理，减小了工作量，提高了检测速度，便于现场应用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，包括可变径磁记忆检测环、驱动行走机构和数据采集控制机构；所述可变径磁记忆检测环与驱动行走机构通过弹簧连接，所述数据采集控制机构通过数据线与可变径磁记忆检测环、驱动行走机构连接；

所述可变径磁记忆检测环由1个检测环和多个磁记忆检测探头构成；所述检测环由2个半圆环构成，2个半圆环之间通过铆钉连接，并且每个半圆环由2个1/4圆环构成，每个1/4圆环之间通过销轴连接；所述检测环上等距离均匀地设置有多个螺孔，每间隔1个螺孔用紧固螺丝将铰接支座固定在所述检测环上，所述磁记忆检测探头通过铆钉连接在所述铰接支座上；

所述驱动行走机构由行走环、驱动连杆、电机、驱动轮和弹簧构成；所述行走环通过所述弹簧与所述检测环连接；所述行走环上等距离设置有多个驱动连杆，每个驱动连杆前端装有带滚花的驱动轮，所述电机通过驱动轴与所述驱动轮连接，所述驱动连杆与行走环之间通过铆钉连接在铰接支座上，所述驱动连杆与行走环之间还连接有弹簧。

2.如权利要求1所述的可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，所述磁记忆检测探头由行走轮、磁记忆传感器和标记笔、探头连杆和弹簧构成，所述行走轮设置在所述探头连杆的前端；所述磁记忆传感器和标记笔连接在所述探头连杆上；所述探头连杆通过所述弹簧与所述检测环连接。

3.如权利要求2所述的可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，所述磁记忆传感器和标记笔由磁记忆传感器、标记笔、套筒、电机、凸轮、弹簧和可摆动的L型连杆构成，所述磁记忆传感器设置在所述标记笔内，所述电机与凸轮连接，所述套筒设置在所述凸轮外部，所述套筒通过所述弹簧与所述标记笔连接，所述标记笔设置在所述L型连杆上，所述L型连杆与探头连杆连接在一起。

4.如权利要求3所述的可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，所述数据采集控制机构包括采集卡、工业计算机、数据线、遥控器和直流电源；所述采集卡通过所述数据线分别与所述磁记忆传感器和工业计算机连接，所述遥控器通过所述数据线与所述驱动行走机构中的电机连接，所述直流电源通过所述数据线与所述遥控器连接。

5.如权利要求4所述的可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，所述行走环上还安装一行程传感器，所述行程传感器通过信号线和采集卡连接到所述工业计算机。

6.如权利要求4或5所述的可变径管外磁记忆检测装置，其特征在于，所述采集卡为PCI1712数据采集卡，所述工业计算机为触屏式工业电脑。

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