CN103698390A - 地下储油罐缺陷漏磁检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下储油罐缺陷漏磁检测装置。目的是提供的检测装置能够有效解决现有漏磁检测装置不能对地下储油罐进行检测、磁化强度不高、标定数据失真的问题。技术方案是：地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述检测装置包括主体枢机和电气控制箱；所述主体枢机包括曲率可调的磁化检测系统、自动行走系统以及信号采集系统。

Description

地下储油罐缺陷漏磁检测装置

技术领域

本发明涉及地下储油罐检测技术领域，具体是一种地下储油罐缺陷漏磁检测装置。

背景技术

目前，我国约有30万个地下储油罐，均采用地下直埋方式布置，由于受到地下复杂工况的影响，储罐材料不可避免地会出现老化、腐蚀等缺陷，从而极易引起介质的泄露，造成严重的经济和社会损失。现今预防储油罐泄露事故的措施主要包括防腐处理和定期检验，但由于受检测手段的制约，地下储油罐壁损伤状况多数不能确切判别及定位，往往造成盲目开挖、盲目报废、维修缺少科学性等不必要的损失。漏磁检测通过测量被磁化的铁磁材料工件表面的泄露磁场强度来判断工件缺陷的大小，具有较高的安全性和可靠性，且易于实现检测的自动化。

由于地下储油罐入口狭小，内部空间不大，检测员和检测设备进出不方便，且地下储油罐并非平板，往往带有一定曲率，而现有的漏磁检测仪往往为平板式，各磁化结构以及传感器布置在同一平面，因此不能有效地对曲形的罐壁进行磁化，磁化强度不高，易造成采集信号数据失真，不能有效地定位缺陷位置和定量缺陷大小。同时，由于磁化结构为三组独立的结构，使得传感器之间存在一定间隙，易造成标定数据失真等问题。

发明内容

本发明目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种地下储油罐缺陷漏磁检测装置，能够有效解决现有漏磁检测装置不能对地下储油罐进行检测、磁化强度不高、标定数据失真的问题。

为实现以上目的，本发明采用了以下的技术方案：

地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述检测装置包括主体枢机和电气控制箱；

所述主体枢机包括曲率可调的磁化检测系统、自动行走系统以及信号采集系统；

a）曲率可调的磁化检测系统，包括磁化结构和曲率可调检测机构；所述磁化结构包括并排布置的左衔铁、中心衔铁和右衔铁，每个衔铁的底面均固定有至少一个永磁铁，每个永磁铁的底面固定有一个极靴；所述曲率可调检测机构包括分别固定在左衔铁前端与后端的两个左连接板、分别固定在中心衔铁前端与后端的两个中心连接板、分别固定在右衔铁前端与后端的两个右连接板，每个中心连接板分别与同一端的左连接板和右连接板通过插销相连；

b）自动行走系统，包括位于三个衔铁前方的电机支架、设置在电机支架上的电机、由电机驱动的电机轮、六个脚轮、铰接在电机支架上的手柄以及上端与手柄铰接的气弹簧；所述电机支架通过侧板与所述中心衔铁铰接；所述六个脚轮分别安装在两个左连接板、两个右连接板以及两个中心连接板上；所述气弹簧的下端与中心衔铁后端的中心连接板上的脚轮转轴铰接；

c）信号采集系统，包括分别固定在左衔铁、中心衔铁和右衔铁底面的三个传感器盒、安装在手柄上的放大盒以及安装在左衔铁后端的编码器，所述三个传感器盒以及编码器均与放大盒连接，放大盒以及所述电机均与电气控制箱连接。

所述编码器通过编码器架安装在左衔铁的后端，左衔铁后侧的脚轮转轴上安装有齿轮，该编码器通过齿轮13与脚轮转轴上的齿轮啮合以实现实时数据的采集。

所述左衔铁、中心衔铁、右衔铁分别与自身底面的永磁铁通过PVC粘铁胶水粘合；每个永磁铁与自身底面的极靴通过PVC粘铁胶水粘合。

所述中心连接板上半部的两侧分别通过铰接轴与同一端的左连接板、右连接板铰接；中心连接板下半部的两侧制有对称布置的弧形调节孔，两个弧形调节孔分别以中心连接板上半部的两个铰接轴为圆心，每个弧形调节孔内分别插入有一销轴，中心连接板通过两个销轴分别与左连接板、右连接板连接。

所述电气控制箱包括箱体以及安装在箱体内的工控机、数据采集卡、蓄电池，箱体上设有与工控机连接的主控制线接头、电机控制线接头、电源总开关、检测启动开关；所述主控制线接头通过航空接头以及导线与所述放大盒连接；所述电机控制线接头通过航空接头以及导线与所述电机连接。

本发明的有益效果是：本发明设计了分体式的地下储油罐漏磁检测装置，将主体枢机和电气主控制箱相分离，使得漏磁检测系统使用方便，由于具有曲率可调的检测机构，使得磁化结构中的三个衔铁之间可以相对转动，从而能够检测具有不同曲率的地下储油罐，可有效地对罐壁进行磁化，提高了被测罐壁的磁化强度，因此能极大地提高地下储油罐缺陷的检测质量；同时，为提高标定数据的准确性，使得针对传感器排列不均匀，创新性地采用分开依次标定的方法，提高了标定的准确性。

图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为曲率可调的磁化检测系统的主视结构示意图。

图3为曲率可调的磁化检测系统的右视结构示意图（省略编码器）。

图4为电气控制箱的主视结构示意图。

图5为本发明的工作流程图。

图6为本发明的三组独立标定图。

图中有：放大盒支架1，放大盒2，手柄3，气弹簧上接头4，左衔铁5-1，中心衔铁5-2，右衔铁5-3，气弹簧6，编码器架7，左连接板8，编码器9，侧板10，电机支架11，电机12，齿轮13，中心连接板14，弧形调节孔14-1、14-6，销轴14-2、14-5，铰接轴14-3、14-4，电机轮15，右连接板16，永磁铁17，极靴18，传感器盒19，气弹簧下接头20，脚轮21，电气控制箱22，工控机23，主控制线接头24，电机控制线接头25，电源总开关26，检测启动开关27，导线28，航空接头29。

具体实施方式

下面结合说明书图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明所述的地下储油罐缺陷漏磁检测装置包括主体枢机和电气控制箱22。

所述电气控制箱22包括箱体以及安装在箱体内的工控机23、数据采集卡（NI采集卡）、蓄电池。数据采集卡与工控机连接，蓄电池对工控机、数据采集卡供电，蓄电池与工控机之间设有电源总开关26。箱体上设有与数据采集卡连接的主控制线接头24、电机控制线接头25、检测启动开关27；所述主控制线接头通过航空接头29以及导线28与所述放大盒连接；所述电机控制线接头通过航空接头以及导线与所述电机连接。

可根据需要，对上述地下储油罐缺陷漏磁检测装置作进一步优化或改进。

主体枢机包括曲率可调的磁化检测系统、自动行走系统以及信号采集系统。

曲率可调的磁化检测系统，包括磁化结构和曲率可调检测机构。所述磁化结构包括并排布置三个衔铁，从左到右依次为左衔铁5-1、中心衔铁5-2和右衔铁5-3，每个衔铁的底面均固定有至少一个永磁铁17，每个永磁铁的底面固定有一个极靴18。所述左衔铁、中心衔铁、右衔铁分别与自身底面的永磁铁通过PVC粘铁胶水粘合；每个永磁铁与自身底面的极靴通过PVC粘铁胶水粘合。

如图3所示，所述曲率可调检测机构包括分别固定在左衔铁前端与后端的两个左连接板8、分别固定在中心衔铁前端与后端的两个中心连接板14、分别固定在右衔铁前端与后端的两个右连接板16。

在三个衔铁的前端，中心连接板14的上半部的左侧通过铰接轴14-3与三个衔铁前端的左连接板8铰接，中心连接板14的上半部的右侧通过铰接轴14-4与三个衔铁前端的右连接板16铰接。中心连接板下半部的左侧和右侧制有对称布置的弧形调节孔（具有一定曲率），左侧的弧形调节孔14-1以上述中心连接板左侧的铰接轴14-3为圆心，右侧的弧形调节孔14-6以上述中心连接板右侧的铰接轴14-4为圆心，每个弧形调节孔内分别插入有一销轴，中心连接板的左侧通过一销轴14-2与左连接板连接，中心连接板的右侧通过另一销轴14-5与右连接板连接。三个衔铁后端的中心连接板与左连接板、右连接板连接方式与三个衔铁前端相同。由于两个弧形调节孔分别以两个铰接轴为原型，因此两个销轴可以分别在两个弧形调节孔内可转动一定的角度，使得三个衔铁之间可以发生一定角度的偏转，从而适应不同曲率的罐壁，实现曲率可调功能。

自动行走系统，包括位于三个衔铁前方的电机支架11、设置在电机支架上的电机12、由电机驱动的电机轮15、六个脚轮、铰接在电机支架上的手柄3以及上端通过气弹簧上接头4与手柄铰接的气弹簧6。所述电机支架通过两块侧板10与所述中心衔铁铰接。所述六个脚轮分别安装在两个左连接板8、两个右连接板16以及两个中心连接板14上；所述气弹簧的下端通过气弹簧下接头20与中心衔铁后端的中心连接板上的脚轮转轴铰接。通过电机轮15的驱动带动脚轮21，从而使整个磁化检测机构正常行走。

信号采集系统，包括分别固定在左衔铁、中心衔铁和右衔铁底面的三个传感器盒19（采用霍尔传感器盒，内部设有霍尔元件）、安装在手柄上的放大盒2以及安装在左衔铁后端的编码器9（采用齿轮编码器）。放大盒通过放大盒支架1固定在手臂上。所述三个传感器盒以及编码器均与放大盒连接以进行数据传输通信，放大盒以及所述电机均与电气控制箱连接以进行数据传输通信。所述编码器通过编码器架7安装在左衔铁的后端，左衔铁后侧的脚轮转轴上安装有齿轮，该编码器通过齿轮与脚轮转轴上的齿轮啮合以实现实时数据的采集。传感器盒19与各衔铁之间通过螺栓连接，通过三组磁化结构对罐壁进行磁化并依靠安装在传感器盒19内的霍尔元件采集缺陷罐壁相关信号，通过导线传输至放大盒2中的前置放大电路进行放大并传导给工控机分析。

如图1和图4所示，放大盒2将霍尔元件采集过来的原始信号进行初步的处理和放大，通过主控制线接头24将相关信号传输至电气控制箱内进一步处理。电机控制线接头25给电机输出驱动电压，首先按下电源总开关26，给整个系统供电预热，其次按下检测启动开关27启动电机12进行检测工作。

如图5所示，地下储油罐缺陷漏磁检测流程为：首先磁化结构磁化待检测罐壁缺陷，通过传感器盒内的霍尔元件将采集到的缺陷漏磁场转化为微弱的缺陷漏磁电信号，依靠编码器、放大电路通过导线将信号传输至数据采集卡，并进一步传输至工控机，通过相关数据处理软件，实现模式识别，彩色带图和地图报告等功能。

如图6所示，分别进行左中右三组独立标定之后的标定图，图6中的三次标定的数据有差异，如果只进行一次标定，显然会使结果误差比较大，不能准确的检测出缺陷，而经过三次独立的标定之后，能够有效地解决由于传感器排列不均匀所造成的标定数据失真的问题。

本发明考虑到地下储油罐的检测环境和外观形状特性，设计了主体枢机和电气控制箱相互分离的漏磁检测装置；依据地下储油罐的内部罐壁结构特点，设计了曲率可调的磁化机构，并选择适合的磁路形式，用磁导法计算出磁化结构的基本参数，并结合有限元分析进行磁化结构的优化设计；结合漏磁检测过程中磁化结构的最佳速度，选择合适的直流电机和减速器，配备相应的电机轮和脚轮；设计多个传感器阵列（即多个传感器盒），阵列之间通过机械结构可以调节间距、曲率；选择合适数据数据采集卡和编码器，设计合理的信号采集及传输电路；由于磁化结构左、中、右之间存在一定间隙，使得传感器排列不均匀，所以采用对标定板分开标定的方法（数据处理方式与现有漏磁检测装置相同），每个传感器盒分别采集一个衔铁下方的磁化数据，从而提高标定的准确性。

本发明中，所述工控机、数据采集卡（或者整体外购电气控制箱）、霍尔传感器盒、放大盒、编码器均可外购获得。

Claims (5)

1.地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述检测装置包括主体枢机和电气控制箱（22）；

所述主体枢机包括曲率可调的磁化检测系统、自动行走系统以及信号采集系统；

a）曲率可调的磁化检测系统，包括磁化结构和曲率可调检测机构；所述磁化结构包括并排布置的左衔铁（5-1）、中心衔铁（5-2）和右衔铁（5-3），每个衔铁的底面均固定有至少一个永磁铁（17），每个永磁铁的底面固定有一个极靴（18）；所述曲率可调检测机构包括分别固定在左衔铁前端与后端的两个左连接板（8）、分别固定在中心衔铁前端与后端的两个中心连接板（14）、分别固定在右衔铁前端与后端的两个右连接板（16），每个中心连接板分别与同一端的左连接板和右连接板通过插销相连；

b）自动行走系统，包括位于三个衔铁前方的电机支架（11）、设置在电机支架上的电机（12）、由电机驱动的电机轮（15）、六个脚轮（21）、铰接在电机支架上的手柄（3）以及上端与手柄铰接的气弹簧（6）；所述电机支架通过侧板（10）与所述中心衔铁铰接；所述六个脚轮分别安装在两个左连接板（8）、两个右连接板（16）以及两个中心连接板（14）上；所述气弹簧的下端与中心衔铁后端的中心连接板上的脚轮转轴铰接；

c）信号采集系统，包括分别固定在左衔铁、中心衔铁和右衔铁底面的三个传感器盒（19）、安装在手柄上的放大盒（2）以及安装在左衔铁后端的编码器（9），所述三个传感器盒以及编码器均与放大盒连接，放大盒以及所述电机均与电气控制箱连接。

2.根据权利要求1所述的地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述编码器通过编码器架安装在左衔铁的后端，左衔铁后侧的脚轮转轴上安装有齿轮，该编码器通过齿轮（13）与脚轮转轴上的齿轮啮合以实现实时数据的采集。

3.根据权利要求1和2所述的地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述左衔铁、中心衔铁、右衔铁分别与自身底面的永磁铁通过PVC粘铁胶水粘合；每个永磁铁与自身底面的极靴通过PVC粘铁胶水粘合。

4.根据权利要求3所述的地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于：所述中心连接板上半部的两侧分别通过铰接轴（14-3、14-4）与同一端的左连接板（8）、右连接板（16）铰接；中心连接板下半部的两侧制有对称布置的弧形调节孔（14-1、14-6），两个弧形调节孔分别以中心连接板上半部的两个铰接轴为圆心，每个弧形调节孔内分别插入有一销轴（14-2、14-5），中心连接板通过两个销轴分别与左连接板、右连接板连接。

5.根据权利要求4所述的地下储油罐缺陷漏磁检测装置，其特征在于:所述电气控制箱包括箱体以及安装在箱体内的工控机（23）、数据采集卡、蓄电池，箱体上设有与工控机连接的主控制线接头（24）、电机控制线接头（25）、电源总开关（26）、检测启动开关（27）；所述主控制线接头通过航空接头（29）以及导线（28）与所述放大盒连接；所述电机控制线接头通过航空接头以及导线与所述电机连接。

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