CN103712548B - 一种管道弯头脉冲涡流检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道弯头脉冲涡流检测装置，主要包括脉冲涡流传感器、第一导向杆、第二导向杆、转轴及扭簧、信号激励电路、信号处理电路、A/D转换装置和计算机系统，脉冲涡流传感器包括激励单元和接收单元。计算机通过电缆连接信号激励电路，控制激励单元产生信号，在管道弯头中激励出电磁场，当激励停止时，接收单元接收激励磁场在管道弯头中扩散产生的二次磁场，并将其转换为电信号，经过信号处理电路和A/D转换装置后输入计算机，通过计算机处理获得管道弯头的缺陷信息。由于在使用过程中，激励与接收单元始终与管道接触面相切，且其中心轴线相交于管道中心，减少了探头姿态变化对检测信号的影响，提高了检测能力。

Description

一种管道弯头脉冲涡流检测装置
技术领域
本发明属于电磁无损检测装置，特别涉及一种用于检测管道弯头由于冲刷引起壁厚减薄的装置。
背景技术
管道广泛应用于石油、电力等行业，管道弯头是管道系统中不可或缺的部分。多数管道弯头在工作中会受到高温、高压和恶劣环境的影响，并且在使用过程中，由于管内介质方向的改变，管道弯头外曲面内侧工况恶劣，最容易产生冲刷减薄，进而引起管道泄漏等事故。管道弯头的状况直接影响整个压力管道的安全运行，因此研究开发管道弯头检测装置具有重大作用。
目前管道弯头的检测，一般采用超声测厚检测方法，该方法需要去除管道外部的包覆层，检测辅助工作量大，且超声检测工作温度一般不宜太高。脉冲涡流无需拆除包覆层，可适用于高温检测，并且无需将激励线圈和接收线圈安装在待检管道中，操作简单方便，因此受到广泛重视。
中国专利文件201210472563.1公布了一种管道用脉冲涡流探头，重要通过随动定心机构，实现偏心和摇晃引起的信号波动，其核心在于V型定心，适用于直管，然而管道弯头处是曲面形状，无法适用，并且，其激励线圈与检测线圈同轴放置，不利于管道弯头处磁场的激励与接收，降低了检测信号灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种管道弯头脉冲涡流检测装置，以克服现有检测技术中由于弯头曲面变化引起的信号灵敏度 不足的问题。
为实现上述目的，本发明技术方案具体如下：
一种用于管道弯头缺陷检测的脉冲涡流检测装置，包括脉冲涡流传感器、第一导向杆、第二导向杆、转轴及扭簧、信号激励电路、信号处理电路、A/D转换装置和计算机系统，所述脉冲涡流传感器包括激励单元和接收单元；所述计算机系统通过电缆连接信号激励电路，控制信号激励电路产生方波信号，驱动所述激励单元在管道弯头中产生磁场；当激励停止时，接收单元接收该磁场在管道弯头中扩散产生的二次磁场，将其转换为电信号，输出到信号处理电路，经过A/D转换装置转换后输入计算机系统，
所述的激励单元由激励线圈、第一壳体、第一盖板、第一导向板及第一航空插头插座组成，所述激励线圈安装于第一壳体底部，第一壳体底面与管道弯头表面相切，且中心轴线位于切点处；
所述接收单元由接收线圈、第二壳体、第二盖板、第二导向板、圆盘及第二航空插头插座组成，接收线圈安装于第二壳体底部，第二壳体底面与管道弯头表面相切，且壳体中心轴线位于切点。
其中，所述第一盖板通过螺钉和壳体连接，用于保护激励线圈；第一盖板上安装第一航空插头插座，激励线圈通过第一航空插头插座和外部电路连接；第一盖板通过螺钉连接第一导向板，第一导向板通过其上的孔连接第一导向杆，且可沿该第一导向杆移动，第一导向板上安装紧定螺钉，用于固定第一导向板；
其中，所述第一导向杆上刻有不同的刻度标记，用于检测不同外径管道的刻度指示。
其中，所述第二盖板通过螺钉和第二壳体连接，用于保护接收线圈，第二盖板上装有第二航空插头插座，接收线圈通过第二航空插头插座和外部电路连接；第二盖板通过螺钉连接第二导向板，第二导向板通过其上的孔连接第二导向杆，且可沿第二导向杆移动。
其中，所述第二导向板上安装紧定螺钉，用于固定第二导向板；所述的第一导向杆和第二导向杆通过转轴连接，所述转轴上装有扭簧，用于产生扭矩，将激励单元与接收单元压在管道表面，保证激励单元和接收单元与管道的接触。
其中，所述第二导向杆上刻有不同的刻度标记，用于检测不同外径管道的刻度指示。
所述第一导向杆的长度和第二导向杆的长度相等，刻度标记对应，以保证激励单元、接收单元和管道相切，且激励单元和接收单元的中心轴线相交于管道中心。
本发明中，激励单元与接收单元始终与管道表面相切，且其中心线相交于管道中心，降低了管道检测中探头姿态变化引起的覆盖区域变化，提高了信号灵敏度和重复性。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的激励单元的剖视图；
图3为本发明的接收单元的剖视图；
图4为本发明的管道弯头结构图；
图5为本发明的管道缺陷试样图；
图6现有涡流探头检测信号；
图7本发明本发明的检测信号图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明的管道弯头缺陷检测的脉冲涡流检测装置，包括脉冲涡流传感器，其由激励单元3和接收单元6构成，还包括第一导向杆4、第二导向杆5、转轴10及扭簧9、信号激励电路2、信号处理电路7、A/D 转换装置8和计算机系统1。计算机系统1通过电缆连接信号激励电路2，控制信号激励电路2产生方波信号，驱动激励单元3在管道弯头中产生磁场。当激励停止时，接收单元6接收该磁场在管道弯头中的扩散磁场，将其转换为电信号，输出到信号处理电路7，经过A/D转换装置8转换后输入计算机系统1。
图2为激励单元的剖视图，如图所示，激励单元3由激励线圈12、壳体11、盖板13、导向板15及航空插头插座14组成，激励线圈12安装于壳体11底部，壳体11底面与管道弯头表面相切，且中心轴线位于切点。盖板13通过螺钉和壳体11连接，用于保护线圈12，盖板13上装有航空插头插座14，线圈12通过航空插头插座14和外部电路连接。盖板13通过螺钉连接导向板15，导向板15通过其上的孔连接第一导向杆4，且可沿导向杆移动，导向板15上装有紧定螺钉，用于固定导向板15。第一导向杆4上刻有不同的刻度标记，用于检测不同外径管道的刻度指示。
图3为接收单元的剖视图，如图所示，所述的接收单元6由接收线圈17、壳体16、盖板19、导向板20、圆盘18及航空插头插座21组成，接收线圈17安装于壳体16底部，壳体16底面与管道弯头表面相切，且中心轴线位于切点。盖板19通过螺钉和壳体16连接，用于保护线圈17，盖板19 上装有航空插头插座21，线圈17通过航空插头插座21和外部电路连接。盖板19通过螺钉连接导向板20，导向板20通过其上的孔连接第二导向杆5，且可沿导向杆移动。导向板20上装有紧定螺钉，用于固定导向板20。第二导向杆5上刻有不同的刻度标记，用于检测不同外径管道的刻度指示。
图4为管道弯头结构图，如图所示，在管道弯头处，由于管内介质方向的改变，在管道弯头外曲面内侧产生的冲刷减薄。
图5为利用本发明装置进行检测的管道缺陷试样图。该管道弯头厚20mm，区域①厚度为4mm，区域②厚度为8mm。
图6为使用常规脉冲涡流装置检测试样区域①、区域②的信号波形图，纵轴代表感应电压(V)，横轴代表时间(s)。两条信号的初始部分为直线，且几乎重合在一起，随后分别过渡到不同曲率的曲线段，区域①的曲线位于区域②的曲线下方，即被测区域越薄，感应电压衰减越快，曲线段越陡。
图7为利用本发明检测试样区域①、区域②的信号波形图，纵轴代表感应电压(V)，横轴代表时间(s)。图7中曲线的形状和变化规律和图6基本一致，可见利用本发明能够区分不同厚度的信号，实现壁厚减薄型缺陷的检测。
尽管上面结合附图对本发明的优选实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于管道弯头缺陷检测的脉冲涡流检测装置，包括脉冲涡流传感器、第一导向杆(4)、第二导向杆(5)、转轴(10)、扭簧(9)、信号激励电路(2)、信号处理电路(7)、A/D转换装置(8)和计算机系统(1)，所述脉冲涡流传感器包括激励单元(3)和接收单元(6)；所述计算机系统(1)通过电缆连接信号激励电路(2)，控制信号激励电路(2)产生方波信号，驱动所述激励单元(3)在管道弯头中产生磁场；当激励停止时，接收单元(6)接收该磁场在管道弯头中扩散产生的二次磁场，将其转换为电信号，输出到信号处理电路(7)，经过A/D转换装置(8)转换后输入计算机系统(1)，其特征在于：
所述的激励单元(3)由激励线圈(12)、第一壳体(11)、第一盖板(13)、第一导向板(15)及第一航空插头插座(14)组成，所述激励线圈(12)安装于壳体(11)底部，第一壳体(11)底面与管道弯头表面相切，且中心轴线位于切点处；
所述接收单元(6)由接收线圈(17)、第二壳体(16)、第二盖板(19)、第二导向板(20)、圆盘(18)及第二航空插头插座(21)组成，接收线圈(17)安装于第二壳体(16)底部，第二壳体(16)底面与管道弯头表面相切，且第二壳体(16)中心轴线位于切点；
所述激励单元(3)的第一盖板(13)通过螺钉和第一壳体(11)连接，用于保护激励线圈(12)；第一盖板(13)上安装第一航空插头插座(14)，激励线圈(12)通过第一航空插头插座(14)和外部电路连接；第一盖板(13)通过螺钉连接第一导向板(15)，第一导向板(15)通过其上的孔连接第一导向杆(4)，且可沿该第一导向杆移动，第一导向板(15)上安装紧定螺钉，用于固定第一导向板(15)；
所述接收单元(6)的第二盖板(19)通过螺钉和第二壳体(16)连接，用于保护接收线圈(17)，第二盖板(19)上装有第二航空插头插座(21)，接收线圈(17)通过第二航空插头插座(21)和外部电路连接；第二盖板(19)通过螺钉连接第二导向板(20)，第二导向板(20)通过其上的孔连接第二导向杆(5)，且可沿导向杆移动；
所述第一导向杆(4)和第二导向杆(5)上刻有不同的刻度标记，用于检测不同外径管道的刻度指示；
所述接收单元(6)的第二导向板(20)上安装紧定螺钉，用于固定第二导向板(20)；所述的第一导向杆(4)和第二导向杆(5)通过转轴(10)连接，所述转轴(10)上装有扭簧(9)，用于产生扭矩，将激励单元(3)与接收单元(6)压在管道表面，保证激励单元(3)和接收单元(6)与管道的接触。
2.根据权利要求1所述的检测装置，所述第一导向杆(4)的长度和第二导向杆(5)的长度相等，刻度标记对应，以保证激励单元、接收单元和管道相切，且激励单元和接收单元的中心轴线相交于管道中心。
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