CN103913474A - 钢质大型立式储罐x射线自动化检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，包括数字探测器装置、X射线机装置、行走装置和升降装置，行走装置包括行走架和行走机构；升降装置包括于行走架两侧设置的升降架和升降架传动机构，所述升降架通过垂直升降导轨分别安装于对应侧的行走架上，升降传动机构包括对应于两侧升降架分别设置的丝杆螺母传动副；数字探测器装置和X射线机装置通过垂直升降导轨分别安装于两侧升降架上，数字探测器装置和X射线机装置的升降传动机构分别为对应设置的齿轮齿条传动副。本发明可以迅速有效地对储罐钢板环焊缝和纵焊缝进行全自动射线数字成像检测，具有稳定性好、寿命长、操作维护简单等优点。

Description

钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备

（一）技术领域：

本发明涉及焊缝检测装置，具体为一种钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备。

（二）背景技术：

X射线检测是大型立式储罐焊接质量检验的重要手段，也是压力容器常规无损检测的重要方法之一，可以有效避免因焊接质量不合格导致的安全事故，确保人民生命财产安全及国家经济不受损失。

传统X射线检测主要采用传统胶片照相技术，X射线照射被检工件后在胶片上形成曝光潜影，并通过胶片显影、定影后记录焊缝投影图像，该技术存在劳动强度大、检测效率低、检测评定各程序过程的周期长、且底片不易保存等问题。随着我国大型原油、成品油储备库和LNG储备库建设的不断发展，大量自动焊接技术的应用使得传统胶片照相不能有效满足储罐安装进度的要求，从而影响现场的施工进度，为此应用X射线数字成像技术进行储罐焊缝检测是解决目前问题最行之有效的办法。

X射线数字成像技术起源于上世纪50年代，初期由于成像器件灵敏度较低无法满足检测要求，因此仍以胶片照相技术为主，直至上世纪90年代出现了数字平板探测器，其具有成像速度快的特点，可即拍即现，甚至可以实现实时动态成像，数字平板探测器具备较高的动态范围以及信噪比，使得成像灵敏度已超过现有胶片照相技术灵敏度水平，并且能够长期稳定工作，无需胶片、暗袋、增感屏、胶片冲洗药液等耗材，数字图像输出更是便于无损检测资料数字化管理。

然而，与传统胶片照相技术比较，基于数字平板探测器的X射线数字成像检测设备组件较多，连接复杂，不易携带、安装与移动，单纯的使用数字平板探测器代替胶片进行X射线检测反而增加劳动强度，降低检测效率，必须结合自动化检测装置以及先进的数字图像处理技术以实现储罐焊缝的连续自动化检测，才能大幅度提高检测效率而加快施工进度。

因此，在储罐无损检测行业中应用自动化检测装置实现储罐焊缝连续自动检测是十分重要和迫切的，且具有较好的综合经济效益。

（三）发明内容：

有鉴于此，本发明提出了一种可大幅度提高检测效率而加快施工进度的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备。

本发明钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备之技术方案，包括数字探测器装置和X射线机装置，所不同的是还包括行走装置和基于行走装置作上下运动的升降装置，所述行走装置包括行走架和行走机构，所述行走机构包括于行走架底部设置的行走轮（其中一个为主动轮），所述行走轮将行走架支撑于所建造安装的储罐最上一圈储罐钢板顶部，行走架底部两侧设有使行走架沿储罐钢板周向稳定行走的导向机构；所述升降装置包括于行走架两侧（即储罐钢板两侧）设置的升降架和升降传动机构，所述升降架通过垂直升降导轨分别安装于对应侧的行走架上，所述升降传动机构包括对应于两侧升降架分别设置的丝杆螺母传动副，两侧螺母通过螺母座对应安装于行走架侧面上，两侧丝杆的顶部连接丝杆同步驱动单元，所述丝杆同步驱动单元设于行走架上方的连接架上；所述数字探测器装置和X射线机装置通过垂直升降导轨分别安装于两侧升降架上，数字探测器装置和X射线机装置的升降传动机构分别为对应设置的齿轮齿条传动副。

本发明结构中，所述行走装置沿所安装的储罐最上一圈储罐钢板顶部沿周向行走，带动数字探测器装置和X射线机装置水平圆周运动，所述升降装置带动数字探测器装置和X射线机装置上下运动，从而实现对储罐最上一圈储罐钢板底部圆周环焊缝和该圈储罐钢板接头纵焊缝的检测。

任一台储罐从最下第一圈钢板开始进行安装、焊接并完成纵缝和环缝检测工作后，依次一圈一圈往上安装和检测，从而实现该台储罐各圈储罐钢板环缝和纵缝的检测工作。

所述数字探测器装置的一种结构包括数字平板探测器、探测器架、径向移动机构和摆动机构，所述径向移动机构包括移动板，所述移动板通过径向导轨安装于探测器架上，径向前后摆动的摆动机构设于移动板上，所述数字平板探测器设于摆动机构前端；所述探测器架通过垂直升降导轨安装于升降架上，所述升降传动机构的齿条安装于升降架上，齿轮安装于探测器架上。

所述摆动机构采用铰连于移动板上的平行四连杆组件。

所述X射线机装置包括X射线机、射线机架和径向运动机构，所述径向运动机构包括运动板，所述运动板通过径向导轨安装于射线机架底部，所述X射线机安装于运动板底部；所述射线机架通过垂直升降导轨安装于升降架上，所述升降传动机构的齿条安装于升降架上，齿轮安装于射线机架上。

所述移动板和运动板的驱动机构均采用对应设置的电动推杆机构。

所述丝杆同步驱动单元采用单轴输入双轴输出机构，所述单轴输入双轴输出机构的两根输出轴分别通过伞齿轮传动副或者蜗轮蜗杆传动副连接两侧丝杆。

所述导向机构的一种结构包括于行走架底部两侧设置的限位轮，所述限位轮从两侧支撑于储罐钢板上。

为增强刚性，所述连接架连接升降架。

为方便吊装就位，所述行走架顶部设有吊耳。

本发明的有益效果：

本发明钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备采用数字平板探测器和X射线机对大型立式储罐壁板焊缝（纵缝、环缝）进行全自动射线数字成像检测，根据检测结果可以对储罐焊接质量进行评估从而保障工程质量，解决了传统胶片照相检测强度大、效率低的问题，具有运行稳定性好、使用寿命长、操作维护简单等优点。

（四）附图说明：

图1是本发明一种实施方式的结构示意图。

图2是图1实施方式现场安装使用示意图。

图3是图1实施方式中水平运动机构的结构示意图。

图4是图1实施方式中X射线机运动机构示意图。

图5是图1实施方式中数字平板探测器运动机构示意图。

图号标识：1、数字探测器装置；2、X射线机装置；3、储罐钢板；4、行走装置；5、螺母；6、行走架；7、行走轮；8、限位轮；9、升降架；10、丝杆；11、连接架；12、垂直升降导轨；13、数字平板探测器；14、探测器架；15、摆动机构；16、移动板；17、径向导轨；18、齿条；19、X射线机；20、射线机架；21、运动板；22、单轴输入双轴输出机构；23、输出轴；24、吊耳；25、电动推杆机构；26、导轨滑座；27、齿轮；28、升降驱动电机；29、环焊缝；30、纵焊缝。

（五）具体实施方式：

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备包括数字探测器装置1、X射线机装置2、行走装置4和升降装置，所述行走装置4于储罐钢板3的顶部沿其周向行走，所述数字探测器装置1和X射线机装置2通过升降装置设于行走装置4两侧（即储罐钢板3两侧），如图1、图2所示。

所述行走装置4包括行走架6和行走机构，所述行走机构包括由动力机构驱动的行走轮7，沿着行走方向，两个行走轮7于行走架6底部前、后设置，与动力机构连接的行走轮7为主动轮（主动轮中可设有旋转编码器以反馈水平运动距离），所述行走轮7将行走架6支撑于储罐钢板3顶部并作周向行走，带动数字探测器装置1、X射线机装置2完成对上、下储罐钢板3之间的环焊缝29的检测，为保证行走架6的稳定行走，所述行走架6底部两侧设有导向机构，一种结构的导向机构包括于行走架6两侧分别设置的前、后限位轮8，所述限位轮8通过支架安装于行走架6上并可作垂直于储罐钢板3方向的调节，调节到位的限位轮8滚压在储罐钢板3上，限位轮8的调节量应适应储罐钢板3的厚度在10mm～50mm范围内的变化，如图1、图2、图3所示。

所述升降装置包括框型升降架9和升降架传动机构，所述升降架9的左、右竖梁的正、背面上分别安装有垂直升降导轨12，升降架9通过背面垂直升降导轨12配合于行走架6对应侧面上设置的导轨滑座26，实现升降架9与行走架6的滑动安装连接；所述升降架传动机构包括对应于两侧升降架9分别设置的丝杆螺母传动副和丝杆同步驱动单元，两侧丝杆螺母传动副错位设置，其中的螺母5安装于行走架6侧面对应位置的螺母座上，其中的丝杆10垂直旋合于螺母5中，所述丝杆同步驱动单元为单轴输入双轴输出机构22，该机构设于行走架6上方的连接架11上，升降架9的顶部横梁连接于连接架11底部，两根输出轴23向两边斜伸，并分别通过伞齿轮传动副或者蜗轮蜗杆传动副连接两侧丝杆10，升降驱动电机28安装于单轴输入双轴输出机构22的输入轴上，当升降驱动电机28旋转时，单轴输入双轴输出机构22同步驱动两侧丝杆10转动，完成两侧升降架9的同步升降，当储罐钢板3的宽度在2m～3.5m范围时，升降架9的升降行程，能够使数字探测器装置1和X射线机装置2移动到能够检测储罐钢板3底部环焊缝29的水平位置，通过行走装置4的行走而完成对环焊缝29的检测，如图1、图2所示。

所述数字探测器装置1包括数字平板探测器13、探测器架14、径向移动机构和摆动机构15，所述探测器架14的垂直板面通过左、右导轨滑座26与升降架9的左、右竖梁正面上的垂直升降导轨12配合安装，探测器架14的升降传动机构的齿条18安装于升降架9一竖梁侧面上，与齿条18配合的齿轮27安装于探测器架14上的驱动单元输出轴上；所述径向移动机构包括移动板16，所述移动板16通过左、右径向导轨17安装于探测器架14的水平板面上，径向前后摆动的摆动机构15（一套平行四连杆组件）设于移动板16上，所述数字平板探测器13安装于摆动机构15的前端，移动板16的驱动为设于探测器架14水平板面上的电动推杆机构25，如图1、图5所示。

所述径向移动机构可使数字平板探测器13在储罐径向运动，检测时将数字平板探测器13推至储罐钢板3表面附近，再依靠摆动机构15向前倾斜将数字平板探测器13距离储罐钢板3板面小于5mm，以保证透照条件；摆动机构15的链接处设置弹性联接片，缓冲因行走和升降引起的震动，以保证数字平板探测器13与储罐钢板3的距离不发生变化。

所述X射线机装置2包括X射线机19、射线机架20和径向运动机构，所述射线机架20的垂直板面通过左、右导轨滑座26与升降架9的左、右竖梁正面上的垂直升降导轨12配合安装，射线机架20的升降传动机构的齿条18安装于升降架9一竖梁侧面上，与齿条18配合的齿轮27安装于射线机架20上的驱动单元输出轴上；所述径向运动机构包括运动板21，所述运动板21通过左、右径向导轨17安装于射线机架20的水平板面底部，所述X射线机19倒吊安装于运动板21底部，运动板21的驱动为设于射线机架20水平板面底部的电动推杆机构25，如图1、图4所示。

所述径向运动机构可使X射线机19在储罐径向运动，从而完成X射线机19的400mm～900mm透照焦距自动调节。

所述数字探测器装置1和X射线机装置2于储罐钢板3两侧位置相对，两者通过齿轮齿条传动副可沿垂直升降导轨12作同步上下运动，从而完成储罐钢板3接头的纵焊缝30的检测。

本发明的就位采用钢丝绳吊装，通过设于行走架6前、后两头的吊耳24（位置避开连接架11）可将整个设备由地面吊至顶层储罐钢板3上，并由行走轮7和限位轮8实现稳定支撑。

Claims (9)

1.钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，包括数字探测器装置（1）和X射线机装置（2），其特征在于：还包括行走装置（4）和基于行走装置作上下运动的升降装置（5），所述行走装置包括行走架（6）和行走机构，所述行走机构包括于行走架（6）底部设置的行走轮（7），所述行走轮（7）将行走架（6）支撑于储罐钢板（3）顶部，行走架（6）底部两侧设有使行走架（6）沿储罐钢板（3）周向稳定行走的导向机构；所述升降装置（5）包括于行走架（6）两侧设置的升降架（9）和升降架传动机构，所述升降架（9）通过垂直升降导轨（12）分别安装于对应侧的行走架（6）上，所述升降传动机构包括对应于两侧升降架（9）分别设置的丝杆螺母传动副，两侧螺母（5）通过螺母座对应安装于行走架（6）侧面上，两侧丝杆（10）的顶部连接丝杆同步驱动单元，所述丝杆同步驱动单元设于行走架（6）上方的连接架（11）上；所述数字探测器装置（1）和X射线机装置（2）通过垂直升降导轨（12）分别安装于两侧升降架（9）上，数字探测器装置（1）和X射线机装置（2）的升降传动机构分别为对应设置的齿轮齿条传动副。

2.根据权利要求1所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述数字探测器装置（1）包括数字平板探测器（13）、探测器架（14）、径向移动机构和摆动机构（15），所述径向移动机构包括移动板（16），所述移动板（16）通过径向导轨（17）安装于探测器架（14）上，径向前后摆动的摆动机构（15）设于移动板（16）上，所述数字平板探测器（13）设于摆动机构（15）前端；所述探测器架（14）通过垂直升降导轨（12）安装于升降架（9）上，所述升降传动机构的齿条（18）安装于升降架（9）上，齿轮（27）安装于探测器架（14）上。

3.根据权利要求2所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述摆动机构（15）为铰连于移动板（16）上的平行四连杆组件。

4.根据权利要求1所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述X射线机装置（2）包括X射线机（19）、射线机架（20）和径向运动机构，所述径向运动机构包括运动板（21），所述运动板（21）通过径向导轨（17）安装于射线机架（20）底部，所述X射线机（19）安装于运动板（21）底部；所述射线机架（20）通过垂直升降导轨（12）安装于升降架（9）上，所述升降传动机构的齿条（18）安装于升降架（9）上，齿轮安装于射线机架（20）上。

5.根据权利要求2、3或4所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述移动板（16）和运动板（21）的驱动机构为对应设置的电动推杆机构（25）。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述丝杆同步驱动单元为单轴输入双轴输出机构（22），所述单轴输入双轴输出机构（22）的两根输出轴（23）分别通过伞齿轮传动副或者蜗轮蜗杆传动副连接两侧丝杆（10）。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述导向机构包括于行走架（6）底部两侧设置的限位轮（8），所述限位轮（8）从两侧支撑于储罐钢板（3）上。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述连接架（11）连接升降架（9）。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢质大型立式储罐X射线自动化检测设备，其特征在于：所述行走架（6）顶部设有吊耳（24）。