CN104849343A - 一种管道漏磁检测原理实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种管道漏磁检测原理实验平台。管道漏磁检测原理实验平台包括支架，驱动装置、行车装置和漏磁检测模块；所述行车装置在驱动装置的驱动下沿所述支架移动，并且所述行车装置在驱动装置的驱动下移动速度可调；所述漏磁检测模块设置在行车装置上，并且漏磁检测模块相对于所述行车装置的位置可调；所述支架上且位于行车装置运动区域的下方具有待测件的放置空间。本申请提供的试验平台能够精确的对行车装置的运行速度和位置进行控制，并通过设置在行车装置上的漏磁检测模块对漏磁信号进行采集，采集到的数据用于分析和研究漏磁场信号与缺陷尺寸之间的关系，辅助管道内漏磁检测器的开发。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种管道漏磁检测原理实验平台。
背景技术
随着石油天然气等能源的需求量逐渐加大，管道作为最基础、最经济的能源运输方式之一，其安全性越来越受到重视。长久以来管道事故的发生多由管壁的金属腐蚀和缺陷引起。管道漏磁检测技术因不需要耦合、价格低廉等特点是目前应用最广泛，也是最成熟的技术。然而根据漏磁场理论检测到的漏磁场信号与尺寸之间是复杂的非线性关系，这使得根据检测到的漏磁场信号清晰识别缺陷尺寸成为难点。
现有管道内检测开发的难点在于如何应用漏磁场信号清晰识别缺陷尺寸。并且现有的实验平台速度和位置不可控、磁路不可调、无法模拟出管道环境，影响了漏磁信号的采集和分析。
针对上述问题，我们需要一种能够精确的对行车装置的运行速度和位置进行控制，并通过设置在行车装置上的漏磁检测模块对漏磁信号进行采集的管道漏磁检测原理实验平台。
发明内容
本发明的目的在于提出一种管道漏磁检测原理实验平台，能够精确的对行车装置的运行速度和位置进行控制，并通过设置在行车装置上的漏磁检测模块对漏磁信号进行采集，采集到的数据用于分析和研究漏磁场信号与缺陷尺寸之间的关系，辅助管道内漏磁检测器的开发。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种管道漏磁检测原理实验平台，其包括支架，驱动装置、行车装置和漏磁检测模块；
所述行车装置在驱动装置的驱动下沿所述支架移动，并且所述行车装置在驱动装置的驱动下移动速度可调；
所述漏磁检测模块设置在行车装置上，并且漏磁检测模块相对于所述行车装置的位置可调；
所述支架上且位于行车装置运动区域的下方具有待测件的放置空间。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述支架上设置有两条对称设置的直线滑轨，且所述行车装置两侧各设置有两个与直线滑轨滑动配合的滑行脚。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述驱动装置包括分别设置在支架两端的伺服电机装置和从动装置，以及安装在伺服电机装置和从动装置上的同步带，所述同步带的两个端部均与行车装置固定连接。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述伺服电机装置包括伺服电机、减速器，以及安装在减速器动力输出端的主动轮，所述从动装置包括从动轮；
所述同步带安装在主动轮和从动轮之间，并在主动轮的带动下移动。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述行车装置的下方安装有圆弧形支架，且圆弧形支架上开设有长条孔，用于漏磁检测模块的安装。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述漏磁检测模块包括一对用于形成磁路的磁铁，以及设置于两磁铁之间的检测器，所述磁铁位置可调的设置在圆弧形支架上。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述磁铁靠近支架的一侧设置有衬铁，另一侧设置有耐磨片，所述衬铁通过调节螺钉固定长条孔上，通过旋转或移动调节螺钉，可以调整磁铁相对于待测件或圆弧形支架的位置。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，所述支架上还设置拉紧装置，用于待测件的支撑，以及调节待测件相对于支架的位置。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，还包括控制单元，该控制单元包括PC上位机、PLC控制器、伺服驱动器；
其中：
所述PC上位机，用于发出控制信号及显示和监控平台的运行情况；
PLC控制器，接受PC上位机的信号，发送控制指令给伺服驱动器，并读取伺服驱动器的信息进行控制判断和反馈给PC上位机用于显示；
伺服驱动器，伺服驱动器连接于PLC控制器和驱动装置之间，用于控制驱动装置的工作状态。
作为上述管道漏磁检测原理实验平台的一种优选方案，还包括设置在行车装置两侧的左限位传感器和右限位传感器，两限位传感器均与PLC相连，当行车装置进入其探测区域时，输出信号给PLC，同时PLC输出急停信号，停止行车装置在此方向的运行。
本发明的有益效果为：本申请通过驱动装置对行车装置的驱动，以及漏磁检测模块位置可调的设置在行车装置上，由此，实现了能够精确的对行车装置的运行速度和位置进行控制，并通过设置在行车装置上的漏磁检测模块对漏磁信号进行采集，采集到的数据用于分析和研究漏磁场信号与缺陷尺寸之间的关系，辅助管道内漏磁检测器的开发。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的管道漏磁检测原理实验平台的结构示意图。
图2是图1“I处”的局部放大图；
图3是本发明具体实施方式提供的行车装置和漏磁检测模块配合的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的控制单元的结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的PLC与伺服驱动器的接线图。
其中：
1：支架；2：驱动装置；3：行车装置；4：漏磁检测模块；5：待测件；
11：直线滑轨；12：拉紧装置；
21：伺服电机装置；22：从动装置；23：同步带；
31：滑行脚；32：圆弧形支架；
41：磁铁；42：衬铁；43：耐磨片；44：调节螺钉。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至图3所示，本实施方式提供了一种管道漏磁检测原理实验平台，其包括支架1，驱动装置2、行车装置3和漏磁检测模块4，行车装置3在驱动装置2的驱动下沿支架1移动，并且行车装置3在驱动装置2的驱动下移动速度可调，漏磁检测模块4设置在行车装置3上，并且漏磁检测模块4相对于行车装置3的位置可调，支架1上且位于行车装置3运动区域的下方具有待测件5的放置空间。
支架1上设置有两条对称设置的直线滑轨11，且行车装置3两侧各设置有两个与直线滑轨11滑动配合的滑行脚31。通过直线滑轨11和滑行脚31的配合可以使行车装置3在支架1上平稳的运行。
驱动装置2包括分别设置在支架1两端的伺服电机装置21和从动装置22，以及安装在伺服电机装置21和从动装置22上的同步带23，该同步带23的两个端部均与行车装置3固定连接。通过伺服电机装置21的驱动，以及从动装置22的配合，伺服电机装置21可以带动同步带23移动，与同步带23固定连接的行车装置3可以在同步带23的带动下移动。
具体的，伺服电机装置21包括伺服电机、减速器，以及安装在减速器动力输出端的主动轮，从动装置包括从动轮，同步带23安装在主动轮和从动轮之间，并在主动轮的带动下移动。伺服电机还连接有伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机转动，通过减速器的减速和增大力矩，带动主动轮转动，主动轮转动拉动同步带23运行，同步带23的运行会带动行车装置3的移动，进而实现了对行车装置3运行状态的控制。
行车装置3的下方安装有圆弧形支架32，且圆弧形支架32上开设有长条孔，用于漏磁检测模块4的安装。
漏磁检测模块4包括一对用于形成磁路的磁铁41，以及设置于两磁铁41之间的检测器，磁铁41位置可调的设置在圆弧形支架32上。上述成对设置的磁铁41的磁极相反，用于形成磁路。
磁铁41靠近支架1的一侧设置有衬铁42，另一侧设置有耐磨片43，衬铁42通过调节螺钉44固定长条孔上，通过旋转或移动调节螺钉44，可以调整磁铁41相对于待测件5或圆弧形支架32的位置。
支架1上还设置拉紧装置12，用于待测件5的支撑，以及调节待测件5相对于支架1的位置。具体的，支架1上设置有四个拉紧装置12，分别安装在支架1两侧的左右两端。
待测件5为半圆形缺陷管道样件：由完整管道沿中轴线切割一半得到，其放置于四个拉紧装置12之上和行车装置3的下面，上面人工设置有缺陷集，作为实验平台的被检测对象。
参照图4，管道漏磁检测原理实验平台还包括控制单元，该控制单元包括PC上位机、PLC控制器、伺服驱动器。
其中：
PC上位机，用于发出控制信号及显示和监控平台的运行情况；
PLC控制器，接受PC上位机的信号，发送控制指令给伺服驱动器，并读取伺服驱动器的信息进行控制判断和反馈给PC上位机用于显示；
伺服驱动器，伺服驱动器连接于PLC控制器和驱动装置2之间，用于控制驱动装置的工作状态。具体的，伺服驱动器主要用于控制控制伺服电机的启动、停机、转动，以及对电机进行各种保护。
管道漏磁检测原理实验平台还包括设置在行车装置3两侧的左限位传感器和右限位传感器，具体的两限位传感器均为红外传感器。两限位传感器均与PLC相连，当行车装置3进入其探测区域时，输出信号给PLC，同时PLC输出急停信号，停止行车装置3在此方向的运行，用于防护行车装置3撞击支架1两侧。
参照图5，在本实施方式中，本申请还提供了控制单元的接线说明：
伺服系统有转矩控制模式、速度控制模式、位置控制模式等三种控制模式，本实验平台选用位置控制模式，即用输入脉冲的个数和频率控制平台的运行距离和速度。
伺服驱动器的SIGN引脚和PLUS引脚一组分别接PLC普通引脚和高速脉冲输出引脚，SIGN用于控制伺服电机旋转的方向，PLUS用于控制伺服电机的转动的速度和圈数。
S-RDY+与ALM+分别接PLC的普通输入引脚，用于PLC读取伺服电机的准备状态和报警状态；
SRY-ON、A-CLR、CCWL、CWL分别接PLC的普通输出引脚，用于PLC控制伺服系统的使能、清除伺服系统的报警、输出左右限位信号限制伺服电机运行范围。
左、右红外传感器的输出信号线分别接PLC的两个普通输入引脚，一旦行车装置进入其检测范围，即行车装置即将与装置两侧相撞，此时，相应的红外传感器输出信号给PLC，PLC输出限位指令给CCWL/CWL引脚，来停止伺服电机的运行，来防护行车装置3撞击两侧。
OA+与OA-一组，为电机A相速度反馈的差分信号的输出，经过26LS32等差分信号处理芯片处理，转化为单路的脉冲信号，输入给PLC的高速脉冲输入引脚，用于监控伺服电机的实际运行速度和位置。
在本实施方式中，本申请中还提供了管道漏磁检测原理实验平台的工作过程：
(1)检查半圆形缺陷管道样件的水平和偏移状况，通过四个拉紧装置12配合调节，使管道样件处于满足检测要求的水平状态。
(2)在圆弧形支架32上安装漏磁检测模块4，沿弧形调整其位置，使其能经过管道样件被检测点的上端，可同时安装多个漏磁检测模块4来满足检测要求；并调节漏磁检测模块4的高低，使其既能完全磁化管道样件又不影响行车装置3的运行。
在本实施方式中，还提供了对行车装置3具体的控制和运行过程，如以下所述：
(1)在PC上位机上设置行车装置3运行的速度和运行距离，并启动运行；
(2)PC上位机指令作用于PLC控制器，PLC输出相对应的脉冲个数和频率，作用于伺服驱动器，从而驱动伺服电机按设定的速度运行相应的距离。
(3)伺服电机转动，通过减速器和主动轮，拉动同步带23转动，同步带23拉动行车装置3沿直线滑轨11运行。
(4)在行车装置3沿直线滑轨11运行的同时，漏磁检测模块4随着行车装置3沿管道样件运行，使漏磁检测模块4依次经过管道样件上的检测点，来进行漏磁信号的采集。
(5)伺服电机在运行了规定的距离后，自动停止运行。取出漏磁检测模块4的检测器，并将装置复位。
实验平台应用的器件：
1.PLC控制器，采用大连理工计算机控制工程有限公司的PEC6000PLC运动控制器，该控制器为运动控制专用型控制器，具有多路高速脉冲输入和输出端。图5中I表示普通输入引脚，Q表示普通输出引脚，HI表示高速输入引脚，HQ表示高速输出引脚。
2.伺服驱动器和伺服电机：对于伺服电机和驱动器的选型，需要考虑电机的控制精度和负载能力，本发明选用松下的一款交流型伺服电机MHMD042P1U，伺服驱动器选用与电机相匹配的松下A4系列交流伺服电机驱动MBDDT2210053。
1.实验平台采用直线型双轨滑轨式结构，机械运行精度高，且不易变形。
2.实验平台的管道支撑结构采用了两组拉紧机构，通过微调两组拉紧机构，可精确调节管道姿态的水平状况。
3.实验平台的行车装置下方设计有圆弧形支架，通过悬挂方式固定漏磁检测模块。支架上可安装多个漏磁检测模块，且漏磁检测模块可沿弧状任意调整位置，能够实现多路同时检测和管道内任意部位的检测。
4.实验平台的检测磁路可调，磁铁的固定位置可沿衬铁上的条形孔进行调节，从而改变两磁极的间距，来调节磁路，实现不同磁路的检测实验。
5.实验平台的控制系统采用了伺服控制系统。该伺服控制系统，控制器选用运动控制型PLC，伺服驱动器选用松下A4型伺服控制器，能够高精度地控制行车装置的运行位置和速度。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，包括支架(1)，驱动装置(2)、行车装置(3)和漏磁检测模块(4)；
所述行车装置(3)在驱动装置(2)的驱动下沿所述支架(1)移动，并且所述行车装置(3)在驱动装置(2)的驱动下移动速度可调；
所述漏磁检测模块(4)设置在行车装置(3)上，并且漏磁检测模块(4)相对于所述行车装置(3)的位置可调；
所述支架(1)上且位于行车装置(3)运动区域的下方具有待测件(5)的放置空间。
2.根据权利要求1所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述支架(1)上设置有两条对称设置的直线滑轨(11)，且所述行车装置(3)两侧各设置有两个与直线滑轨(11)滑动配合的滑行脚(31)。
3.根据权利要求1所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述驱动装置(2)包括分别设置在支架(1)两端的伺服电机装置(21)和从动装置(22)，以及安装在伺服电机装置(21)和从动装置(22)上的同步带(23)，所述同步带(23)的两个端部均与行车装置(3)固定连接。
4.根据权利要求3所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述伺服电机装置(21)包括伺服电机、减速器，以及安装在减速器动力输出端的主动轮，所述从动装置包括从动轮；
所述同步带(23)安装在主动轮和从动轮之间，并在主动轮的带动下移动。
5.根据权利要求1所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述行车装置(3)的下方安装有圆弧形支架(32)，且圆弧形支架(32)上开设有长条孔，用于漏磁检测模块(4)的安装。
6.根据权利要求5所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述漏磁检测模块(4)包括一对用于形成磁路的磁铁(41)，以及设置于两磁铁(41)之间的检测器，所述磁铁(41)位置可调的设置在圆弧形支架(32)上。
7.根据权利要求6所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述磁铁(41)靠近支架(1)的一侧设置有衬铁(42)，另一侧设置有耐磨片(43)，所述衬铁(42)通过调节螺钉(44)固定长条孔上，通过旋转或移动调节螺钉(44)，可以调整磁铁(41)相对于待测件或圆弧形支架(32)的位置。
8.根据权利要求1所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，所述支架(1)上还设置拉紧装置(12)，用于待测件(5)的支撑，以及调节待测件(5)相对于支架(1)的位置。
9.根据权利要求1所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，还包括控制单元，该控制单元包括PC上位机、PLC控制器、伺服驱动器；
其中：
所述PC上位机，用于发出控制信号及显示和监控平台的运行情况；
PLC控制器，接受PC上位机的信号，发送控制指令给伺服驱动器，并读取伺服驱动器的信息进行控制判断和反馈给PC上位机用于显示；
伺服驱动器，伺服驱动器连接于PLC控制器和驱动装置(2)之间，用于控制驱动装置(2)的工作状态。
10.根据权利要求9所述的管道漏磁检测原理实验平台，其特征在于，还包括设置在行车装置(3)两侧的左限位传感器和右限位传感器，两限位传感器均与PLC相连，当行车装置(3)进入其探测区域时，输出信号给PLC，同时PLC输出急停信号，停止行车装置(3)在此方向的运行。
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