CN107024533B - 用于确定管的完整性的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于确定管的完整性的设备。设备包括：本体，其具有伸展机构且构造成插入管中；以及柔性涡电流传感器，其包括经由伸展机构联接到本体的柔性壳体，以及设置在柔性壳体中的一个或多个线圈。可经由伸展机构使柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间。与在柔性壳体在第一位置时相比，一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时更远离本体。在柔性壳体在第二位置时，一个或多个线圈与管的内表面进行电联接，并且柔性涡电流传感器操作来经由一个或多个线圈在管内选择性地感生出电流。

Description

用于确定管的完整性的设备和方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月1日提交的标题为“用于锅炉组管组件中的裂纹检测的装置和方法”的美国临时申请No.62/289,482，其通过引用而整体地结合在本文中。
技术领域
本发明的实施例大体涉及锅炉管，且更具体地，涉及用于确定锅炉管的完整性的设备和方法。
背景技术
许多发电站使用蒸汽发生器来对涡轮提供功率，涡轮产生电功率。这样的发电站典型地使用锅炉来产生蒸汽，且经由锅炉组管组件输送蒸汽，锅炉组管组件包括将上部鼓流通地连接到下部鼓的一个或多个管，其在本文称为“锅炉管”和/或简单称为“管”。这种锅炉组管组件的管典型地经由称为扩张的过程固定到鼓，在所述过程中，管的端部插入鼓上的对应的接收孔中，接收孔通常具有比管更大的直径，并且管的端部然后经由气动扩张器以及滚动马达扩张到鼓中，以便在鼓和管之间形成密封。
在锅炉操作期间，水和/或另一种介质在管和/或鼓中加热，使得其变成气体，例如蒸汽，气体对管和鼓加压。因而，锅炉组管组件的管经历热应力，这可导致出现新的缺陷和/或激发现有的缺陷，例如管壁的变薄和/或发裂。这种缺陷又可降低管的完整性，如本文使用，这表示管在锅炉操作期间将破裂和/或泄漏的可能性。例如，具有高完整性的管不大可能破裂和/或泄漏，而具有低完整性的管可能破裂和/或泄漏。
大体上，缺陷将由于热应力而形成或激发的可能性取决于扩张过程的品质，即，关于在鼓内扩张和滚动的管的端部的形状和厚度的精度和一致性。但是，许多扩张过程导致管“被过渡滚动”，如本文使用，这表示过渡扩张和/或滚动马达的过渡使用，这在管内导致滚动标记和/或过大的内直径(“ID”)凸脊。滚动标记和/或过大ID凸脊通常形成一区域，其在经历蒸汽生产的热和/或加压时经历高的热应力，并且因而可能导致管的发裂。这种裂纹典型地分成两个类别：1)“周向裂纹”，如本文使用，其表示大体遵从管的周边的裂纹，即，“圆形裂纹”；和2)“轴向裂纹”，如本文使用，其表示大体遵从管的纵向轴线的裂纹，即，“长裂纹”。
如上面所陈述，具有低完整性的管可破裂和/或泄漏，这又可导致锅炉的高成本的停机时间和/或导致对在场人员的严重身体伤害和/或死亡。因此，要定期检查许多锅炉管，以便确定它们的完整性，并且如果发现具有高的破裂风险，后续进行修理或更换。但是用于检查这种管的完整性的许多方法有多个问题。例如，许多检查方法依赖于超声剪切波技术，其易受扩张过程在管中固有地产生的而还没有形成裂纹的过大ID凸脊、滚动标记和/或其它几何结构型式导致的假阳性的影响。将假阳性误认为实际缺陷/裂纹又可导致锅炉的不必要的停机时间和/或不需要的和高成本的维护。
因此，需要一种用于确定管的完整性的改进的设备和方法。
发明内容
在实施例中，提供一种用于确定管的完整性的设备。设备包括：本体，其具有伸展机构且构造成插入管中；以及柔性涡电流传感器，其包括经由伸展机构联接到本体的柔性壳体，以及设置在柔性壳体中的一个或多个线圈。可经由伸展机构使柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间。与在柔性壳体在第一位置时相比，一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时更远离本体。一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时与管的内表面进行电联接，并且柔性涡电流传感器操作来经由一个或多个线圈在管内选择性地感生出电流。
在另一个实施例中，提供一种用于确定管的完整性的方法。方法包括将包括本体和柔性涡电流传感器的设备插入管中，使得柔性涡电流传感器在管的内部。本体包括伸展机构，并且柔性涡电流传感器包括经由伸展机构联接到本体的柔性壳体，以及设置在柔性壳体中的一个或多个线圈。方法进一步包括经由伸展机构使柔性壳体从本体向外从第一位置伸展到第二位置，使得一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时比在柔性壳体在第一位置时更远离本体，并且使得一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时与管的内表面进行电联接。方法进一步包括经由一个或多个线圈在管内感生出电流。
在又一个实施例中，提供一种用于确定管的完整性的柔性涡电流传感器。柔性涡电流传感器包括适于管的内表面的轮廓的柔性壳体，以及设置在柔性壳体内的多个线圈。线圈布置成第一组和第二组。第一组操作来在管内感生出电流，以便促进经由与柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对管中的周向裂纹的检测。第二组操作来在管内感生出电流，以便促进经由采集单元对管中的轴向裂纹的检测。
技术方案1. 一种用于确定管的完整性的设备，包括：
本体，其具有伸展机构且构造成插入所述管中；
柔性涡电流传感器，其包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的一个或多个线圈，可经由所述伸展机构使所述柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间，与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述一个或多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体；以及
其中，在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述一个或多个线圈与所述管的内表面进行电联接，以及
所述柔性涡电流传感器操作来经由所述一个或多个线圈在所述管内选择性地感生出电流。
技术方案2. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，在所述柔性涡电流传感器在所述管中且所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性壳体操作来适于所述管的内表面的轮廓。
技术方案3. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述本体可在所述管内选择性地旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面。
技术方案4. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在所述柔性壳体中且布置成具有长方形形状、圆形形状和三角形形状中的至少一个形状的阵列。
技术方案5. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述两个或更多个线圈布置成第一组和第二组，所述第一组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对所述管中的周向裂纹的检测，并且所述第二组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由所述采集单元对所述管中的轴向裂纹的检测。
技术方案6. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，进一步包括：
采集单元，其与所述柔性涡电流传感器处于电子连通，以便至少部分地基于所述一个或多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的缺陷。
技术方案7. 根据技术方案6所述的设备，其特征在于，所述采集单元设置在所述本体的腔体内。
技术方案8. 根据技术方案6所述的设备，其特征在于，
所述本体可在所述管内选择性地旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面，以及
所述采集单元进一步操作来确定在所述柔性涡电流传感器扫过所述内表面时所述柔性涡电流传感器的位置，以及至少部分地基于确定的所述柔性涡电流传感器的位置而确定通过所述采集单元检测到的所述管中的一个或多个缺陷的位置。
技术方案9. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，进一步包括：
一个或多个稳定节段，其经由所述伸展机构联接到所述本体，且可经由所述伸展机构选择性地伸展在第三位置和第四位置之间，与在所述第三位置时相比，所述一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在所述第四位置时更远离所述本体，以便在所述柔性涡电流传感器在所述管中时，接触所述管的内表面。
技术方案10. 根据技术方案9所述的设备，其特征在于，所述柔性涡电流传感器集成到所述稳定节段中的一个。
技术方案11. 根据技术方案9所述的设备，其特征在于，所述至少一个稳定节段包括滚子，其在所述一个或多个稳定节段在所述第四位置时接触所述管的内表面。
技术方案12. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，可选择性地调节下者中的至少一个：所述柔性壳体在所述第二位置时从所述本体伸展的距离和所述柔性涡电流传感器在所述管中的穿透深度。
技术方案13. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，进一步包括柄部，其设置在所述本体上。
技术方案14. 一种用于确定管的完整性的方法，包括：
将包括本体和柔性涡电流传感器的设备插入所述管中，使得所述柔性涡电流传感器在所述管的内部，所述本体包括伸展机构，并且所述柔性涡电流传感器包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的一个或多个线圈；
经由所述伸展机构使所述柔性壳体从所述本体向外从第一位置伸展到第二位置，使得与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述一个或多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体，并且使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述一个或多个线圈与所述管的内表面进行电联接；以及
经由所述一个或多个线圈在所述管内感生出电流。
技术方案15. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，进一步包括：
经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元，至少部分地基于经由所述一个或多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个缺陷。
技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述本体在所述管内旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面；以及
其中，所述柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在所述柔性壳体中且布置成第一组和第二组，以及
经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元，至少部分地基于经由所述一个或多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个缺陷包括下者中的至少一个：
至少部分地基于经由所述第一组线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个周向裂纹；以及
至少部分地基于经由所述第二组线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个轴向裂纹。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
经由所述采集单元确定所述柔性涡电流传感器的位置；以及
至少部分地基于确定的所述柔性涡电流传感器的位置而确定一个或多个检测到的缺陷的位置。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在确定所述柔性涡电流传感器的位置之前，对所述采集单元进行调零。
技术方案19. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，经由所述伸展机构使所述柔性壳体从所述本体向外从第一位置伸展到第二位置包括：
经由所述伸展机构使联接到所述本体的一个或多个稳定节段从第三位置伸展到第四位置，与在所述第三位置时相比，所述一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在所述第四位置时更远离所述本体，以便在所述柔性涡电流传感器在所述管中时，接触所述管的内表面。
技术方案20. 一种用于确定管的完整性的柔性涡电流传感器，包括：
柔性壳体，其适于所述管的内表面的轮廓；
多个线圈，其设置在所述柔性壳体内；以及
其中，所述线圈布置成第一组和第二组，所述第一组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对所述管中的周向裂纹的检测，并且所述第二组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由所述采集单元对所述管中的轴向裂纹的检测。
附图说明
通过参照附图，阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，其中以下：
图1为用于确定管的完整性的设备的示意图，其中，根据本发明的实施例，设备包括柔性涡电流传感器；
图2为根据本发明的实施例的图1的设备的分解图；
图3为根据本发明的实施例的图1的设备的柔性涡电流传感器内的线圈的布置的图；
图4为插入管中的图1的设备的图，其中，根据本发明的实施例，柔性涡电流传感器不伸展；
图5为插入管中的图1的设备的图，其中，根据本发明的实施例，柔性涡电流传感器伸展；
图6为插入管中的图1的设备的另一个图，其中，根据本发明的实施例，柔性涡电流传感器伸展；以及
图7为插入管中的图1的设备的又一个图，其中，根据本发明的实施例，柔性涡电流传感器伸展。
具体实施方式
将在下面详细参照本发明的示例性实施例，其示例示出在附图中。在可能的情况下，在图中使用的相同参考标号表示相同或相似部件，而没有重复的描述。
如本文使用，用语“基本上”，“大体”和“大约”表示相对于适于实现构件或组件的功能目的的理想期望状在可合理实现的制造和组装公差内的状况。如本文使用，用语“实时”表示用户感觉足够迅速或使得处理器能够跟得上外部过程的处理响应水平。如本文使用，“电联接”、“电连接”，“电子连通”和“电连通”表示所参照的元件直接或间接连接，使得电流或其它连通介质可从一个元件流到另一个元件。连接可包括直接传导连接(即，没有居间电容性、电感性或有源性元件)、电感性连接、电容性连接和/或任何其它适当的电连接。可存在居间构件。还如本文使用，用语“流通地连接”表示所参照的元件连接，使得流体(包括液体、气体和/或等离子体)可从一个元件流到另一个元件。因此，如本文使用，用语“上游”和“下游”描述所参照的元件相对于在所参照的元件之间和/或附近流动的流体和/或气体的流径的位置。还如本文使用，用语“热接触”表示所参照的物体紧邻彼此，使得热能/热能量可在它们之间传递。进一步，如本文关于管所使用，用语“轮廓”表示管的内表面的形状。因此，如本文使用，用语“扫描”表示寻找管内的缺陷。
另外，虽然本文公开的实施例关于锅炉管进行描述，但是要理解，本发明的实施例可适用于其中需要确定锅炉管以外的管的完整性的其它系统和/或过程。因此，如本文使用，用语“管”和“管道”表示可形成缺陷(例如，裂纹和/或变薄)的任何类型的管和/或导管，包括锅炉管。
现在参照图1和2，显示用于确定管12(图4-7)的完整性的设备10的构件。在实施例中，设备10包括本体14和柔性涡电流传感器16。设备10可进一步包括采集单元18、一个或多个稳定节段20、22和24、扩张旋钮26、泡沫衬背28、伸展机构(在实施例中，其可形成本体14的一部分且包括一个或多个调节螺母30和调节螺杆32)、一个或多个O形环34、编码器36和/或柄部38。
如图1和2中显示，本体14构造成插入管12中且可包括第一端40和第二端42，第二端42设置成第一端40与相反，以便限定纵向轴线44。在实施例中，本体14可包括腔体46，其容纳采集单元18。如将理解的那样，本体14可经由铸造、蚀刻、雕刻、添加式制造(即，3D打印)和/或任何适当的其它制造过程制造。
现在转到图2和3，柔性涡电流传感器16可包括柔性壳体48和设置在柔性壳体48内的一个或多个线圈50。例如，在实施例中，柔性涡电流传感器16包括设置在壳体48内的成阵列的线圈50，例如，两个或更多个线圈50，即，柔性涡电流传感器16可为成柔性阵列的多个线圈50。柔性壳体48可包括第一端52和第二端54，第二端54设置成与第一端52相反，以便限定纵向轴线56。在实施例中，柔性壳体48可具有一英尺或更大的长度，即，在第一端52和第二端54之间的间隔。但是将理解，柔性壳体48在其它实施例中可具有更长或更短的长度。如将理解的那样，柔性壳体48可设置在本体14上和/或经由伸展机构联接到本体14上，使得柔性壳体48的纵向轴线56对齐本体14的纵向轴线44。在实施例中，柔性壳体48可为柔性印刷电路板(“PCB”)，其背衬有橡胶化合物和/或能够支承PCB的另一种材料，诸如聚酯膜，使得PCB不过渡脆弱地和/或容易地裂开或撕裂，同时允许PCB保持柔性。在这种实施例中，线圈50可嵌入PCB中。
如将理解的那样，线圈50可由导电材料形成，例如，铜，使得其能够经由磁感应在另一个物体(例如，管12)内感生出一个或多个电流(例如，涡电流)。如图3中显示，线圈50可在柔性壳体48内设置成各种布置，这允许设备10检测管12内的周向和轴向裂纹两者。例如，如图3中进一步显示，线圈50可布置成一个或多个组58、60，其中，第一组58构造成检测周向裂纹而第二组60构造成检测轴向裂纹。虽然组58和60在本文被描绘为具有大体长方形布置，但是在其它实施例中，线圈50可在阵列中布置成圆形、三角形和/或适于产生能够检测管12内的缺陷的涡电流的任何其它型式。
返回到图1和2，泡沫衬背28可设置在本体14上且抵靠这柔性涡电流传感器16，以便支承柔性涡电流传感器16。如将在下面更详细地论述，泡沫衬背28可改进线圈50在管12中产生/感生出涡电流的能力。
采集单元18可设置在腔体46中且构造成与柔性涡电流传感器16的线圈50处于电子连通。虽然本文描绘的实施例显示采集单元18设置在腔体46内，但是将理解，采集单元18可设置在本体14的其它位置上，或，在一些实施例中，可设置成与本体14分开且布置成经由电缆线与线圈50处于电连通。如将理解的那样，采集单元18可包括电路和/或至少一个处理器，其控制线圈50的触发。如本文使用，用语“触发”在其涉及线圈50时表示控制和/或管理通过线圈50的电流，以便控制线圈50产生的磁场的形状、幅度和/或方向，且因而，控制管12中感生出的电流的属性。在实施例中，采集单元18与柔性涡电流传感器16处于电子连通，以便至少部分地基于由一个或多个线圈50在管12中感生出的电流而检测管12中的缺陷，例如，轴向和周向裂纹。
如图1中还显示，节段20、22和24可各自包括第一端62和第二端64，第二端64设置成与第一端62相反，以便限定纵向轴线66。因而，在实施例中，节段20、22和24可设置在本体14上，使得纵向轴线66对齐本体14的纵向轴线44，并且使得节段20、22和24可选择性地从本体14向外伸展。节段20、22和24还可围绕本体的纵向轴线44等距地间隔开。例如，本发明的实施例可具有三个节段20、22和24，它们彼此间隔开大约120°。进一步，在包括一个或多个节段20、22和24的实施例中，柔性涡电流传感器16可集成到一个节段20中(参见图6和7)。例如，柔性涡电流传感器16可完全包围在节段20内和/或部分地暴露，例如，设置在节段20的表面上的凹槽内。
另外，节段20、22和24可各自包括一个或多个滚子68，其布置成一个或多个组，这在本文称为滚子阵列70、72。例如，滚子68可布置成两个阵列70和72(在图1中最佳地看到)，其中，阵列内的各个滚子68在同一平面上对齐(在图7中最佳地看到)。换句话说，阵列70或72的滚子68可沿着本体14的纵向轴线44定位在相同位置。在实施例中，滚子68可为加载了弹簧的，使得弹簧用作吸振器。进一步，如图2中描绘，节段20、22和24本身可由子节段形成。
如上面所陈述，在实施例中，伸展机构可包括调节螺母30和调节螺杆32。伸展机构还可包括一个或多个紧固件，例如，铰接件(未显示)，其将柔性壳体48和/或节段20、22和24连接/联接到本体14，使得柔性壳体48和/或节段20、22和24可从本体14选择性地伸展/摆离，同时保持连接到本体14。换句话说，在实施例中，伸展机构允许柔性壳体48从第一位置/回缩壳体位置(如图1和4中显示)伸展到第二位置/伸展壳体位置(如图5-7中显示)。在实施例中，一个或多个线圈50在柔性壳体48在第二位置时比在柔性壳体48在第一位置时更远离本体14。
类似地，在实施例中，伸展机构允许一个或多个节段20、22和24从第三位置/回缩节段位置(如图1和4中显示)伸展到第四位置/伸展节段位置(如图6和7中显示)。在实施例中，一个或多个稳定节段20、22、24中的至少一个的一部分在第四位置比在第三位置更远离本体14，以便在柔性涡电流传感器16在管12中时接触管的内表面12。在实施例中，调节螺杆32包括第一端74和第二端76，第二端76设置成与第一端74相反，以便限定纵向轴线78，并且调节螺杆32可另外形成本体14的一部分。如将理解的那样，在实施例中，调节螺杆32可包括一个或多个可收缩区段，其扩张和收缩以便相应地增加和减小螺杆32的长度，即，螺杆32的长度是可调节的。调节螺杆32还可包括与各个调节螺母30互锁的螺距，以促进柔性涡电流传感器16/柔性壳体48和/或节段20、22和24的扩张。螺距的大小，即，螺纹增量的间隔可构造成允许经由螺杆32的单个旋转而快速调节柔性涡电流传感器16/柔性壳体48的伸展距离，即，柔性涡电流传感器16/柔性壳体48和/或节段20、22、24伸展远离本体14的量。换句话说，螺杆32的少量旋转可导致柔性涡电流传感器16/柔性壳体48和/或节段20、22和24的大量移动。
例如，在实施例中，调节螺母30可具有渐缩本体，其与调节螺杆32互锁，使得调节螺母30的较小的端面向彼此。在这种实施例中，调节螺杆32可分成两个区域80和82，其中，沿着第二区域82的螺距在方向上与沿着第一区域80的螺距相反，使得调节螺杆32在第一和第二方向上的旋转使调节螺母30相应地移动向彼此和远离彼此。因此，在实施例中，沿顺时针方向旋转调节螺杆32可使调节螺母30移动向彼此，使得螺母30的渐缩部允许螺母30将柔性涡电流传感器16和/或节段/区段20、22和24楔离本体14，使得它们从本体14向外摆动/伸展。类似地，沿逆时针方向旋转调节螺杆32可使螺母30移动离开彼此，使得柔性涡电流传感器16和/或节段20、22和24朝向本体14回缩回去。
在其它实施例中，伸展机构可包括基部84(图5)，其具有一个或多个扩张杆86(图5)，扩张杆又可将柔性壳体48和/或节段20、22和24连接到本体14。在这种实施例中，旋转调节螺杆32可导致基部84沿着螺杆32的纵向轴线78移动，这又使扩张杆86从本体14向外伸展。例如，在实施例中，基部84可设置成在调节螺杆32的第二端76附近，使得扩张杆86回缩，即，不伸展。在这种实施例中，顺时针旋转调节螺杆32可使基部84移动向调节螺杆32的第一端74，这又使扩张杆86从本体14向外伸展。因此，在这种实施例中，沿逆时针方向旋转调节螺杆32可使基部84向第二端76移动回去，使得扩张杆86回缩。
如将理解的那样，旋转调节螺杆32可由扩张旋钮26促进，扩张旋钮26可设置在设备10内，使得调节螺杆32穿透旋钮26。因而，在实施例中，旋转扩张旋钮26会选择性地旋转调节螺杆32。
O形环34可设置在本体14上，以便对柔性涡电流传感器16和/或节段20、22和24提供回缩力，其限制柔性涡电流传感器16和/或节段20、22和24的伸展。因而，如将理解的那样，O形环34结合伸展机构(例如，调节螺母30和调节螺杆32或基部84和杆86)可使柔性涡电流传感器16和/或节段20、22和24的位置/定位稳定在给定伸展距离处。
柄部38可设置在本体14上且允许人工操作员搬运和/或运输设备10，并且在实施例中，可具有人体工程学设计。
现在转到图4，显示设备10插入管12中。如将理解的那样，管12可具有中心轴线88(描绘为延伸出图纸)、限定外部/外直径D1的外部/外表面90和限定内部/内直径D2的内部/内表面92。
如将理解的那样，在根据本发明的实施例的操作中，设备10可插入管12中，使得本体14的第一端40设置在管12内，本体14的纵向轴线44对齐管12的中心轴线88，即，柔性涡电流传感器16置于管12中。在一些实施例中，内表面92可在将本体14插入管中之前准备好，例如，润滑剂可应用到内表面92上，以便减少设备10和管12之间的摩擦。如将理解，在实施例中，设备10和其构件可设置大小，使得柔性涡电流传感器16和/或节段20、22和24在回缩时限定的外直径D3小于管12的内直径D2。
如图5和6中显示，一旦设备10被插入管12中，柔性涡电流传感器16/柔性壳体48和/或节段20、22和24可从设备10的本体14向外伸展，使得柔性涡电流传感器16与管12进行电联接，即，一个或多个线圈50与管12形成电连接。在一个或多个线圈50与管12形成电连接时，柔性涡电流传感器16然后可通过经由一个或多个线圈50在管12内感生出电流而选择性地扫描管12的缺陷。
如上面所陈述，柔性涡电流传感器16可经由触发线圈50而选择性地在管12内感生出涡电流，涡电流又经由采集单元18感测和监测，以检测管12内所存在的缺陷。例如，在实施例中，线圈50可用来在管12内感生出涡电流和感测涡电流，其中，采集单元18接收来自线圈50的至少部分地基于感测的涡电流的数据和/或电信号。在其它实施例中，与线圈50分开的传感器可包括在柔性壳体48内和/或以别的方式设置在设备10和/或管12上，以便检测和测量感生出的涡电流。
如图5中示出，柔性壳体48的柔性性质适于管12的轮廓，这又允许设备10用于多种形状、厚度、大小和/或直径的管12，包括具有半径为六(6)英寸或更小的管。柔性壳体48的柔性性质还允许柔性涡电流传感器16沿着内表面92移动，同时抑制升离(liftoff)，如本文使用，升离表示其中内表面92中的不连续性(例如，包块)和/或缺陷导致柔性涡电流传感器16移离管12使得线圈50与管12脱开的情况。因此，如上面所陈述支承柔性涡电流传感器16的泡沫衬背28可另外通过用作用于柔性涡电流传感器16的吸振器而抑制升离。换句话说，泡沫衬背28可降低在柔性涡电流传感器16在管12内移动时施加在柔性涡电流传感器16上的振动和/或其它力的作用。
还将理解，在实施例中，本体14可构造成在管12内选择性地旋转，使得柔性涡电流传感器16扫过内表面92。如本文使用，扫过内表面表示使柔性涡电流传感器16沿着管12的内直径D2移动。因此，被柔性涡电流传感器16扫描和扫过的区域可通过柔性涡电流传感器16的大小和/或形状(例如柔性涡电流传感器16的长度和/或宽度)以及本体14旋转的量来确定。例如，在实施例中，本体14可完全旋转，使得扫描的区域为沿着中心轴线88的对应于柔性涡电流传感器16的长度的部分的内表面92的整个区域。因而，如将理解的那样，在实施例中，柔性涡电流传感器16布置成在本体14的单个旋转期间检测周向裂纹和轴向裂纹两者。
另外，柔性涡电流传感器16在管12中的穿透深度，即，柔性涡电流传感器16沿着管12的中心轴线88的位置为可调节的。例如，在实施例中，柔性涡电流传感器16的穿透深度可通过使本体14从中心轴线88上的一个位置移动到中心轴线88上的另一个位置而调节。在其中可调节螺杆32包括可收缩节段的其它实施例中，柔性涡电流传感器16在管12中的穿透深度可通过伸展和/或回缩可收缩节段而选择性地调节。
现在转到图7，在包括具有滚子68的稳定节段/区段20、22和24的实施例中，节段20、22和24可在管12内选择性地伸展，直到滚子68接触内表面92。因此，在这种实施例中，滚子68可减少在节段20、22和24在管12内移动(例如，旋转)时在设备10和内表面92之间的摩擦量，且/或可协助使设备10在管12内居中。特别地，滚子68在一些实施例中可允许设备10被居中和/或调节，以便在执行扫描时补偿内表面92和/或内直径D2的轮廓的变化。进一步，如上面所提到，滚子68可为加载了弹簧的，并且因而可减少断绝，如本文使用，断绝表示扫描管12获得的数据的典型地由于线圈50与管12脱开所导致的缺乏和/或不连续性。换句话说，在实施例中，滚子68中的弹簧用作吸振器，其又提高线圈50在本体14在扫描期间旋转时将保持持续联接到管12上的可能性。
另外，采集单元18在一些实施例中可构造成确定和/或跟踪柔性涡电流传感器16在其在管12内移动时的位置/定位。将理解，采集单元18可实时地确定和/或跟踪柔性涡电流传感器16的位置/定位。因此，采集单元18可然后至少部分地基于确定和/或跟踪的柔性涡电流传感器16的位置/定位而确定一个或多个检测到的缺陷(例如，周向和/或轴向裂纹)的位置/定位。在这种实施例中，采集单元18可与编码器36处于电子连通，编码器36测量柔性涡电流传感器16的移动。如将理解的那样，在实施例中，编码器36可包括一个或多个传感器，诸如轮、加速器、激光器和/或能够跟踪柔性涡电流传感器16在其在管12内移动时的移动和/或加速度的其它装置。因此，在这种实施例中，采集单元18和/或编码器36可在确定和/或跟踪柔性涡电流传感器16的位置/定位之前进行“调零”。如本文使用，用语“调零”表示相对于起始位置/定位校准采集单元18和/或编码器36使得可精确地测量确定和/或跟踪的位置/定位的过程。
例如，在实施例中，设备10可插入管12中且旋转，使得柔性涡电流传感器16对齐在管12的十二点位置94处，如图7中显示。采集单元18可然后进行调零，使得十二点位置94被看作柔性涡电流传感器16的起始位置/定位。随着本体14顺时针或逆时针旋转，采集单元18能够通过对起始位置/定位增加编码器36测量的移动而确定和/或跟踪柔性涡电流传感器16在特定时间点的位置/定位。如将理解的那样，在实施例中，检测到的缺陷的位置/定位可由采集装置18和/或编码器36记录/报告为角度(弧度为单位)和/或绝对或相对位置/定位。
进一步，还要理解，设备10的多种构件(例如采集单元18和/或编码器36)可接收来自外部电源和/或设置在设备上的电源(例如，电池和/或发电机)的功率。
最终，还要理解，设备10可包括必要的电子设备、软件、存储器、储存器、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路或其它视频或音频用户界面、打印装置和任何其它输入/输出接口，以执行本文描述的功能和/或实现本文描述的结果。例如，设备10可包括为控制器(例如，采集单元18)的形式的至少一个处理器和系统存储器/数据存储结构。存储器可包括随机存取存储器(“RAM”)和只读存储器(“ROM”)。至少一个处理器可包括一个或多个传统的微处理器和一个或多个辅助协处理器，诸如数学协处理器等。本文论述的数据存储结构可包括磁性、光学和/或半导体存储器的适当的组合，并且可包括例如RAM、ROM、闪存驱动器、光盘(诸如紧凑盘)和/或硬盘或驱动器。
另外，对设备10的多种构件中的一个或多个(例如线圈50和/或编码器36)提供控制的软件应用可从计算机可读介质读入至少一个处理器的主存储器中。如本文使用，用语“计算机可读介质”表示提供或协助提供指令给设备10的至少一个处理器(或本文描述的装置的任何其它处理器)的任何介质。这种介质可采取许多形式，包括但是不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光学、磁性或光电磁盘，诸如存储器。易失性介质包括动态随机存取存储器(“DRAM”)，其典型地构成主存储器。计算机可读介质的普遍形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(可电子擦除的可编程的只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其它存储芯片或筒或计算机可读的任何其它介质。
虽然在实施例中，软件应用中的一系列指令的执行使至少一个处理器执行本文描述的方法/过程，但是硬接线的电路可用来代替用于执行本发明的方法/过程的软件指令，或与其结合使用。因此，本发明的实施例不限于硬件和/或软件的任何特定组合。
要进一步理解，上面的描述意图为说明性的，而非限制性的。例如，上面描述的实施例(和/或其各方面)可彼此结合起来使用。另外，可进行许多修改，以使特定情况或材料适于本发明的教导，而不偏离其范围。
例如，在实施例中，提供一种用于确定管的完整性的设备。设备包括：本体，其具有伸展机构且构造成插入管中；以及柔性涡电流传感器，其包括经由伸展机构联接到本体的柔性壳体，以及设置在柔性壳体中的一个或多个线圈。可经由伸展机构使柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间。一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时比在柔性壳体在第一位置时更远离本体。一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时与管的内表面进行电联接，并且柔性涡电流传感器操作来经由一个或多个线圈在管内选择性地感生出电流。在某些实施例中，柔性壳体操作来在柔性涡电流在传感器管中且柔性壳体在第二位置时适于管的内表面的轮廓。在某些实施例中，本体可在管内选择性地旋转，使得柔性涡电流传感器在柔性壳体在第二位置时扫过管的内表面。在某些实施例中，柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在柔性壳体中且布置成具有长方形形状、圆形形状和三角形形状中的至少一个形状的阵列。在某些实施例中，两个或更多个线圈布置成第一组和第二组。第一组操作来在管内感生出电流，以便促进经由与柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对管中的周向裂纹的检测。第二组操作来在管内感生出电流，以便促进经由采集单元对管中的轴向裂纹的检测。在某些实施例中，设备进一步包括采集单元，其与柔性涡电流传感器处于电子连通，以便至少部分地基于一个或多个线圈在管中感生出的电流而检测管中的缺陷。在某些实施例中，采集单元设置在本体的腔体内。在某些实施例中，本体可在管内选择性地旋转，使得在柔性壳体在第二位置时，柔性涡电流传感器扫过管的内表面。在这种实施例中，采集单元进一步操作来确定柔性涡电流传感器在柔性涡电流传感器扫过内表面时的位置，且至少部分地基于确定的柔性涡电流传感器的位置而确定采集单元检测到的管中的一个或多个缺陷的位置。在某些实施例中，设备进一步包括一个或多个稳定节段，其经由伸展机构联接到本体且可经由伸展机构选择性地伸展在第三位置和第四位置之间。一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在第四位置时比在第三位置时更远离本体，以便在柔性涡电流传感器在管中时接触管的内表面。在某些实施例中，柔性涡电流传感器集成到一个稳定节段中。在某些实施例中，至少一个稳定节段包括滚子，其在一个或多个稳定节段在第四位置时接触管的内表面。在某些实施例中，可选择性地调节下者中的至少一个：柔性壳体在第二位置时从本体伸展的距离和柔性涡电流传感器在管中的穿透深度。在某些实施例中，设备进一步包括柄部，其设置在本体上。
其它实施例提供一种用于确定管的完整性的方法。方法包括将包括本体和柔性涡电流传感器的设备插入管中，使得柔性涡电流传感器在管内部。本体包括伸展机构，并且柔性涡电流传感器包括经由伸展机构联接到本体的柔性壳体，以及设置在柔性壳体中的一个或多个线圈。方法进一步包括经由伸展机构使柔性壳体从本体向外从第一位置伸展到第二位置，使得一个或多个线圈在柔性壳体在第二位置时比在柔性壳体在第一位置时更远离本体，并且使得在柔性壳体在第二位置时，一个或多个线圈与管的内表面进行电联接。方法进一步包括经由一个或多个线圈在管内感生出电流。在某些实施例中，方法进一步包括经由与柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元至少部分地基于经由一个或多个线圈在管中感生出的电流而检测管中的一个或多个缺陷。在某些实施例中，方法进一步包括在柔性壳体在第二位置时，使本体在管内旋转，使得柔性涡电流传感器扫过管的内表面。柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在柔性壳体中且布置成第一组和第二组。在这种实施例中，经由与柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元至少部分地基于经由一个或多个线圈在管中感生出的电流而检测管中的一个或多个缺陷包括下者中的至少一个： 至少部分地基于经由第一组线圈在管中感生出的电流而检测管中的一个或多个周向裂纹；和至少部分地基于经由第二组线圈在管中感生出的电流而检测管中的一个或多个轴向裂纹。在某些实施例中，方法进一步包括经由采集单元确定柔性涡电流传感器的位置；和至少部分地基于确定的柔性涡电流传感器的位置而确定一个或多个检测到的缺陷的位置。在某些实施例中，方法进一步包括在确定柔性涡电流传感器的位置之前对采集单元进行调零。在某些实施例中，经由伸展机构使柔性壳体从本体向外从第一位置伸展到第二位置包括经由伸展机构使联接到本体的一个或多个稳定节段从第三位置伸展到第四位置。一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在第四位置时比在第三位置时更远离本体，以便在柔性涡电流传感器在管中时接触管的内表面。
另外的其它实施例提供一种用于确定管的完整性的柔性涡电流传感器。柔性涡电流传感器包括适于管的内表面的轮廓的柔性壳体，以及设置在柔性壳体内的多个线圈。线圈布置成第一组和第二组。第一组操作来在管内感生出电流，以便促进经由与柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对管中的周向裂纹的检测。第二组操作来在管内感生出电流，以便促进经由采集单元对管中的轴向裂纹的检测。
因此，通过使用柔性涡电流传感器，本发明的一些实施例允许可用来确定宽范围的不同的管的完整性的设备10包括蒸汽和泥鼓发生器组管，其可由和/或用金属、碳钢和/或其中可经由磁感应感生出电流的其它材料制成。
进一步，通过抑制和/或消除过渡滚动的管导致的升离和/或几何信号，本发明的一些实施例提供一种改进的检查方法，其实现了比现有系统更精确的结果。特别地，本发明的一些实施例提供一种设备，其重量轻、易于在有限的空间(例如，在锅炉内)中使用和/或提供多种管的完整性的高精度和可重复的测量。另外，与现有系统相比，一些实施例的设备的设计还可提供容易的维护和维修。
进一步，不像许多现有系统，一些实施例的设备可确定管的完整性，而不需要使用液体渗透剂和/或磁性颗粒。
此外，通过使用检测周向和轴向裂纹的线圈，本发明的一些实施例提供利用本体和/或柔性涡电流传感器的单个行程和/或旋转扫描和检测管的内表面的给定区域内的周向和轴向裂纹的能力。
虽然本文描述的部件的尺寸和类型意图限定本发明的参数，但是它们绝不是限制性的而是示例性的实施例。在阅读以上描述之后，许多其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本发明的范围因此应当关于所附权利要求以及这种权利要求所拥有的等效方案的完整范围来确定。在所附权利要求中，用语“包括”和“其中”用作相应的用语“包含”和“在其中”的简单语言等效物。此外，在所附权利要求中，用语诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底部”、“顶部”等仅用作标记，而不意图对它们的对象施加数字或位置要求。进一步，所附权利要求的限制不是以器件加功能的格式书写的，且不意图这样解释，除非和直到这种权利要求限制明确地使用短语“器件用于”加上功能陈述，而没有进一步结构。
本书面描述使用示例来公开本发明的若干实施例，包括最佳模式，并且还使本领域普通技术人员能够实践本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。
如本文使用，以单数形式陈述和前面有词语“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为不排除多个所述元件或步骤，除非清楚地陈述了这种排除。进一步，参照本发明的“一个实施例”不意图理解为排出也结合所述特征的额外的实施例的存在。此外，除非明确有相反陈述，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定属性的元件或多个元件的实施例可包括不具有该属性的额外的这种元件。
因为可在上面描述的发明中进行某些变化而不偏离本文涉及的发明的精神和范围，所以意图的是，在附图中显示的以上描述的所有主题应当仅仅理解为示出本文的发明概念的示例，而不应当理解为限制本发明。

Claims (16)

1.一种用于确定管的完整性的设备，包括：
本体，其具有伸展机构且构造成插入所述管中；
柔性涡电流传感器，其包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的一个或多个线圈，可经由所述伸展机构使所述柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间，与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述一个或多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体；以及
其中，在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述一个或多个线圈与所述管的内表面进行电联接，以及
所述柔性涡电流传感器操作来经由所述一个或多个线圈在所述管内选择性地感生出电流；
其中，所述柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在所述柔性壳体中且布置成具有长方形形状、圆形形状和三角形形状中的至少一个形状的阵列。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述柔性涡电流传感器在所述管中且所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性壳体操作来适于所述管的内表面的轮廓。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述本体可在所述管内选择性地旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两个或更多个线圈布置成第一组和第二组，所述第一组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对所述管中的周向裂纹的检测，并且所述第二组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由所述采集单元对所述管中的轴向裂纹的检测。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括柄部，其设置在所述本体上。
6.一种用于确定管的完整性的设备，包括：
本体，其具有伸展机构且构造成插入所述管中；
柔性涡电流传感器，其包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的多个线圈，可经由所述伸展机构使所述柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间，与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体；以及
其中，在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述多个线圈与所述管的内表面进行电联接，
所述柔性涡电流传感器操作来经由所述多个线圈在所述管内选择性地感生出电流；
采集单元，其与所述柔性涡电流传感器处于电子连通，以便至少部分地基于所述多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的缺陷；其中
所述本体可在所述管内选择性地旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面，以及
所述采集单元进一步操作来确定在所述柔性涡电流传感器扫过所述内表面时所述柔性涡电流传感器的位置，以及至少部分地基于确定的所述柔性涡电流传感器的位置而确定通过所述采集单元检测到的所述管中的一个或多个缺陷的位置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述采集单元设置在所述本体的腔体内。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，可选择性地调节下者中的至少一个：所述柔性壳体在所述第二位置时从所述本体伸展的距离和所述柔性涡电流传感器在所述管中的穿透深度。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述多个线圈布置成第一组和第二组，所述第一组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元对所述管中的周向裂纹的检测，并且所述第二组操作来在所述管内感生出电流，以便促进经由所述采集单元对所述管中的轴向裂纹的检测。
10.一种用于确定管的完整性的设备，包括：
本体，其具有伸展机构且构造成插入所述管中；
柔性涡电流传感器，其包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的一个或多个线圈，可经由所述伸展机构使所述柔性壳体选择性地伸展在第一位置和第二位置之间，与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述一个或多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体；以及
其中，在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述一个或多个线圈与所述管的内表面进行电联接，以及
所述柔性涡电流传感器操作来经由所述一个或多个线圈在所述管内选择性地感生出电流；
一个或多个稳定节段，其经由所述伸展机构联接到所述本体，且可经由所述伸展机构选择性地伸展在第三位置和第四位置之间，与在所述第三位置时相比，所述一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在所述第四位置时更远离所述本体，以便在所述柔性涡电流传感器在所述管中时，接触所述管的内表面。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述柔性涡电流传感器集成到所述稳定节段中的一个。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述至少一个稳定节段包括滚子，其在所述一个或多个稳定节段在所述第四位置时接触所述管的内表面。
13.一种用于确定管的完整性的方法，包括：
将包括本体和柔性涡电流传感器的设备插入所述管中，使得所述柔性涡电流传感器在所述管的内部，所述本体包括伸展机构，并且所述柔性涡电流传感器包括经由所述伸展机构联接到所述本体的柔性壳体，以及设置在所述柔性壳体中的一个或多个线圈；
经由所述伸展机构使所述柔性壳体从所述本体向外从第一位置伸展到第二位置，使得与在所述柔性壳体在所述第一位置时相比，所述一个或多个线圈在所述柔性壳体在所述第二位置时更远离所述本体，并且使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述一个或多个线圈与所述管的内表面进行电联接；以及
经由所述一个或多个线圈在所述管内感生出电流；
经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元，至少部分地基于经由所述一个或多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个缺陷；
经由所述采集单元确定所述柔性涡电流传感器的位置；以及
至少部分地基于确定的所述柔性涡电流传感器的位置而确定一个或多个检测到的缺陷的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述本体在所述管内旋转，使得在所述柔性壳体在所述第二位置时，所述柔性涡电流传感器扫过所述管的内表面；以及
其中，所述柔性涡电流传感器具有两个或更多个线圈，其设置在所述柔性壳体中且布置成第一组和第二组，以及
其中，经由与所述柔性涡电流传感器处于电连通的采集单元，至少部分地基于经由所述一个或多个线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个缺陷包括下者中的至少一个：
至少部分地基于经由所述第一组线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个周向裂纹；以及
至少部分地基于经由所述第二组线圈在所述管中感生出的电流而检测所述管中的一个或多个轴向裂纹。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在确定所述柔性涡电流传感器的位置之前，对所述采集单元进行调零。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，经由所述伸展机构使所述柔性壳体从所述本体向外从第一位置伸展到第二位置包括：
经由所述伸展机构使联接到所述本体的一个或多个稳定节段从第三位置伸展到第四位置，与在所述第三位置时相比，所述一个或多个稳定节段中的至少一个的一部分在所述第四位置时更远离所述本体，以便在所述柔性涡电流传感器在所述管中时，接触所述管的内表面。
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