CN108037182A - 低频阵列涡流探头 - Google Patents

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CN108037182A CN201810025880.6A CN201810025880A CN108037182A CN 108037182 A CN108037182 A CN 108037182A CN 201810025880 A CN201810025880 A CN 201810025880A CN 108037182 A CN108037182 A CN 108037182A
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贾少威
刘文生
江野
朱国斌
王警卫
王东
王昊
裴喜伟
曹胜仁
宋利
刘永成
句光宇
乔梁
杨希锐
邓辉
张琬如
郑艳
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Abstract

本发明涉及低频阵列涡流探头，技术方案是，壳体底板的两侧设置有导向胶轮，壳体内，在底板上沿同一径向截面的弧面形周向均布有多个检测线圈，检测线圈的外部套装有用于消除空间散射漏磁通的磁罐，磁罐外侧的壳体内设置有励磁线圈，励磁线圈与检测线圈之间设置有用于聚焦磁路的屏蔽线圈，壳体内设置有放大器，壳体外部设置有探头插座，每个检测线圈输出端分别与放大器的输入端相连，本发明通过磁罐和屏蔽线圈的磁屏蔽技术消除空间散射漏磁通的干扰，提高了缺陷分辨力，在检测过程中8个检测线圈均可独立成像，且检测灵敏度始终保持一致，避免了缺陷漏检，一次操作即可检测探头覆盖的受热面钢管内壁缺陷，无需往复操作。

Description

低频阵列涡流探头
技术领域
本发明涉及电站锅炉受热面内壁腐蚀缺陷检测设备领域，特别是一种低频阵列涡流探头。
背景技术
目前，公知的电站锅炉受热面内壁腐蚀缺陷检测多采用超声波测厚或超声波探伤以及低频涡流检测的方法，但前两者由于现场测量前需要除垢、涂抹耦合剂等工序，限制了测量效率，而在管内壁上产生的氧腐蚀、氢腐蚀等缺陷的位置往往是无规律的，超声波检测方法对已知介质吹蚀、冲刷等有规律的局部损伤是有效的，然而对未知的部位常采用随机抽查的方法，从而造成缺陷漏检。低频钢管腐蚀扫查仪的应用可以解决一些受热面钢管内壁腐蚀的在役扫查检测问题，但由于有效覆盖率有限，即对水冷壁管向火侧中心部位检测灵敏度较高，而两侧边缘的检测灵敏度则依次下降，缺陷漏检率较高，因此，其改进和创新势在必行。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种低频阵列涡流探头，可有效解决受热面管内壁腐蚀缺陷批量检测的问题。
本发明解决的技术方案是，一种低频阵列涡流探头，包括壳体，壳体为中空结构，壳体的底板截面呈向上凹的弧面形，底板的两侧设置有导向胶轮，壳体内，在底板上沿同一径向截面的弧面形周向均布有多个检测线圈，检测线圈的外部套装有用于消除空间散射漏磁通的磁罐，磁罐外侧的壳体内设置有励磁线圈，励磁线圈与检测线圈之间设置有用于聚焦磁路的屏蔽线圈，壳体内设置有放大器，壳体外部设置有探头插座，每个检测线圈输出端分别与放大器的输入端相连，放大器的输出端和励磁线圈的输入端均与探头插座相连。
所述的壳体一端设置有用于同步记录检测数据的编码器。
所述底板的弧度为2π/3，检测线圈有均布的8个。
所述探头插座通过数据线与涡流检测主机相连。
所述磁罐采用铁淦氧制成，每个磁罐均覆盖与其一一对应的检测线圈。
本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，成本低，采用8个沿圆周方向阵列的检测探头可有效覆盖被检受热面管125°圆周面积，并通过磁罐和屏蔽线圈的磁屏蔽技术消除空间散射漏磁通的干扰，提高了缺陷分辨力，在检测过程中8个检测线圈均可独立成像，且检测灵敏度始终保持一致，避免了缺陷漏检，一次操作即可检测探头覆盖的受热面钢管内壁缺陷，无需往复操作，检测数据通过数据编码器同步记录，有利于检测资料调用分析和存档，提高了检测效率，使用方便，效果好，是受热面管内壁腐蚀缺陷检测设备上的创新。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的右视图。
图3为本发明的左视图。
图4为本发明使用状态的剖视图。
图5为本发明使用状态的右视图。
图6为本发明使用状态的剖面侧视图。
图7为本发明电路原理框式示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-7给出，本发明包括壳体1，壳体1为中空结构，壳体1的底板1a截面呈向上凹的弧面形，底板1a的两侧设置有导向胶轮4，壳体1内，在底板1a上沿同一径向截面的弧面形周向均布有多个检测线圈11，检测线圈11的外部套装有用于消除空间散射漏磁通的磁罐10，磁罐10外侧的壳体1内设置有励磁线圈7，励磁线圈7与检测线圈11之间设置有用于聚焦磁路的屏蔽线圈9，壳体1内设置有放大器12，壳体1外部设置有探头插座2，每个检测线圈11输出端分别与放大器12的输入端相连，放大器12的输出端和励磁线圈7的输入端均与探头插座2相连。
为保证使用效果，所述的壳体1一端设置有用于同步记录检测数据的编码器8，编码器8安装在壳体的尾部，并可以安装扭簧，利用扭簧弹力压紧确保在壳体行走过程中始终与待测钢管5的管壁接触，用以实时采集阵列扫查探头轴向扫查的距离，同步记录检测数据，便于数据后期处理、存档；
所述底板1a的弧度为2π/3，检测线圈11有均布的8个，每个检测线圈检测灵敏度相同，这8个检测线圈沿底板的圆周方向可有效覆盖被检受热面管125°圆周面积，并通过覆盖检测线圈的磁罐进行磁屏蔽，消除空间散射漏磁通的干扰，提高了缺陷分辨力；在检测过程中8个检测线圈均可独立成像，且检测灵敏度始终保持一致，避免了缺陷漏检；
所述的导向胶轮4有4个，分别两两设置在壳体底板的两侧，导向胶轮的底部伸出壳体的下端面，且均呈向下、向内倾斜设置，可与待测钢管5的管壁完全贴合，也可增加伸缩调节的功能，便于提高系统稳定性。
所述的壳体1顶部设置有手柄3；方便手持操作。
所述探头插座2通过数据线与涡流检测主机相连；涡流检测主机包括壳体，壳体上分别装有显示器、探头接头，壳体内分别装有低频振荡器、锂电池、控制器、放大器、平衡滤波器、移相器、增益可调放大器和数模转换器，锂电池的输出端与低频振荡器的输入端相连，低频振荡器的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与探头接头相连，探头接头与低噪声放大器的输入端相连，噪声放大器的输出端经串联的平衡滤波器、移相器、增益可调放大器、数模转换器与控制器的输入端相连，控制器的输出端与显示器相连。低频振荡器使频率范围保持在1Hz～2000Hz，最小步进值为0.1Hz，频率越低检测的壁厚就越深，从而可以用于不同壁厚的管道检测；所述控制器包括型号为stm32f103(mpu)单片机和ep4ce10e22(fpga)可编程逻辑控制器。
所述壳体1上设置有与探头插座2相连的冻结调零开关6；当仪器出现异常信号，冻结调零开关可以锁定屏幕图像，以便进一步观察判定。以往的仪器操作人员通常得先搁置探头，然后再按下仪器冻结开关，由于仪器相移扫描曲线是随时间滚动的，因而将产生时间差，难于及时捕捉到检测信号，将仪器检测信号冻结调零开关前置，在低频阵列扫查探头外壳上设置可以即时冻结疑是信号，消除时间差的困扰。另外，扫查检测过程，视现场状况会出现各种干扰，以致基线偏离零点，需及时调整归零。显然，搁置探头来调零操作是不可行的。在保持探头状态下又难于进行调零操作。将仪器调零开关前置，在低频阵列扫查探头外壳上设置调零开关，调零操作便得心应手。
所述壳体1内设置有用于安装放大器12和励磁线圈7的支架1b。
所述磁罐10采用铁淦氧制成，每个磁罐均覆盖与其一一对应的检测线圈，通过覆盖检测线圈的磁罐进行磁屏蔽，铁淦氧具有高磁导率，利用磁路分流原理对低频电磁场进行屏蔽，消除空间散射的漏磁通的干扰，提高了缺陷分辨力，在检测过程中8个检测线圈均可独立成像，且检测灵敏度始终保持一致，避免了缺陷漏检。
本发明在检测电站锅炉受热面管内壁腐蚀缺陷时，将探头插座2通过数据线与涡流检测主机相连，现场取同规格同材料的试验样管标定缺陷判废依据，实施检测时将两组导向胶轮紧贴待测钢管5的表面，探头与管壁之间无需刷涂耦合剂，手动推动探头进行检测，当载有交变电流的励磁线圈靠近导电材料制成的待测钢管时，由于线圈磁场的作用，导电材料中会感生出涡流，涡流的大小、相位及流动形式受导电材料性能的影响，而涡流产生的反作用磁场又使检测线圈的阻抗发生变化，阻抗经放大器信号放大处理后的阻抗图显示在涡流检测主机的显示屏中，通过测定检测线圈的阻抗变化规律即可确定材料中有无缺陷；编码器同步记录检测数据，一次扫查即可检测探头覆盖面积下的管壁质量，由于在有效覆盖面积下的各检测线圈灵敏度均等，有效控制了缺陷漏检率，提高了检测效率，磁罐采用高导磁率的铁淦氧材料制作，可有效消除空间散射的漏磁通；屏蔽线圈布置在磁罐外侧，用于限制、聚焦磁路并将其引至检测线圈；激励线圈和检测线圈之间形成两种相互垂直的电磁场传递方式，有利于发现取向不同的线形缺陷；各线圈的信号可以分开传入仪器，有效的避免了不同线圈间的互感。
与现有技术相比，本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，成本低，采用8个沿圆周方向阵列的检测探头可有效覆盖被检受热面管125°圆周面积，并通过磁罐和屏蔽线圈的磁屏蔽技术消除空间散射漏磁通的干扰，提高了缺陷分辨力，在检测过程中8个检测线圈均可独立成像，且检测灵敏度始终保持一致，避免了缺陷漏检，一次操作即可检测探头覆盖的受热面钢管内壁缺陷，无需往复操作，检测数据通过数据编码器同步记录，有利于检测资料调用分析和存档，提高了检测效率，探头内设置前置的放大器，先将信号放大，放置信号在传输过程中的衰减，将冻结调零开关前置，消除时间差的困扰，基线偏离零点时，可及时调整归零，使用方便，效果好，是受热面管内壁腐蚀缺陷检测设备上的创新。

Claims (9)

1.一种低频阵列涡流探头，包括壳体（1），其特征在于，壳体（1）为中空结构，壳体（1）的底板（1a）截面呈向上凹的弧面形，底板（1a）的两侧设置有导向胶轮（4），壳体（1）内，在底板（1a）上沿同一径向截面的弧面形周向均布有多个检测线圈（11），检测线圈（11）的外部套装有用于消除空间散射漏磁通的磁罐（10），磁罐（10）外侧的壳体（1）内设置有励磁线圈（7），励磁线圈（7）与检测线圈（11）之间设置有用于聚焦磁路的屏蔽线圈（9），壳体（1）内设置有放大器（12），壳体（1）外部设置有探头插座（2），每个检测线圈（11）输出端分别与放大器（12）的输入端相连，放大器（12）的输出端和励磁线圈（7）的输入端均与探头插座（2）相连。
2.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述的壳体（1）一端设置有用于同步记录检测数据的编码器（8）。
3.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述底板（1a）的弧度为2π/3，检测线圈（11）有均布的8个。
4.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述的导向胶轮（4）有4个，分别两两设置在壳体底板的两侧，导向胶轮的底部伸出壳体的下端面，且均呈向下、向内倾斜设置。
5.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述的壳体（1）顶部设置有手柄（3）。
6.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述探头插座（2）通过数据线与涡流检测主机相连。
7.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述壳体（1）上设置有与探头插座（2）相连的冻结调零开关（6）。
8.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述壳体（1）内设置有用于安装放大器（12）和励磁线圈（7）的支架（1b）。
9.根据权利要求1所述的低频阵列涡流探头，其特征在于，所述磁罐（10）采用铁淦氧制成，每个磁罐均覆盖与其一一对应的检测线圈。
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