CN109357645B - 一种可移动式超声波弯管测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动式超声波弯管测厚装置，通过将多组抱圈平行环绕在弯管上，再将探头安装底板搭载在两根平行环形抱圈之间，超声探头安装在探头安装底板上面；探头安装罩套在探头上并放一个弹簧在探头和探头安装端盖之间，密封胶圈套在探头楔块和弯管监测点之间，并用螺丝固定好；拧开探头安装端盖，取出超声探头，往密封胶圈里面注入固态油脂耦合剂，完成装置安装过程，然后，超声探头采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机，远程计算机通过分析超声信号找出被测弯管的腐蚀性变化规律，并利用测厚误差补偿算法计算出被监测点的厚度。

Description

一种可移动式超声波弯管测厚装置

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种可移动式超声波弯管测厚装置。

背景技术

无损检测(Nondestructive Testing，NDT)技术是指在不损伤被测物体性能、形状及内部结构的前提下，通过测量被测物因存在缺陷或者组织结构差异而使其物理特征量发生的变化，从而了解和评价被测物的性质、质量、状态或内部结构的技术。

管道的腐蚀引起的管道事故不仅造成了非常大的经济损失，而且更能造成非常大的人员伤亡事故，因此管道腐蚀检测技术在石油工业领域中具有举足轻重的作用。超声检测是现代工业中使用最为成熟的检测方式，其中超声波测厚技术，是用来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。因其检测精度高、操作安全、成本低而得到了广泛应用，但其用在弯管的厚度监测上还是存在超声探头监测点布局困难和探头过多引起成本过大等问题。

目前在超声探头测厚本身上已经能达到很高的精度，很难在上面再进行突破。但如果在超声探头的布局上没有把握好，整个超声测厚系统精度都会大打折扣，所以在弯管的探头布局上面作深入的研究，既能提高整个系统的测量精度，又能降低整个系统的成本。

国内外现有的管道弯管部分测厚的探头布局方式，基本上采用的是圆形环绕多点布置和背面竖形布置直线布置，并且都是固定式的，监测的范围也只是局限于一个横截面上或者一条直线上。现有的弯管探头布局都用了很多个超声探头，大大增加了成本，并且监测的范围很小，又不能灵活选取关键点进行监测，不具备研究弯管整体的腐蚀规律变化的能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可移动式超声波弯管测厚装置，通过多种布局方式布置超声探头，从而按照不同的监测方式采集被监测点的超声信号，进而换算出被检测点厚度。

为实现上述发明目的，本发明一种可移动式超声波弯管测厚装置，其特征在于，包括：

抱圈，其周长略大于待测弯管一圈；每组抱圈均包含两根平行抱圈，两根平行抱圈平行环绕于弯管上并用螺丝固定，探头安装底板搭载于两根平行抱圈之间；

探头安装底板，搭载在两根平行抱圈上面，每个探头安装底板安装一个超声探头，且底板可在这两根平行抱圈上围绕弯管进行移动；

探头安装罩，为空心圆柱体，用于保护探头安装罩内放置的超声探头；探头安装罩还内置一个弹簧，通过弹簧的弹力使超声探头更好贴合到管道的监测点，并且该弹簧能够抑制现场管道测量时高频振动；

探头安装端盖，采用内压式弹簧，用于密封探头安装罩的顶部，以及拆卸超声探头和注入超声耦合剂；

探头线罩管，为空心圆柱体，用螺旋口接入该罩管，主要用于保护密封和保护探头线；

密封胶圈，为实心旋转体，套接在超声探头楔块和弯管监测点之间，密封好超声耦合剂，避免耦合剂流失过快，保证监测能长期运行；

超声探头，为双晶类型探头，即一个探头实现超声波信号的发射和采集；超声探头按照不同的监测方式安装在被测弯管外表面，从而采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机；

可移动式超声波弯管测厚装置的工作原理为：将多组抱圈平行环绕在弯管上，再将探头安装底板搭载在两根平行环形抱圈之间，超声探头安装在探头安装底板上面；探头安装罩套在探头上并放一个弹簧在探头和探头安装端盖之间，密封胶圈套在探头楔块和弯管监测点之间，并用螺丝固定好；拧开探头安装端盖，取出超声探头，往密封胶圈里面注入固态油脂耦合剂，完成装置安装过程，然后，超声探头采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机，远程计算机通过分析超声信号找出被测弯管的腐蚀性变化规律，并利用测厚误差补偿算法计算出被监测点的厚度。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种可移动式超声波弯管测厚装置，通过将多组抱圈平行环绕在弯管上，再将探头安装底板搭载在两根平行环形抱圈之间，超声探头安装在探头安装底板上面；探头安装罩套在探头上并放一个弹簧在探头和探头安装端盖之间，密封胶圈套在探头楔块和弯管监测点之间，并用螺丝固定好；拧开探头安装端盖，取出超声探头，往密封胶圈里面注入固态油脂耦合剂，完成装置安装过程，然后，超声探头采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机，远程计算机通过分析超声信号找出被测弯管的腐蚀性变化规律，并利用测厚误差补偿算法计算出被监测点的厚度。

同时，本发明一种可移动式超声波弯管测厚装置还具有以下有益效果：

(1)、实现了弯管的定点监测和移动式监测，两者结合使用，增大了在线监测系统的效益，提高超声探头的使用效率，提高了在线监测系统的灵活性；

(2)、使用两根抱圈和一个超声探头，便可环绕弯管测试一圈；

(3)、使用多根抱圈和少量的探头，便可组合出多种探头布局阵列，为弯管的腐蚀性研究和缺陷检测提供重要的支持。

(4)、探头安装底板和探头安装罩之间嵌入的超声探头可以是不同尺寸的，即探头安装罩内可夹住各种大小尺寸的探头，可实现多种类型探头的监测。

附图说明

图1是本发明可移动式超声波弯管测厚装置图；

图2是图1所示的抱圈示意图；

图3是图1所示的探头安装底板示意图；

图4是图1所示的探头安装罩示意图；

图5是图1所示的探头安装端盖示意图；

图6是图1所示的探头线罩管示意图；

图7是图1所示的密封胶圈示意图；

图8是图1所示的超声探头示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明可移动式超声波弯管测厚装置图。

在本实施案例中，如图1所示，本发明可移动式超声波弯管测厚装置，包括：抱圈1，探头安装底板2，探头安装罩3，探头安装端盖4，探头线罩管5，密封胶圈6，超声探头7，其各自的具体尺寸分别如图2-8所示。

下面结合附图对本发明描述的超声探头装置进行具体说明。

如图2所示，抱圈1为环形圆圈，不锈钢材质，其周长刚好能绕弯管一圈。抱圈1必须两根同时使用，平行环绕弯管，在中间搭载探头安装底板2。抱圈1环绕弯管形成轨道，探头安装底板2可在轨道上进行移动，移动的范围是环绕弯管一圈。

如图3所示，探头安装底板2为十字片状，一边用于穿过两根抱圈1，另一边用于固定探探头安装罩3，里面放置超声探头7，下面有个直径为35mm的凹槽放置密封胶圈6。当需要移动监测点的时候，把探头安装底板2沿着抱圈1的轨道就可以进行移动，定点监测时把探头安装底板2和探头安装罩3拧紧就可以进行。

如图4所示，探头安装罩3为空心圆柱体，铝合金材质，用于密封超声探头7，里面放置一弹簧，上面有一个探头安装端盖4压住弹簧并拧紧在探头安装罩3上面，其作用是对探头进行保护，防止外部环境对探头造成破坏。

如图5所示，探头安装端盖4为圆柱空心帽子形，采用内压式弹簧，用于密封探头安装罩3的顶部，并压紧超声探头7上面的弹簧，以及拆卸超声探头和注入超声耦合剂；

如图6所示，探头线罩管5为空心圆柱体，铝合金材质，用于封装超声探头线，一侧嵌套在探头安装罩3侧面，套住超声探头线。另一侧通过螺丝口连接一条管子，管子里面封装好探头线。

如7所示，密封胶圈6为橡胶螺旋体，套接在探头安装底板2下面的凹槽底下，主要是防护好超声耦合剂，避免耦合剂流失过快。安装超声探头7的时候先把超声耦合剂注入到密封胶圈6里面，然后再安装密封住超声探头7。

如图8所示，超声探头7为双晶类型探头，即一个探头实现超声波信号的发射和采集；超声探头按照不同的监测方式安装在被测弯管外表面，从而采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机；

结合图1，对整个可移动式超声波弯管测厚探头装置的原理描述如下：首先，选择需要监测的弯管的一个截面，用两根环形抱圈1环绕弯管并固定；探头安装底板2搭载在两根平行环形抱圈1之间，超声探头7安装在探头安装底板2上面；探头安装罩3套在探头上并放一个弹簧在探头和探头安装端盖4之间，密封胶圈6套在探头楔块和弯管监测点之间，并用螺丝固定好；用固态油脂作为耦合剂，拧开探头安装端盖4，取出超声探头7，然后往密封胶圈里面注入固态油脂耦合剂，完成装置安装过程；

然后，装置按照设置的监测方式采集被监测点的超声信号，其中，当监测方式为定点监测时，采用单、双间隔方式将超声探头通过抱圈固定在被测弯管上，且弯管的正中间刚好固定双超声探头，从而构成分布式阵列监测方式，此外，定点监测还可以在两根平行环形抱圈之间搭载多个超声探头，扩大监测的面积，多组平行环形抱圈上的超声探头也可以相互调整位置，并根据需求来进行探头的阵列布局，然后通过分布式阵列监测方式采集被监测点的阵列式超声信号，再发送给远程计算机；这样在同一个弯管上布局多种分布式探头阵列，从多种阵列中研究弯管的整体腐蚀性变化规律，而不仅仅是背面脊梁直线或者一个横截面的腐蚀变化，通过该装置研究多种阵列的测厚误差补偿算法，寻找最优的测厚方案；

当监测方式为可移动式监测时，将单超声探头通过抱圈固定在被测弯管上，单超声探头能够在抱圈上进行360度旋转，然后定期进行不同点的监测，便可把整一圈测完，在关键的点长时间监测，其他点短时间监测，然后将采集的被监测点的超声信号发送给远程计算机，这样既节约成本又能很好地进行弯管厚度的监测；

最后，远程计算机根据发射和接收超声波信号的回波进行分析处理，得到两个回波的时间，结合已知的超声波速度，便可测量出监测点的厚度。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种可移动式超声波弯管测厚装置，其特征在于，包括：

抱圈，为环形圆圈，不锈钢材质，其周长刚好能绕待测弯管一圈；抱圈必须两根同时使用，平行环绕弯管，在中间搭载探头安装底板，抱圈环绕弯管形成轨道，探头安装底板可在轨道上进行移动，移动的范围是环绕弯管一圈；

探头安装底板，为十字片状，一边用于穿过两根抱圈，另一边用于固定探头安装罩，里面放置超声探头，下面有个直径为35mm的凹槽放置密封胶圈；当需要移动监测点的时候，把探头安装底板沿着抱圈的轨道进行移动，定点监测时把探头安装底板和探头安装罩拧紧就可进行；

探头安装罩，为空心圆柱体，铝合金材质，用于密封超声探头，里面放置一弹簧，通过弹簧的弹力使超声探头更好贴合到管道的监测点，并且该弹簧能够抑制现场管道测量时高频振动；弹簧上面有一个探头安装端盖压住弹簧并拧紧在探头安装罩上面，其作用是对探头进行保护，防止外部环境对探头造成破坏；

探头安装端盖，为圆柱空心帽子形，采用内压式弹簧，用于密封探头安装罩的顶部，并压紧超声探头上面的弹簧，以及拆卸超声探头和注入超声耦合剂；

探头线罩管，为空心圆柱体，铝合金材质，用于封装超声探头线，一侧嵌套在探头安装罩侧面，套住超声探头线，另一侧通过螺丝口连接一条管子，管子里面封装好探头线；

密封胶圈，为橡胶螺旋体，套接在探头安装底板下面的凹槽底下，主要是防护好超声耦合剂，避免耦合剂流失过快；安装超声探头的时候先把超声耦合剂注入到密封胶圈里面，然后再安装密封住超声探头；

超声探头，为双晶类型探头，即一个探头实现超声波信号的发射和采集；超声探头按照不同的监测方式安装在被测弯管外表面，从而采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机；

可移动式超声波弯管测厚装置的工作原理为：将多组抱圈平行环绕在弯管上，再将探头安装底板搭载在两根平行环形抱圈之间，超声探头安装在探头安装底板上面；探头安装罩套在探头上并放一个弹簧在探头和探头安装端盖之间，密封胶圈套在探头楔块和弯管监测点之间，并用螺丝固定好；拧开探头安装端盖，取出超声探头，往密封胶圈里面注入固态油脂耦合剂，完成装置安装过程，然后，超声探头采集被监测点的超声信号，发送给远程计算机，远程计算机通过分析超声信号找出被测弯管的腐蚀性变化规律，并利用测厚误差补偿算法计算出被监测点的厚度；

其中，监测方式包括定点监测和可移动式监测；

所述定点监测时，采用单、双间隔方式将超声探头通过抱圈固定在被测弯管上，且弯管的正中间刚好固定双超声探头，从而构成分布式阵列监测方式，然后通过分布式阵列监测方式采集被监测点的阵列式超声信号，再发送给远程计算机；

所述可移动式监测时，将单超声探头通过抱圈固定在被测弯管上，单超声探头能够在抱圈上进行360度旋转，然后定期进行不同点的监测，然后将采集的被监测点的超声信号发送给远程计算机。

2.根据权利要求1所述的一种可移动式超声波弯管测厚装置，其特征在于，所述的分布式阵列监测时，多组平行环形抱圈上的超声探头可以相互调整位置，并根据需求来进行探头的阵列布局。

Images