CN109374749B - 基于声发射技术的储罐内检测投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是基于声发射技术的储罐内检测投放装置，它包括罐内展开模块、油污清洗模块、缆线收放模块、缆线矫正装置、支撑平台，缆线矫正装置设置于油污清洗模块上；铝塑缆线末端穿过依次缆线矫正装置、油污清洗模块后，与位于支撑平台下方的罐内展开模块连接；罐内展开模块包括外壳、齿轮组、推动圆盘、声发射传感器、深度计；齿轮组的主动齿轮固定在手动齿轮开关杆上，手动齿轮开关杆穿出外壳的一端设置手动齿轮开关，多个第一连杆均匀固定于推动圆盘底面，每个第一连杆末端均铰接一个第二连杆，每个第二连杆另一端连接一个展开连杆，各个展开连杆末端均安装声发射传感器。本发明能在大型储罐内部进行信号的接收，隔离了外部环境的干扰。

Description

基于声发射技术的储罐内检测投放装置

技术领域

本发明涉及石油化工储罐内检测装置，具体涉及基于声发射技术的储罐内检测投放装置。

背景技术

盛装油品的大型常压立式储罐在服役过程中，由于所处环境和运行工况变化的影响，储罐底板焊缝处极易产生腐蚀缺陷。这些缺陷的产生和恶化会导致储罐底板安全性能降低，严重时会使内置油品发生泄漏，发生重大事故，对环境和人民生命、财产安全构成严重威胁。储罐底板焊缝的定期检验是常压储罐安全运行的重要技术保障措施之一，目前国内外对储罐底板进行不开罐检测检测主要采用声发射技术的检测方法，该方法将多个传感器均布在储罐外壁上，通过接收储罐底板发生腐蚀缺陷时产生的声波来判定底板的腐蚀程度与缺陷的大致位置，但随着石油化工产业的不断发展，储罐越来越大型化，对于这些大型储罐，由于产生腐蚀的声信号到达罐壁传感器的距离非常远，使得信号强度有很大的衰减，导致这种基于声发射技术的传统检测方法越来越难以实现底板腐蚀缺陷的检测。因此，发展大型储罐的内检测技术，通过设计内检测传感器投放装置，使传感器进入储罐内接收信号，减少信号衰减就越来越重要。

发明内容

本发明的目的是提供基于声发射技术的储罐内检测投放装置，这种基于声发射技术的储罐内检测投放装置用于解决目前对100000m³原油储罐等大型常压储罐采用传统声发射手段检测存在着声信号衰减大、幅值低、漏检、缺陷位置定位误差大等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于声发射技术的储罐内检测投放装置包括罐内展开模块、油污清洗模块、缆线收放模块、缆线矫正装置、支撑平台，缆线收放模块、油污清洗模块均设置于支撑平台上，缆线矫正装置设置于油污清洗模块上；铝塑缆线缠绕于缆线收放模块上，铝塑缆线末端穿过依次缆线矫正装置、油污清洗模块后，与位于支撑平台下方的罐内展开模块连接，将罐内展开模块下放；罐内展开模块包括外壳、齿轮组、推动圆盘、声发射传感器、深度计，齿轮组、螺杆固定架、推动圆盘均安装于外壳内，齿轮组的被动齿轮固定于螺杆上端，螺杆外设置螺杆固定架，螺杆与推动圆盘螺纹连接，螺杆固定架由转动轴承与轴承固定架组成；推动圆盘的销结构与外壳内壁垂向设置的防转沟槽滑动连接，且推动圆盘销结构设置滑动小轮，滑动小轮与防转沟槽接触，齿轮组的主动齿轮固定在手动齿轮开关杆上，手动齿轮开关杆穿出外壳的一端设置手动齿轮开关，多个第一连杆均匀固定于推动圆盘底面，每个第一连杆末端均铰接一个第二连杆，每个第二连杆另一端连接一个展开连杆，各个展开连杆上端均与外壳铰接，各个展开连杆末端均安装声发射传感器，声发射传感器设置在保护壳内。

上述方案中缆线矫正装置包括矫正壳，矫正壳安装四个滚动小轮，铝塑缆线从四个滚动小轮中间通过，四个滚动小轮将铝塑缆线限制在矫正壳中心线，不发生偏移。

上述方案中油污清洗模块包括刮油壳、清洁剂储存箱、刮油环、环形清洗刷、自吸泵，刮油环上、下两端各安装一个环形喷头，两个环形喷头都通过清洁剂管道与同一个自吸泵相连，自吸泵与清洁剂储存箱连接，环形清洗刷设置在刮油环上端的环形喷头上面；刮油环为三重刮油环，由三个刮油环沿垂向设置构成，每个刮油环下设置一个污油收纳盒，三个刮油环自下至上直径逐渐减小，使其可以渐进式刮油，使油污去除更彻底，环形清洗刷内壁上布满毛刷，可以去除无法刮掉的油污。

上述方案中缆线收放装置包括收放轮盘、轮盘固定架，轮盘固定架安装在支撑平台上，收放轮盘固定在轮盘固定架上，且收放轮盘与轮盘固定架之间有转动轴承，使收放轮盘可以自由转动。

上述方案中支撑平台由多个支撑腿上固定平台构成。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明搭载能够在水下、汽油等液态环境中正常工作的传感器，使其能在大型储罐内部进行信号的接收，隔离了外部环境的干扰，同时大幅减少信号的衰减，使得腐蚀信号能够很容易的从接收到的信号中分离提取出来，并保证缺陷位置的准确性。

2、本发明伸入储罐内的结构无驱动电机等带电结构，无需采用严格的防爆结构，也大大减小了造成火灾、爆炸等危险因素，保证了储罐与检测人员的安全。

3、本发明可与布置在储罐外壁上的传统声发射传感器共同配合工作，通过两者的协同工作，接收到更多的声信号，能够使缺陷的定位更加的准确，也防止出现漏检等状况。

4、本发明罐内展开模块为纯手动机械结构，可使传感器进入储罐内部并将其展开为圆周阵列来接收信号，大幅减少信号强度的衰减，从而提高对缺陷定位的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中罐内展开模块外部示意图；

图3是本发明中罐内展开模块内部示意图；

图4是本发明中罐内展开模块展开状态示意图；

图5是本发明中油污清洗模块外部示意图；

图6是本发明中油污清洗模块内部示意图；

图7是本发明中缆线矫正装置结构示意图；

图8是本发明中缆线收放模块结构示意图；

图9是本发明中罐内展开模块推动圆盘结构示意图；

图中：1-支撑平台，2-收放轮盘，3-缆线矫正装置，4-环形清洗毛刷，5-油污清洗模块，6-自吸泵，7-主动齿轮，8-罐内展开模块，9-铝塑缆线，10-手动齿轮开关，11-外壳，12-展开连杆，13-声发射传感器，14-防转沟槽，15-铰链，16-被动齿轮，17-推动圆盘，18-清洗结构连接管，19-清洗剂储存箱，20-刮油壳，21-上部环形喷头，22-上部刮油环，23-污油收纳盒，24-中部刮油环，25-下部刮油环，26-下部环形喷头，27-矫正壳，28-滚动小轮，29-轮盘固定架，30-第一连杆，31-第二连杆，32-转动轴承，33-轴承固定架，34-滑动小轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，这种基于声发射技术的储罐内检测投放装置包括罐内展开模块8、油污清洗模块5、缆线收放模块、缆线矫正装置3、支撑平台1，缆线收放模块、油污清洗模块5均设置于支撑平台1上，缆线矫正装置3设置于油污清洗模块5上；铝塑缆线9缠绕于缆线收放模块上，铝塑缆线9末端依次穿过缆线矫正装置3、油污清洗模块5后，与位于支撑平台1下方的罐内展开模块8连接，将罐内展开模块8下放。缆线矫正装置3安装在油污清洗模块5的环形清洗毛刷4上方来保证铝塑缆线9的垂直；缆线收放模块与污油清洗模块5保持在同一水平线且都安装在支撑平台1上表面来保证铝塑缆线9的平稳收放。采集系统采用PAC公司生产的PAC-Ⅱ检测仪，信号处理软件也采用与之配套的AEwin软件。

罐内展开模块8包括外壳11、齿轮组、推动圆盘17、声发射传感器13、深度计，齿轮组、推动圆盘17均安装于外壳11内，齿轮组的被动齿轮16固定于螺杆上端，螺杆向下穿过螺杆固定架与推动圆盘17螺纹连接，推动圆盘17的销结构与外壳内壁垂向设置的防转沟槽14滑动连接，齿轮组的主动齿轮7固定在手动齿轮开关杆上，手动齿轮开关杆穿出外壳11的一端设置手动齿轮开关10，多个第一连杆30均匀固定于推动圆盘17底面，每个第一连杆30末端均铰接一个第二连杆31，每个第二连杆31另一端连接一个展开连杆12，各个展开连杆12上端均与外壳11铰接，各个展开连杆12末端均安装声发射传感器13，声发射传感器13设置在保护壳内。罐内展开模块8内部的声发射传感器13的连接缆线与外部的声发射检测仪连接。水下声发射传感器是展开模块的主要结构，其为集合了前置放大器的信号接收元件，推动圆盘17向下运动时推动展开连杆12，使得其如伞状展开；罐内展开模块8收束状态开始下放，当展开连杆12伸入到罐内后，转动手动齿轮开关10，使得展开连杆12展开，之后继续下放；外壳11将罐内展开模块8的结构包裹在其内部，隔绝罐内介质。

结合图2、图3、图4、图9所示，外壳11安装着横竖啮合的齿轮组，其中上部主动齿轮7与手动齿轮开关10连接，下部被动齿轮16与推动圆盘17通过螺杆螺纹连接，且螺杆上固定有一个转动轴承32，转动轴承32外周被轴承固定架33固定，轴承固定架33与外壳11通过八个3mm螺栓连接防止其转动，转动轴承32与轴承固定架33组成螺杆固定架，通过螺杆固定架，螺杆实现只能转动，而不上下移动，从而实现被动齿轮16的位置不发生变化，始终与主动齿轮7啮合。当手动齿轮开关10转动时，带动齿轮组转动，同时带动推动圆盘17转动，但是推动圆盘17的销结构卡在外壳11内壁的防转沟槽14中，使得齿轮转动时其不会随着发生转动，同时与其连接的下部被动齿轮16被转动轴承32与轴承固定架33固定住只能保持转动而无法上下移动，且推动圆盘17的销结构上连有滑动小轮34，保证推动圆盘17沿防转沟槽14上下移动，第一连杆30与推动圆盘17底部连接，当推动圆盘17向下运动时，第一连杆30也向下运动，同时第二连杆31也向下运动，而展开连杆12的下部连杆与外壳11底部通过铰链15连接，无法向下运动，从而使其向左右方向展开，进而完成展开任务。

结合图5、图6所示，油污清洗模块5包括刮油壳20、清洁剂储存箱19、刮油环、环形清洗毛刷4、自吸泵6，刮油环上、下两端各安装一个环形喷头，上部环形喷头21、下部环形喷头26都通过清洁剂管道与同一个自吸泵相连，自吸泵6与清洁剂储存箱19连接，自吸泵6与清洁剂储存箱19位于刮油壳20外，环形清洗毛刷4设置在刮油环上端的环形喷头上面；刮油环为三重刮油环，由三个刮油环沿垂向设置构成，每个刮油环下设置一个污油收纳盒23，三个刮油环自下至上直径逐渐减小（下部刮油环25直径大于中部刮油环24直径，中部刮油环24直径大于上部刮油环22直径），使其可以渐进式刮油，使油污去除更彻底，环形清洗毛刷4内壁上布满毛刷，可以去除无法刮掉的油污。刮油环底部呈弧形结构，使刮掉的污油能够顺利的落到安装在刮油环下方的三个污油收纳盒23，上方环形清洗毛刷4，可对未清理掉的油污进行二次清理；外部自吸泵5通过清洗结构连接管18连接着清洗剂储存箱19，使得清洗液通过自吸泵5抽出经环形喷头喷出，使得污油更易清理。

结合图7所示，缆线矫正装置3位于刮油结构的环形清洗毛刷4上部，其内部安装着连接在矫正壳27内壁上四个滚动小轮28，铝塑缆线9穿过矫正结构时，滚动小轮28可以起到减少摩擦与保障垂直的作用，使得包裹着连接线的铝塑缆线9的位置不会发生偏移，且防止缆线磨损。

参阅图8，缆线收放模块中轮盘固定架29通过6个六角螺栓固定在支撑平台1上表面，且与刮油结构保证在同一水平线上，其收放轮盘2安装在轮盘固定架29上，两者直接通过轴承连接，保证收放轮盘2自由转动来收放铝塑缆线9。

本发明中的检测仪器采用PAC公司的PAC-Ⅱ型检测仪，它的集成度比较高，体积小，重量轻，可扩展通道且信号处理能力强，非常有利于在现场进行检测工作；与其配套的AEwin软件能够对采集到的声信号进行实时存储，对外部环境的噪声进行滤波，对检测数据的进行反放，这些功能能够很好地满足对现场的检测需求，同时软件操作方便、简单，减少了检测人员的负担，使检测工作能够快速效率的完成。

本发明的工作原理如下：本发明适用大型储罐的内检测。将支撑平台1固定在储罐罐顶的检测孔上方，使得罐内展开装置8正对检测孔，启动轮盘电机使其向下放一段缆线当罐内展开装置的展开连杆12从检测孔进入罐内时轮盘电机停止工作，之后开始转动手动齿轮开关10使展开连杆12呈伞状结构打开，然后电机继续驱动轮盘向下放置缆线直至通过深度计读出想要到达的深度位置，检测仪PAC-Ⅱ开始工作，接收声信号。检测完毕后如上述步骤收回缆线，同时污油清洗结构的自吸泵6开始工作，对缆线喷洒清洗剂，使得缆线带出的油污通过刮油结构与毛刷结构清洗干净。

本发明总体高度为1500mm，长度为1200mm，重45kg，其中罐内展开模块8直径300mm，总长1000mm，直径小于检测孔，能够顺利将结构投入罐内。

Claims (5)

1.一种基于声发射技术的储罐内检测投放装置，它包括罐内展开模块（8）、油污清洗模块（5）、缆线收放模块、缆线矫正装置（3）、支撑平台（1），其特征在于：所述的缆线收放模块、油污清洗模块（5）均设置于支撑平台（1）上，缆线矫正装置（3）设置于油污清洗模块（5）上；铝塑缆线（9）缠绕于缆线收放模块上，铝塑缆线（9）末端依次穿过缆线矫正装置（3）、油污清洗模块（5）后，与位于支撑平台（1）下方的罐内展开模块（8）连接，将罐内展开模块（8）下放；罐内展开模块（8）包括外壳（11）、齿轮组、推动圆盘（17）、声发射传感器（13）、深度计，齿轮组、螺杆固定架、推动圆盘（17）均安装于外壳（11）内，齿轮组的被动齿轮（16）固定于螺杆上端，螺杆外设置螺杆固定架，螺杆与推动圆盘（17）螺纹连接，螺杆固定架由转动轴承（32）与轴承固定架（33）组成；推动圆盘（17）的销结构与外壳内壁垂向设置的防转沟槽（14）滑动连接，且推动圆盘（17）的销结构上设置滑动小轮（34），滑动小轮（34）与防转沟槽（14）接触，齿轮组的主动齿轮（7）固定在手动齿轮开关杆上，手动齿轮开关杆穿出外壳（11）的一端设置手动齿轮开关（10），多个第一连杆（30）均匀固定于推动圆盘（17）底面，每个第一连杆（30）末端均铰接一个第二连杆（31），每个第二连杆（31）另一端连接一个展开连杆（12），各个展开连杆（12）上端均与外壳（11）铰接，各个展开连杆（12）末端均安装有一个声发射传感器（13），声发射传感器（13）设置在保护壳内。

2.根据权利要求1所述的基于声发射技术的储罐内检测投放装置，其特征在于：所述的油污清洗模块（5）包括刮油壳（20）、清洁剂储存箱（19）、刮油环、环形清洗毛刷（4）、自吸泵（6），刮油环上、下两端各安装一个环形喷头，两个环形喷头都通过清洁剂管道与同一个自吸泵相连，自吸泵（6）与清洁剂储存箱（19）连接，环形清洗毛刷（4）设置在刮油环上端的环形喷头上面；刮油环为三重刮油环，由三个刮油环沿垂向设置构成，每个刮油环下设置一个污油收纳盒（23），三个刮油环自下至上直径逐渐减小，使其渐进式刮油。

3.根据权利要求2所述的基于声发射技术的储罐内检测投放装置，其特征在于：所述的缆线矫正装置（3）包括矫正壳（27），矫正壳（27）安装四个滚动小轮（28），铝塑缆线（9）从四个滚动小轮（28）中间通过，四个滚动小轮（28）将铝塑缆线（9）限制在矫正壳（27）中心线，不发生偏移。

4.根据权利要求3所述的基于声发射技术的储罐内检测投放装置，其特征在于：所述的缆线收放模块包括收放轮盘（2）、轮盘固定架（29），轮盘固定架（29）安装在支撑平台（1）上，收放轮盘（2）固定在轮盘固定架（29）上，且收放轮盘（2）与轮盘固定架（29）之间有转动轴承（32）。

5.根据权利要求4所述的基于声发射技术的储罐内检测投放装置，其特征在于：所述的支撑平台（1）由多个支撑腿上固定平台构成。

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