CN110530968A - 一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法 - Google Patents

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CN110530968A CN201910923880.2A CN201910923880A CN110530968A CN 110530968 A CN110530968 A CN 110530968A CN 201910923880 A CN201910923880 A CN 201910923880A CN 110530968 A CN110530968 A CN 110530968A
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谷雅萍
赵以振
宋艳伟
陈迎春
加欧拉
帅义
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Abstract

本发明公开了一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法，包括：检测单元组、激励源、数据采集与存储系统、信号处理与缺陷识别系统。检测单元组用于实现对钢质管道进行不拆包覆层的扫描检测，并且可以针对不同管径和包覆层厚度的管道进行检测；激励源为检测单元组中的阵列聚焦检测探头加载激励信号；数据采集与存储系统将检测到的数据进行采集和存储；信号处理与缺陷识别系统对采集到的信号进一步处理，达到缺陷表征的目的。该检测系统可以实现对地面管道进行不拆包覆层的全壁厚损伤检测，此外，检测装置在扫描检测时可以保证平稳的运行，减小抖动带来的检测误差。该检测系统结构简单、操作方便，满足工程检测的需要。

Description

一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及管道损伤检测领域，具体涉及不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法，能够实现对架空和地面钢质管道进行不拆包覆层的检测，同时能够实现对不同管径和包覆层厚度的管道进行检测，并具有移动平稳、结构简单、调节方便的优点，满足工程检测的要求。
背景技术
管道作为一种主要的运输方式，为国民经济的发展做出了巨大贡献，是国家经济和社会发展的重要“生命线”。但是随着使用年限的增长，管道容易腐蚀老化甚至发生爆炸，造成严重的经济损失和环境污染。因此，对在役管道进行检测成为重中之重。但是为了保证管道内的温度、防止管道受损，管道在使用时大都外覆保护层、保温层、绝缘层和防腐层等的包覆层，包覆层的存在给管道的损伤检测带来极大的困难。现有的超声波检测技术、射线检测技术等都需要停机拆除包覆层对管道进行检测，但是停机拆除包覆层进行检测需要耗费巨大的成本。常用的不拆包覆层的检测技术有微波检测技术、红外成像检测技术和脉冲涡流检测技术，但是这几种检测技术穿透包覆层的厚度有限，而且只能检测外壁腐蚀和表层缺陷。
因此，为了对带包覆层的钢质管道进行不拆包覆层的在役损伤检测，急需设计一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统。此外，管道的使用环境复杂，检测装置在移动过程中的抖动会影响检测信号，导致缺陷信息的误判。因此，需要设计一种可平稳移动的检测装置，以实现对管道的扫描检测。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法目的在于实现对不同管径和不同包覆层的管道实现不拆包覆层的损伤检测，并且可保证平稳检测。本发明机构简单，方便调节，适应性强，满足工程检测的需要。
本发明采用的技术方案为一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，包括激励源(1)、数据采集与存储系统(2)、信号处理与缺陷识别系统(3)、被检管道(4)、检测单元组(5)。检测单元组(5)被压紧在被检管道(4)上，检测单元组(5)能够沿着被检管道(4)进行移动扫描；激励源(1)与检测单元组(5)通过导线连接；数据采集与存储系统(2)与检测单元组(5)连接来采集检测数据；最后信号处理与缺陷识别系统(3)将数据采集与存储系统(2)中的数据进行处理。
所述检测单元组(5)，包括多个检测单元(10)、内端扣(6)、外端扣(7)、张紧带(8)和安全插扣(9)。每个检测单元(10)之间，检测单元(10)和内端扣(6)之间，检测单元(10)和外端扣(7)之间均通过铰接后用螺钉固定，通过内卡槽(30)和外卡槽(31)将张紧带(8)固定在内端扣(6)和外端扣(7)上，利用安全插扣(9)调节张紧带(8)的长度并进行锁紧。
所述检测单元(10)包括导向单元(11)、移动平台(12)和阵列聚焦检测探头(13)。阵列聚焦检测探头(13)通过螺钉固定在每个移动平台(12)上，在实际检测时，导向单元(11)通过螺纹连接到移动平台(12)上。根据被检管道(4)的管径大小，布置相应数量的检测单元(10)，最后被检管道(4)的管道剩余部分安装内端扣(6)和外端扣(7)，利用张紧带(8)和安全插扣(9)将检测单元连接起来。整个检测单元组(5)实现了对不同管径和包覆层厚度的钢质管道的检测，同时能够沿着被检管道(4)平稳移动，减小了抖动带来的检测误差。相邻的两个检测单元(10)铰接并用连接螺钉(14)固定，同时利用顶丝(15)限位。
所述导向单元(11)包括支架(16)、转轴(17)、轮轴(18)、调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)、压板(21)、滚轮(22)和调节螺母(23)。每个移动平台(12)上安装四个导向单元(11)，用来带动检测单元组(5)沿着被检管道(4)移动，实现对被检管道(4)的扫描检测。
所述阵列聚焦检测探头(13)包括激励线圈(24)、单阵元(25)和检测传感器(26)。
所述支架(16)包括连接板(27)、侧板(28)和顶板(29)。
激励源(1)与检测单元(10)中的阵列聚焦检测探头(13)通过导线相连，将激励信号加载到检测探头上对被检管道(4)进行检测，数据采集与存储系统(2)实时采集阵列聚焦检测探头(13)检测到的数据并进行实时保存，信号处理与缺陷识别系统(3)将保存的数据在数据处理软件中进行处理从而表征缺陷信息。
通过连接多个检测单元(10)实现对被检管道(4)不同部位的检测；相邻的检测单元(10)通过连接螺钉(14)铰接。由于被检管道(4)的管径和包覆层厚度的不同，多个检测单元(10)连接后可能会有剩余部分，剩余部分安装内端扣(6)和外端扣(7)，在内卡槽(30)和外卡槽(31)中连接张紧带(8)，通过张紧带将检测单元(10)连接起来。利用安全插扣(9)调节张紧带的长度并进行锁紧。
将阵列聚焦检测探头(13)利用螺钉分别固定在每个移动平台(12)上对带有包覆层的被检管道(4)进行检测，利用激励源(1)加载到阵列聚焦检测探头(13)的激励信号，不仅能够穿透包覆层对被检管道(4)进行检测，还能实现对被检管道(4)的全壁厚检测。阵列聚焦检测探头(13)中的激励线圈(24)和各个单阵元(25)并联连接，保证电流的方向和磁场的方向相同，从而增强磁场强度，提高检测的灵敏度。利用检测传感器(26)采集磁场信息，并转换为电压值输出。
导向单元(11)通过支架(16)中的连接板(27)螺纹连接到移动平台(12)上；压板(21)通过转轴(17)螺纹连接到支架(16)的侧板(28)上，同时压板(21)可绕转轴(17)转动，以调节导向单元(11)的角度，从而实现对不同管径和包覆层厚度的检测；滚轮(22)通过轮轴(18)螺纹连接到压板(21)上，滚轮(22)可绕轮轴(18)转动；调节螺钉(19)螺纹连接到压板(21)和支架(16)的顶板(29)上，压紧弹簧(20)通过顶板(29)和压板(21)上的卡槽连接到顶板(29)和压板(21)；调节螺钉(19)通过压板(29)的卡槽(32)中的调节螺母(23)来进行固定；调节螺母(23)通过调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)和调节螺母(23)将压板(21)压紧在带有包覆层的被检管道(4)上；通过调节调节螺钉(19)，使得压板(21)在不同角度时均可被固定在被检管道(4)上，从而可以适应不同管径和包覆层厚度的被检管道(4)；压紧弹簧(20)的弹力使调节螺钉(19)更好的将压板(21)压紧在被检管道(4)上，还能够减小移动过程中的抖动现象，减小了检测误差。
作为优选，检测单元(10)采用PVC塑料作为加工材料，PVC塑料为非磁性材料，不会影响检测磁场值的大小。
作为优选，进行不拆带包覆层管道的损伤检测实验过程包括以下步骤：
步骤1将检测单元放置在管道上方，根据管道的管径和包覆层厚度，连接相应数量的检测单元，然后连接内端扣、外端扣和张紧带，通过调节张紧带的长度，使得整个检测检测单元组既贴合在包覆层上又可进行移动；
步骤2根据管道的管径和包覆层厚度，调节导向单元的角度，使得检测单元可以沿着管道平稳的移动；
步骤3将聚焦阵列检测探头放置在移动平台上，并用螺钉进行固定；
步骤4将激励源接在可聚焦阵列检测探头的线圈上，将检测探头上的传感器接到采集卡；
步骤5打开采集卡和传感器的电源，打开激励源；对激励信号的频率和电压参数进行调节，调节好参数后打开信号输出按钮；
步骤6从管道一端开始沿着管道移动检测单元组对管道进行扫描检测，直到管道的另一端结束，同时检测过程中采集卡对检测数据进行实时采集，并实时存储到存储设备中；
步骤7重复步骤5，完成多组相同激励参数下的检测；
步骤8转动检测单元组，重复步骤5，完成多组相同激励参数下对管道不同部位的检测；
步骤9重复步骤4-8，完成多组不同激励参数下的检测；
步骤10检测结束，关闭电源和激励源，对存储设备中存储的数据进行处理以表征缺陷信息。
本发明的不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，管道、检测单元组、激励源、数据采集与存储系统、信号处理与缺陷识别系统，通过将激励源加载到设计的阵列聚焦检测探头上，在管道上方形成磁场，磁场可穿透包覆层到达管道的内外壁，通过检测磁场值的变化，即可判断管道有无损伤；通过沿着管道移动检测单元组，可完成管道的扫描检测；利用采集卡将检测到的数据进行实时采集并进行实时存储；通过数据处理软件可对检测数据进行处理，从而实现缺陷的识别。该检测系统可以实现不拆包覆层的管道检测，可应用于带包覆层的在役管道的损伤检测，满足工程检测的需要。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.所述检测系统可以实现对架空或地面钢质管道进行不拆包覆层的在役损伤检测，降低了拆除包覆层和停工带来的经济损失；
2.通过连接不同数量的检测单元(10)，来适应不同管径和包覆层厚度的管道；
3.导向单元(11)保证了检测单元组(5)在沿着管道扫描检测时的平稳移动，减小了抖动带来的检测误差；
4.通过调节压板(21)的角度和调节螺钉(19)的高度，可以调整滚轮(22)的高度，使得滚轮(22)更好的贴合管道上的包覆层，从而满足不同管径和包覆层厚度的管道。
附图说明
图1是本发明实施例所述的整体结构示意图；
图2是本发明实施例所述的整体结构侧视图示意图；
图3是本发明实施例所述的检测单元示意图；
图4是本发明实施例所述的检测单元连接示意图；
图5是本发明实施例所述的导向单元示意图；
图6是本发明实施例所述的阵列聚焦检测探头示意图。
图7是本发明实施例所述的支架示意图。
图8是本发明实施例所述的调节螺钉示意图。
图9是本发明实施例所述的内端扣和外端扣意图。
图10是本发明实施例所述的转轴示意图。
图11是本发明实施例所述的轮轴示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，图1是本发明提供的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，包括激励源(1)、数据采集与存储系统(2)、信号处理与缺陷识别系统(3)、被检管道(4)、检测单元组(5)。激励源(1)与检测单元组(5)通过导线相连，将激励信号加载到检测探头上对被检管道(4)进行检测，数据采集与存储系统(2)实时采集检测到的数据并进行实时保存，信号处理与缺陷识别系统(3)将保存的数据在数据处理软件中进行处理从而表征缺陷信息。所述检测单元组(5)，包括多个检测单元(10)、内端扣(6)、外端扣(7)、张紧带(8)和安全插扣(9)。在实际检测时，可以根据管径大小，布置相应数量的检测单元(10)，最后管道剩余部分安装内端扣(6)和外端扣(7)，利用张紧带(8)和安全插扣(9)将检测单元连接起来。整个检测单元组(5)实现了对不同管径和包覆层厚度的钢质管道的检测，同时可沿着管道平稳移动，减小了抖动带来的检测误差。
如图3所示，所述检测单元(10)包括导向单元(11)、移动平台(12)、阵列聚焦检测探头(13)。将阵列聚焦检测探头(13)利用螺钉分别固定在每个移动平台(12)上对带有包覆层的被检管道(4)进行检测，利用激励源(1)加载到阵列聚焦检测探头(13)的激励信号，不仅可以穿透包覆层对被检管道(4)进行检测，还可实现对被检管道(4)的全壁厚检测。
如图4所示，图4是,本发明实施例所述的检测单元连接示意图，相邻的两个检测单元(10)铰接并用连接螺钉(14)固定，同时利用顶丝(15)限位。如图5所示，图5是本发明实施例所述的导向单元示意图，所述导向单元(11)包括支架(16)、转轴(17)、轮轴(18)、调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)、压板(21)、滚轮(22)和调节螺母(23)。每个移动平台(12)上安装四个导向单元(11)，用来带动检测单元组(5)沿着被检管道(4)移动，实现对被检管道(4)的扫描检测。导向单元(11)通过支架(16)中的连接板(27)螺纹连接到移动平台(12)上；压板(21)通过转轴(17)螺纹连接到支架(16)的侧板(28)上，同时压板(21)可绕转轴(17)转动，以调节导向单元(11)的角度，从而实现对不同管径和包覆层厚度的检测；滚轮(22)通过轮轴(18)螺纹连接到压板(21)上，滚轮(22)可绕轮轴(18)转动；调节螺钉(19)螺纹连接到压板(21)和支架(16)的顶板(29)上，压紧弹簧(20)通过顶板(29)和压板(21)上的卡槽连接到顶板(29)和压板(21)；调节螺钉(19)通过压板(29)的卡槽(32)中的调节螺母(23)来进行固定；调节螺母(23)通过调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)和调节螺母(23)将压板(21)压紧在带有包覆层的被检管道(4)上；通过调节调节螺钉(19)，使得压板(21)在不同角度时均可被固定在被检管道(4)上，从而可以适应不同管径和包覆层厚度的管道；压紧弹簧(20)的弹力可以使调节螺钉(19)更好的将压板(21)压紧在管道上，还可减小移动过程中的抖动现象，减小了检测误差。
如图6所示，图6是本发明实施例所述的阵列聚焦检测探头示意图，阵列聚焦检测探头(13)中的激励线圈(24)和各个单阵元(25)并联连接，保证电流的方向和磁场的方向相同，从而增强磁场强度，提高检测的灵敏度。利用检测传感器(26)采集磁场信息，并转换为电压值输出。
进行不拆带包覆层管道的损伤检测实验过程包括以下步骤：
步骤1将检测单元放置在管道上方，根据管道的管径和包覆层厚度，连接相应数量的检测单元，然后连接内端扣、外端扣和张紧带，通过调节张紧带的长度，使得整个检测检测单元组既贴合在包覆层上又可进行移动；
步骤2根据管道的管径和包覆层厚度，调节导向单元的角度，使得检测单元可以沿着管道平稳的移动；
步骤3将聚焦阵列检测探头放置在移动平台上，并用螺钉进行固定；
步骤4将激励源接在可聚焦阵列检测探头的线圈上，将检测探头上的传感器接到采集卡；
步骤5打开采集卡和传感器的电源，打开激励源；对激励信号的频率和电压参数进行调节，调节好参数后打开信号输出按钮；
步骤6从管道一端开始沿着管道移动检测单元组对管道进行扫描检测，直到管道的另一端结束，同时检测过程中采集卡对检测数据进行实时采集，并实时存储到存储设备中；
步骤7重复步骤5，完成多组相同激励参数下的检测；
步骤8转动检测单元组，重复步骤5，完成多组相同激励参数下对管道不同部位的检测；
步骤9重复步骤4-8，完成多组不同激励参数下的检测；
步骤10检测结束，关闭电源和激励源，对存储设备中存储的数据进行处理以表征缺陷信息。
本发明的不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，管道、检测单元组、激励源、数据采集与存储系统、信号处理与缺陷识别系统，通过将激励源加载到设计的阵列聚焦检测探头上，在管道上方形成磁场，磁场可穿透包覆层到达管道的内外壁，通过检测磁场值的变化，即可判断管道有无损伤；通过沿着管道移动检测单元组，可完成管道的扫描检测；利用采集卡将检测到的数据进行实时采集并进行实时存储；通过数据处理软件可对检测数据进行处理，从而实现缺陷的识别。该检测系统可以实现不拆包覆层的管道检测，可应用于带包覆层的在役管道的损伤检测，满足工程检测的需要。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：包括激励源(1)、数据采集与存储系统(2)、信号处理与缺陷识别系统(3)、被检管道(4)、检测单元组(5)；检测单元组(5)被压紧在被检管道(4)上，检测单元组(5)能够沿着被检管道(4)进行移动扫描；激励源(1)与检测单元组(5)通过导线连接；数据采集与存储系统(2)与检测单元组(5)连接来采集检测数据；最后信号处理与缺陷识别系统(3)将数据采集与存储系统(2)中的数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：所述检测单元组(5)，包括多个检测单元(10)、内端扣(6)、外端扣(7)、张紧带(8)和安全插扣(9)；每个检测单元(10)之间，检测单元(10)和内端扣(6)之间，检测单元(10)和外端扣(7)之间均通过铰接后用螺钉固定，通过内卡槽(30)和外卡槽(31)将张紧带(8)固定在内端扣(6)和外端扣(7)上，利用安全插扣(9)调节张紧带(8)的长度并进行锁紧。
3.根据权利要求2所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：所述检测单元(10)包括导向单元(11)、移动平台(12)和阵列聚焦检测探头(13)；阵列聚焦检测探头(13)通过螺钉固定在每个移动平台(12)上，在实际检测时，导向单元(11)通过螺纹连接到移动平台(12)上；根据被检管道(4)的管径大小，布置相应数量的检测单元(10)，最后被检管道(4)的管道剩余部分安装内端扣(6)和外端扣(7)，利用张紧带(8)和安全插扣(9)将检测单元连接起来；整个检测单元组(5)实现了对不同管径和包覆层厚度的钢质管道的检测，同时能够沿着被检管道(4)平稳移动，减小了抖动带来的检测误差；相邻的两个检测单元(10)铰接并用连接螺钉(14)固定，同时利用顶丝(15)限位。
4.根据权利要求3所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：所述导向单元(11)包括支架(16)、转轴(17)、轮轴(18)、调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)、压板(21)、滚轮(22)和调节螺母(23)；每个移动平台(12)上安装四个导向单元(11)，用来带动检测单元组(5)沿着被检管道(4)移动，实现对被检管道(4)的扫描检测。
5.根据权利要求3所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：激励源(1)与检测单元(10)中的阵列聚焦检测探头(13)通过导线相连，将激励信号加载到检测探头上对被检管道(4)进行检测，数据采集与存储系统(2)实时采集阵列聚焦检测探头(13)检测到的数据并进行实时保存，信号处理与缺陷识别系统(3)将保存的数据在数据处理软件中进行处理从而表征缺陷信息。
6.根据权利要求3所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：通过连接多个检测单元(10)实现对被检管道(4)不同部位的检测；相邻的检测单元(10)通过连接螺钉(14)铰接；由于被检管道(4)的管径和包覆层厚度的不同，多个检测单元(10)连接后可能会有剩余部分，剩余部分安装内端扣(6)和外端扣(7)，在内卡槽(30)和外卡槽(31)中连接张紧带(8)，通过张紧带将检测单元(10)连接起来；利用安全插扣(9)调节张紧带的长度并进行锁紧。
7.根据权利要求3所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：将阵列聚焦检测探头(13)利用螺钉分别固定在每个移动平台(12)上对带有包覆层的被检管道(4)进行检测，利用激励源(1)加载到阵列聚焦检测探头(13)的激励信号，不仅能够穿透包覆层对被检管道(4)进行检测，还能实现对被检管道(4)的全壁厚检测；阵列聚焦检测探头(13)中的激励线圈(24)和各个单阵元(25)并联连接；利用检测传感器(26)采集磁场信息，并转换为电压值输出。
8.根据权利要求4所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：所述阵列聚焦检测探头(13)包括激励线圈(24)、单阵元(25)和检测传感器(26)；
所述支架(16)包括连接板(27)、侧板(28)和顶板(29)；
导向单元(11)通过支架(16)中的连接板(27)螺纹连接到移动平台(12)上；压板(21)通过转轴(17)螺纹连接到支架(16)的侧板(28)上，同时压板(21)可绕转轴(17)转动，以调节导向单元(11)的角度，从而实现对不同管径和包覆层厚度的检测；滚轮(22)通过轮轴(18)螺纹连接到压板(21)上，滚轮(22)可绕轮轴(18)转动；调节螺钉(19)螺纹连接到压板(21)和支架(16)的顶板(29)上，压紧弹簧(20)通过顶板(29)和压板(21)上的卡槽连接到顶板(29)和压板(21)；调节螺钉(19)通过压板(29)的卡槽(32)中的调节螺母(23)来进行固定；调节螺母(23)通过调节螺钉(19)、压紧弹簧(20)和调节螺母(23)将压板(21)压紧在带有包覆层的被检管道(4)上；通过调节调节螺钉(19)，使得压板(21)在不同角度时均可被固定在被检管道(4)上，从而可以适应不同管径和包覆层厚度的被检管道(4)；压紧弹簧(20)的弹力使调节螺钉(19)将压板(21)压紧在被检管道(4)上。
9.根据权利要求4所述的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统，其特征在于：检测单元(10)采用PVC塑料作为加工材料。
10.根据权利要求1所述检测系统进行的一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测实现方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1将检测单元放置在管道上方，根据管道的管径和包覆层厚度，连接相应数量的检测单元，然后连接内端扣、外端扣和张紧带，通过调节张紧带的长度，使得整个检测检测单元组既贴合在包覆层上又可进行移动；
步骤2根据管道的管径和包覆层厚度，调节导向单元的角度，使得检测单元可以沿着管道平稳的移动；
步骤3将聚焦阵列检测探头放置在移动平台上，并用螺钉进行固定；
步骤4将激励源接在可聚焦阵列检测探头的线圈上，将检测探头上的传感器接到采集卡；
步骤5打开采集卡和传感器的电源，打开激励源；对激励信号的频率和电压参数进行调节，调节好参数后打开信号输出按钮；
步骤6从管道一端开始沿着管道移动检测单元组对管道进行扫描检测，直到管道的另一端结束，同时检测过程中采集卡对检测数据进行实时采集，并实时存储到存储设备中；
步骤7重复步骤5，完成多组相同激励参数下的检测；
步骤8转动检测单元组，重复步骤5，完成多组相同激励参数下对管道不同部位的检测；
步骤9重复步骤4-8，完成多组不同激励参数下的检测；
步骤10检测结束，关闭电源和激励源，对存储设备中存储的数据进行处理以表征缺陷信息。
CN201910923880.2A 2019-09-27 2019-09-27 一种不拆包覆层的钢质管道损伤检测系统及其实现方法 Pending CN110530968A (zh)

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