CN112881513B - 一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 - Google Patents
一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112881513B CN112881513B CN202110072735.5A CN202110072735A CN112881513B CN 112881513 B CN112881513 B CN 112881513B CN 202110072735 A CN202110072735 A CN 202110072735A CN 112881513 B CN112881513 B CN 112881513B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- electromagnetic ultrasonic
- detection device
- defect
- magnetic leakage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 173
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 65
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
- G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，属于无损检测技术领域。本发明采用卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统定位，通过支撑轮式管道机器人驱动三轴漏磁检测装置和电磁超声检测装置，保证检测器拥有稳定运行速度；通过管道中的三轴漏磁检测装置对管道内部进行漏磁检测，并获取到管道内的漏磁信号，对采集到的漏磁信号进行数据处理判断所测管道缺陷位置及大小；同时，进行电磁超声波检测，通过电磁超声波探头，在管道机器人带动下缓速前进，将管道缺陷信号采集整理。本发明利用三轴漏磁检测和电磁超声波检测的不同特性将两种检测方法结合起来，从而实现管道缺陷的全面检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，属于无损检测技术领域。
背景技术
资源运输管道，由于其具有运营能耗低、运输承载能力大和可长期稳定运行的优势而被广泛运用，尤其是油气管道运输，这就使得油气管道安全尤其重要，现有油气管道缺陷检测技术包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等，每种检测方法都有其优缺点，目前通常使用单种检测方法检测。
目前通常使用的管道漏磁检测方法技术存在对管内环境要求不高，不需要耦合，适用范围广泛，价格低廉的优点，技术最成熟，但是存在检测受外界因素干扰较大的缺点。
现有的电磁超声波检测方法存在穿透能力强，可对较大厚度范围内的管道内部缺陷进行检测，缺陷定位较准确、对面积型缺陷的检出率较高，灵敏度高，现场使用较方便等优点。但是也存在无法对管道中的缺陷进行精确的定性、定量研究并且对具有复杂形状或不规则外形的试件进行电磁超声检测有困难。
发明内容
本发明针对现有技术中检测管道内部缺陷存在的问题，提出一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，本发明采用卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统定位，通过支撑轮式管道机器人驱动三轴漏磁检测装置和电磁超声检测装置，保证检测器拥有稳定运行速度；通过管道中的三轴漏磁检测装置对管道内部进行漏磁检测，并获取到管道内的漏磁信号，对采集到的漏磁信号进行数据处理判断所测管道缺陷位置及大小；同时，进行电磁超声波检测，通过电磁超声波探头，在管道机器人带动下缓速前进，将管道缺陷信号采集整理。本发明利用三轴漏磁检测和电磁超声波检测的不同特性将两种检测方法结合起来，从而实现管道缺陷的全面检测。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，采用联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置进行检测管道缺陷，装置包括GPS/INS组合导航系统28、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置、电磁超声波检测装置和计算机29；
卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统28，用于精确定位装置在管线中的具体位置，同时得到检出缺陷的具体位置信息；
支撑轮式管道机器人，用于使三轴漏磁检测装置和电磁超声检测装置在被测管道1内稳定前进；
三轴漏磁检测装置，用于将管壁磁化至近饱和状态后通过观测磁回路中磁力线的变形，即产生漏磁场，采集漏磁信号进行数据处理；
电磁超声波检测装置，用于激发电磁超声检测装置内的探头发出电磁超声波信号，利用波速和传播时间得到对应的传播距离从而得到缺陷具体位置；
计算机29，用于存储并处理待测钢管的尺寸参数、联合检测缺陷装置在管道中的实时位置信息、电磁超声检测装置和三轴漏磁检测装置传输回来的不同信号；
三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统28设置在支撑轮式管道机器人上；GPS/INS组合导航系统28、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置均与计算机连接；
进一步的，所述三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置通过紧固连接件11分别设置在支撑轮式管道机器人两端；
卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统28在管道进出口处采用GPS卫星导航定位作为校准数据，在管道内采用INS惯性导航系统进行定位跟踪，以使定位数据会更精确；
检测管道缺陷的方法，包括以下具体步骤：
(1)将三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统设置在支撑轮式管道机器人上；根据被测管道的管径，调整支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置使其中心轴线与管道的中心轴线重合，并使与支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置与管道的内壁贴合；
(2)设定电磁超声波检测装置的扫描速度；
(3)将装配好的支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置放置于待测管道中，支撑轮式管道机器人驱动三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置在待测管道内匀速前进；
(4)电磁超声波检测装置检测超声波的电涡流信号，并将电涡流信号传递给计算机，计算机根据电涡流信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；
(5)三轴漏磁检测装置检测漏磁的电动势信号，并将电动势信号传递给计算机，计算机根据电动势信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；
(6)计算机根据电磁超声波检测装置的超声波的电涡流信号和三轴漏磁检测装置检测的漏磁电动势信号，耦合形成管道缺陷图。
进一步的，所述支撑轮式管道机器人设置有定位天线21，定位天线21与计算机29无线连接；
所述三轴漏磁检测装置包括安装壳体13，安装壳体13周向上设置有电刷集I12、电刷集II和漏磁检测探头16，电刷集I12和电刷集II分别位于漏磁检测探头16的两侧，电刷集I12和电刷集II均与管道1内壁贴合，安装壳体13上还设置有数据采集仪17，漏磁检测探头16与数据采集仪17连接，数据采集仪17与计算机连接；
所述安装壳体13上设置有滚轮转轴18，滚轮转轴18上设置有减震器19，减震器19可沿滚轮转轴18绕安装壳体13转动，减震器19另一端设置有滚轮20，滚轮20与管道1内壁贴合；
所述安装壳体13上设置有无线信号发射装置14和无线信号接收装置15；数据采集仪17通过信号发射装置14和信号接收装置15与计算机连接；
所述支撑轮式管道机器人包括管道机器人主体10，管道机器人主体10上设置有电源9、电机39、传动构件和驱动轮7，电机39与电源9通过导线38电连接，电机39的输出端通过传动构件与驱动轮7连接，驱动轮7与管道1内壁贴合；
进一步的，所述传动构件包括锥齿轮A30、锥齿轮B31、传动杆保护壳32、传动杆33、万向传动装置34、副传动轴35、锥齿轮C36、锥齿轮D37、主传动轴40，锥齿轮D37固定设置在电机39的输出端，锥齿轮C36固定设置在副传动轴35端头，锥齿轮C36与锥齿轮D37啮合，副传动轴35与万向传动装置34连接，万向传动装置34设置在驱动轮传动滚轴8顶端，驱动轮传动滚轴8底端固定设置在管道机器人主体10表面，万向传动装置34与传动杆33的端头连接，传动杆33的外侧设置有传动杆保护壳32，传动杆33的另一端头固定设置有锥齿轮B31，锥齿轮B31与锥齿轮A30啮合，锥齿轮B31与锥齿轮A30均设置在传动杆保护壳32内，锥齿轮A30固定设置在驱动轮7的中心转轴端头；
所述电磁超声波检测装置包括橡胶防撞头2、探头安装座27、清污盘3、电磁超声波检测探头26、万向联轴器25、轴向定位支座22，轴向定位支座22与支撑轮式管道机器人固定连接，轴向定位支座22的周向上通过滑轮伸缩杆24设置有滑轮23，滑轮23与管道1内壁贴合，轴向定位支座22的另一端固定设置有万向联轴器25，电磁超声波检测探头26通过探头伸缩杆5均匀固定设置在探头安装座27的周向上，橡胶防撞头2、清污盘I3、探头安装座27、清污盘II、万向联轴器25依次连接；清污盘I3、清污盘II分别通过支撑杆I、支撑杆II6固定设置在电磁超声波检测探头26的两端；
进一步的，所述电磁超声波检测探头26上设置有万向球4，万向球4与管道1内壁贴合；
进一步的，所述驱动轮7为4个以上，管道机器人主体10的中心轴线与管道1的中心轴线重合；
所述滚轮20为2组且分别位于安装壳体13的两端，每组滚轮20为两个，安装壳体13一端滚轮20的连线与另一端滚轮20的连线垂直。
基于联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置的识别检测
所述步骤(4)电磁超声波检测管道缺陷的判断识别方法为：
传播距离d为
其中，d为传播距离，v为声波在管壁中的传播速度，t为传播时间；
设电磁超声探头与管道内壁的垂直距离为a，管道壁厚为b；
待测管道无缺陷时，电磁超声检测装置与管道内壁的垂直距离a和管道壁厚b无变化，电涡流无变化；
待测管道出现表面缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b无变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现内部缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a无变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现复合型缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变。
电磁超声波检测方法是依据管材与缺陷之间存在的声学性能差异进行检测，这种差异对超声波传播波形的反射情况和穿透时间等产生影响，利用这种影响带来的波的能量变化来检验材料内部缺陷。同一均匀介质中，脉冲波的传播时间与传播路程成正比。故可根据是否出现缺陷反射波信号来判断缺陷的有无，且可根据反射波信号出现的具体位置来计算缺陷至探测点的距离，进而确定缺陷的位置；还可以通过反射波的波形特征来判断缺陷尺寸。
所述步骤(5)三轴漏磁检测装置检测管道缺陷的判断识别方法为：
霍尔效应
UH＝KH
其中，UH为根据霍尔效应产生的电动势；H为漏磁场的磁场强度；K为霍尔系数；
漏磁检测方法根据完整管壁和含缺陷管壁对磁场表现出来的差异性进行检测；检测时，磁化被测管道，若管材内部材质是均匀连续的，则磁感应线会被约束于材料中，磁通与管材表面平行，被测管材表面检测不到磁场；但若被磁化的管材存在缺陷，它的磁导率会很小且磁阻很大，从而使磁通发生畸变，磁感线也随之变化，部分磁通会从材料内部绕过缺陷，还有一部分磁通会泄漏出去，在材料表面形成漏磁场。借助磁感应传感器(如霍耳传感器)可以获得这个漏磁场信号，然后把该信号通过计算机分析处理，即可得到对应的缺陷特征(如宽度、深度等)。
所述管道缺陷图根据电磁超声装置和三轴漏磁检测装置的检测数据，在计算机里形成缺陷坐标数据，根据信号强弱判断缺陷大小，形成管道缺陷坐标图。
本发明的有益效果：
(1)本发明联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置结构简明，无需耦合剂，实现了非接触性，并且检测速度快，检测结果更加全面，具有很强的可操作性，使用效果明显，对天然气管道的内检修复提供指导；
(2)本发明联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置使天然气管道缺陷的检测精度得到提高，管道运输安全得到保障。
附图说明
图1为联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置结构示意图；
图2为联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷流程图；
图3为支撑轮式管道机器人驱动轮示意图；
图4为三轴漏磁检测探测头示意图；
图5为传动构件结构正视图；
图6为传动构件结构局部图；
图中：1-管道、2-橡胶防撞头、3-清污盘、4-万向球、5-探头伸缩杆、6-支撑杆II、7-驱动轮、8-驱动轮传动滚轴、9-电源、10-管道机器人主体、11-紧固连接件、12-电刷集I、13-安装壳体、14-无线信号发射装置、15-无线信号接收装置、16-漏磁检测探头、17-数据采集仪、18-滚轮转轴、19-减震器、20-滚轮、21-定位天线、22-轴向定位支座、23-滑轮、24-滑轮伸缩杆、25-万向联轴器、26-电磁超声波检测探头、27-探头安装座、28-GPS/INS组合导航系统、29-计算机、30-锥齿轮A、31-锥齿轮B、32-传动杆保护壳、33-传动杆、34-万向传动装置、35-副传动轴、36-锥齿轮C、37-锥齿轮D、38-导线、39-电机、40-主传动轴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置，包括GPS/INS组合导航系统28、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置、电磁超声波检测装置和计算机29；
卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统28，用于精确定位装置在管线中的具体位置，同时得到检出缺陷的具体位置信息；
支撑轮式管道机器人，用于使三轴漏磁检测装置和电磁超声检测装置在被测管道1内稳定前进；
三轴漏磁检测装置，用于将管壁磁化至近饱和状态后通过观测磁回路中磁力线的变形，即产生漏磁场，采集漏磁信号进行数据处理；
电磁超声波检测装置，用于激发电磁超声检测装置内的探头发出电磁超声波信号，利用波速和传播时间得到对应的传播距离从而得到缺陷具体位置；
计算机29，用于存储并处理待测钢管的尺寸参数、联合检测缺陷装置在管道中的实时位置信息、电磁超声检测装置和三轴漏磁检测装置传输回来的不同信号；
三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统28设置在支撑轮式管道机器人上；GPS/INS组合导航系统28、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置均与计算机连接；
进一步的，所述三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置通过紧固连接件11分别设置在支撑轮式管道机器人两端；
卫星定位和惯性导航(GPS/INS)组合导航系统28在管道进出口处采用GPS卫星导航定位作为校准数据，在管道内采用INS惯性导航系统进行定位跟踪，以使定位数据会更精确。
实施例2：本实施例联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置与实施例1联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置的结构基本一致，不同之处在于：如图3-6所示，支撑轮式管道机器人设置有定位天线21，定位天线21与计算机29无线连接；
三轴漏磁检测装置包括安装壳体13，安装壳体13周向上设置有电刷集I12、电刷集II和漏磁检测探头16，电刷集I12和电刷集II分别位于漏磁检测探头16的两侧，电刷集I12和电刷集II均与管道1内壁贴合，安装壳体13上还设置有数据采集仪17，漏磁检测探头16与数据采集仪17连接，数据采集仪17与计算机连接；
安装壳体13上设置有滚轮转轴18，滚轮转轴18上设置有减震器19，减震器19可沿滚轮转轴18绕安装壳体13转动，减震器19另一端设置有滚轮20，滚轮20与管道1内壁贴合；
安装壳体13上设置有无线信号发射装置14和无线信号接收装置15；数据采集仪17通过信号发射装置14和信号接收装置15与计算机连接；
支撑轮式管道机器人包括管道机器人主体10，管道机器人主体10上设置有电源9、电机39、传动构件和驱动轮7，电机39与电源9通过导线38电连接，电机39的输出端通过传动构件与驱动轮7连接，驱动轮7与管道1内壁贴合；
传动构件包括锥齿轮A30、锥齿轮B31、传动杆保护壳32、传动杆33、万向传动装置34、副传动轴35、锥齿轮C36、锥齿轮D37、主传动轴40，锥齿轮D37固定设置在电机39的输出端，锥齿轮C36固定设置在副传动轴35端头，锥齿轮C36与锥齿轮D37啮合，副传动轴35与万向传动装置34连接，万向传动装置34设置在驱动轮传动滚轴8顶端，驱动轮传动滚轴8底端固定设置在管道机器人主体10表面，万向传动装置34与传动杆33的端头连接，传动杆33的外侧设置有传动杆保护壳32，传动杆33的另一端头固定设置有锥齿轮B31，锥齿轮B31与锥齿轮A30啮合，锥齿轮B31与锥齿轮A30均设置在传动杆保护壳32内，锥齿轮A30固定设置在驱动轮7的中心转轴端头；
电磁超声波检测装置包括橡胶防撞头2、探头安装座27、清污盘3、电磁超声波检测探头26、万向联轴器25、轴向定位支座22，轴向定位支座22与支撑轮式管道机器人固定连接，轴向定位支座22的周向上通过滑轮伸缩杆24设置有滑轮23，滑轮23与管道1内壁贴合，轴向定位支座22的另一端固定设置有万向联轴器25，电磁超声波检测探头26通过探头伸缩杆5均匀固定设置在探头安装座27的周向上，橡胶防撞头2、清污盘I3、探头安装座27、清污盘II、万向联轴器25依次连接；清污盘I3、清污盘II分别通过支撑杆I、支撑杆II6固定设置在电磁超声波检测探头26的两端；
电磁超声波检测探头26上设置有万向球4，万向球4与管道1内壁贴合；
驱动轮7为4个以上，管道机器人主体10的中心轴线与管道1的中心轴线重合；
滚轮20为2组且分别位于安装壳体13的两端，每组滚轮20为两个，安装壳体13一端滚轮20的连线与另一端滚轮20的连线垂直。
实施例3：如图2所示，基于联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置的识别检测方法，包括以下具体步骤：
(1)将三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统设置在支撑轮式管道机器人上；根据被测管道的管径，调整支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置使其中心轴线与管道的中心轴线重合，并使与支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置与管道的内壁贴合；
(2)设定电磁超声波检测装置的扫描速度；
(3)将装配好的支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置放置于待测管道中，支撑轮式管道机器人驱动三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置在待测管道内匀速前进；
(4)电磁超声波检测装置检测超声波的电涡流信号，并将电涡流信号传递给计算机，计算机根据电涡流信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；其中电磁超声波检测管道缺陷的判断识别方法为：
传播距离d为
其中，d为传播距离，v为声波在管壁中的传播速度，t为传播时间；
设电磁超声探头与管道内壁的垂直距离为a，管道壁厚为b；
待测管道无缺陷时，电磁超声检测装置与管道内壁的垂直距离a和管道壁厚b无变化，电涡流无变化；
待测管道出现表面缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b无变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现内部缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a无变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现复合型缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
电磁超声波检测方法是依据管材与缺陷之间存在的声学性能差异进行检测，这种差异对超声波传播波形的反射情况和穿透时间等产生影响，利用这种影响带来的波的能量变化来检验材料内部缺陷。同一均匀介质中，脉冲波的传播时间与传播路程成正比。故可根据是否出现缺陷反射波信号来判断缺陷的有无，且可根据反射波信号出现的具体位置来计算缺陷至探测点的距离，进而确定缺陷的位置；还可以通过反射波的波形特征来判断缺陷尺寸；
(5)三轴漏磁检测装置检测漏磁的电动势信号，并将电动势信号传递给计算机，计算机根据电动势信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；三轴漏磁检测装置检测管道缺陷的判断识别方法为：
霍尔效应
UH＝KH
其中，UH为根据霍尔效应产生的电动势；H为漏磁场的磁场强度；K为霍尔系数；
漏磁检测方法根据完整管壁和含缺陷管壁对磁场表现出来的差异性进行检测；检测时，磁化被测管道，若管材内部材质是均匀连续的，则磁感应线会被约束于材料中，磁通与管材表面平行，被测管材表面检测不到磁场；但若被磁化的管材存在缺陷，它的磁导率会很小且磁阻很大，从而使磁通发生畸变，磁感线也随之变化，部分磁通会从材料内部绕过缺陷，还有一部分磁通会泄漏出去，在材料表面形成漏磁场。借助磁感应传感器(如霍耳传感器)可以获得这个漏磁场信号，然后把该信号通过计算机分析处理，即可得到对应的缺陷特征(如宽度、深度等)；
(6)计算机根据电磁超声波检测装置的超声波的电涡流信号和三轴漏磁检测装置检测的漏磁电动势信号，耦合形成管道缺陷图；
管道缺陷图根据电磁超声装置和三轴漏磁检测装置的检测数据，在计算机里形成缺陷坐标数据，根据信号强弱判断缺陷大小，形成管道缺陷坐标图；
将得到的缺陷示意图及时发送至修复人员，帮助其判断危险点并做到及时修复；结束操作。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：采用联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的装置进行管道缺陷检测，装置包括GPS/INS组合导航系统(28)、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置、电磁超声波检测装置和计算机(29)；
三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统(28)设置在支撑轮式管道机器人上；GPS/INS组合导航系统(28)、支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置均与计算机连接；
检测管道缺陷的方法包括以下具体步骤：
(1)将三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置分别设置在支撑轮式管道机器人两端，GPS/INS组合导航系统设置在支撑轮式管道机器人上；根据被测管道的管径，调整支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置使其中心轴线与管道的中心轴线重合，并使与支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置与管道的内壁贴合；
(2)设定电磁超声波检测装置的扫描速度；
(3)将装配好的支撑轮式管道机器人、三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置放置于待测管道中，支撑轮式管道机器人驱动三轴漏磁检测装置和电磁超声波检测装置在待测管道内匀速前进；
(4)电磁超声波检测装置检测超声波的电涡流信号，并将电涡流信号传递给计算机，计算机根据电涡流信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；
所述电磁超声波检测管道缺陷的判断识别方法为：
传播距离d为
其中，d为传播距离，v为声波在管壁中的传播速度，t为传播时间；
设电磁超声探头与管道内壁的垂直距离为a，管道壁厚为b；
待测管道无缺陷时，电磁超声检测装置与管道内壁的垂直距离a和管道壁厚b无变化，电涡流无变化；
待测管道出现表面缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b无变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现内部缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a无变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
待测管道出现复合型缺陷时，电磁超声探头与管道内壁的垂直距离a变化、管道壁厚b变化，电涡流相对管道无缺陷时突变；
(5)三轴漏磁检测装置检测漏磁的电动势信号，并将电动势信号传递给计算机，计算机根据电动势信号变化情况，判断识别出管道缺陷的位置；
(6)计算机根据电磁超声波检测装置的超声波的电涡流信号和三轴漏磁检测装置检测的漏磁电动势信号，耦合形成管道缺陷图。
2.根据权利要求1所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：三轴漏磁检测装置包括安装壳体(13)，安装壳体(13)周向上设置有电刷集I(12)、电刷集II和漏磁检测探头(16)，电刷集I(12)和电刷集II分别位于漏磁检测探头(16)的两侧，电刷集I(12)和电刷集II均与管道(1)内壁贴合，安装壳体(13)上还设置有数据采集仪(17)，漏磁检测探头(16)与数据采集仪(17)连接，数据采集仪(17)与计算机连接。
3.根据权利要求2所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：安装壳体(13)上设置有滚轮转轴(18)，滚轮转轴(18)上设置有减震器(19)，减震器(19)可沿滚轮转轴(18)绕安装壳体(13)转动，减震器(19)另一端设置有滚轮(20)，滚轮(20)与管道(1)内壁贴合。
4.根据权利要求2所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：支撑轮式管道机器人包括管道机器人主体(10)，管道机器人主体(10)上设置有电源(9)、电机(39)、传动构件和驱动轮(7)，电机(39)与电源(9)电连接，电机(39)的输出端通过传动构件与驱动轮(7)连接，驱动轮(7)与管道(1)内壁贴合。
5.根据权利要求4所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：传动构件包括锥齿轮A(30)、锥齿轮B(31)、传动杆保护壳(32)、传动杆(33)、万向传动装置(34)、副传动轴(35)、锥齿轮C(36)、锥齿轮D(37)、主传动轴(40)，锥齿轮D(37)固定设置在电机(39)的输出端，锥齿轮C(36)固定设置在副传动轴(35)端头，锥齿轮C(36)与锥齿轮D(37)啮合，副传动轴(35)与万向传动装置(34)连接，万向传动装置(34)设置在驱动轮传动滚轴(8)顶端，驱动轮传动滚轴(8)底端固定设置在管道机器人主体(10)表面，万向传动装置(34)与传动杆(33)的端头连接，传动杆(33)的外侧设置有传动杆保护壳(32)，传动杆(33)的另一端头固定设置有锥齿轮B(31)，锥齿轮B(31)与锥齿轮A(30)啮合，锥齿轮B(31)与锥齿轮A(30)均设置在传动杆保护壳(32)内，锥齿轮A(30)固定设置在驱动轮(7)的中心转轴端头。
6.根据权利要求2所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：电磁超声波检测装置包括橡胶防撞头(2)、探头安装座(27)、清污盘(3)、电磁超声波检测探头(26)、万向联轴器(25)、轴向定位支座(22)，轴向定位支座(22)与支撑轮式管道机器人固定连接，轴向定位支座(22)的周向上通过滑轮伸缩杆(24)设置有滑轮(23)，滑轮(23)与管道(1)内壁贴合，轴向定位支座(22)的另一端固定设置有万向联轴器(25)，电磁超声波检测探头(26)通过探头伸缩杆(5)均匀固定设置在探头安装座(27)的周向上，橡胶防撞头(2)、清污盘I(3)、探头安装座(27)、清污盘II、万向联轴器(25)依次连接；清污盘I(3)、清污盘II分别通过支撑杆I、支撑杆II(6)固定设置在电磁超声波检测探头(26)的两端。
7.根据权利要求4所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：驱动轮(7)为4个以上，管道机器人主体(10)的中心轴线与管道(1)的中心轴线重合。
8.根据权利要求3所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：滚轮(20)为2组且分别位于安装壳体(13)的两端，每组滚轮(20)为两个，安装壳体(13)一端滚轮(20)的连线与另一端滚轮(20)的连线垂直。
9.根据权利要求1所述联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法，其特征在于：步骤(5)三轴漏磁检测装置检测管道缺陷的判断识别方法为：
霍尔效应
UH＝KH
其中，UH为根据霍尔效应产生的电动势；H为漏磁场的磁场强度；K为霍尔系数；
管道无缺陷时，磁通无变化；管道存在缺陷时，磁通畸变，磁感线变化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110072735.5A CN112881513B (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110072735.5A CN112881513B (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112881513A CN112881513A (zh) | 2021-06-01 |
| CN112881513B true CN112881513B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=76050365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110072735.5A Active CN112881513B (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112881513B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114484144A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-13 | 吉林大学 | 一种基于超声波原理的地下管道探测小车及其控制方法 |
| CN114414598B (zh) * | 2022-03-09 | 2022-08-30 | 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 | 高空封闭空间内钢结构锈蚀定位非接触评价方法 |
| CN114354740B (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-31 | 成都熊谷油气科技有限公司 | 一种管道检测系统 |
| CN114576567B (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-08 | 山西华羽盛泰科技有限公司 | 管道漏磁检测及修补系统 |
| CN116202455B (zh) * | 2023-03-09 | 2023-10-27 | 江苏省特种设备安全监督检验研究院 | 一种工业管道的电磁超声检测装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102866203A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-09 | 成都主导科技有限责任公司 | 一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法 |
| CN110095528A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-06 | 南京逐路电子科技有限公司 | 正交旋转电涡流检测系统 |
| CN210376233U (zh) * | 2019-05-07 | 2020-04-21 | 南京逐路电子科技有限公司 | 正交旋转电涡流检测系统 |
-
2021
- 2021-01-20 CN CN202110072735.5A patent/CN112881513B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102866203A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-09 | 成都主导科技有限责任公司 | 一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法 |
| CN110095528A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-06 | 南京逐路电子科技有限公司 | 正交旋转电涡流检测系统 |
| CN210376233U (zh) * | 2019-05-07 | 2020-04-21 | 南京逐路电子科技有限公司 | 正交旋转电涡流检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112881513A (zh) | 2021-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112881513B (zh) | 一种联合漏磁与电磁超声波检测管道缺陷的方法 | |
| CN105043312B (zh) | 一种压力管道内检测用球形密布式探头超声测厚装置 | |
| WO2023015675A1 (zh) | 一种管道无损检测设备 | |
| CN2411484Y (zh) | 地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置 | |
| CN109765292B (zh) | 一种管道缺陷精准定位方法 | |
| CN110045024A (zh) | 一种输油管道缺陷超声探测装置 | |
| CN106645418B (zh) | 履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置 | |
| CN101672429A (zh) | 石油管道检测系统 | |
| CN103376289A (zh) | 一种长输油气管道应力集中区域的弱磁内检测方法 | |
| CN206563730U (zh) | 履带式磁声复合检测机器人及检测设备 | |
| CN102537669A (zh) | 一种基于超声导波聚焦的管道缺陷检测方法和系统 | |
| US20230043106A1 (en) | Eddy Current Testing System for Non-destructive Testing of Pipeline | |
| CN106441179A (zh) | 一种用于球墨铸管测厚的电磁超声换能器 | |
| CN107345937A (zh) | 一种风机主轴表面缺陷超声阵列原位检测方法 | |
| CN202152923U (zh) | 一种基于超声导波聚焦的管道缺陷检测系统 | |
| CN202159035U (zh) | 一种油套管用缺陷定量无损检测设备 | |
| CN112881511A (zh) | 一种管道环焊缝识别及缺陷检测的方法 | |
| CN108181377A (zh) | 一种pccp钢丝断丝智能判读系统及方法 | |
| CN102520064B (zh) | 基于时间反转聚焦方法的管道缺陷大小判定方法 | |
| CN209992434U (zh) | 一种基于远场涡流的飞机铆接结构缺陷自动检测装置 | |
| CN204902794U (zh) | 一种压力管道内检测用球形密布式探头超声测厚装置 | |
| CN111958175B (zh) | 一种管道螺旋焊缝和环焊缝交点的定位方法 | |
| CN114397366A (zh) | 一种基于周向导波的缺陷深度检测系统及方法 | |
| CN210322886U (zh) | 一种管道缺陷精准定位装置 | |
| Gori et al. | Guided waves by EMAT transducers for rapid defect location on heat exchanger and boiler tubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |