CN114034764A - 一种用于pccp管道断丝检测的电磁法装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法，装置包括连接轴，在连接轴的两端均套设有对连接轴进行移动的移动装置，移动装置包括传动机构和三个设于传动机构上的支撑机构，通过支撑机构和传动机构可以将安装有激励线圈、检测线圈以及数据收集器的连接轴稳定支撑于PCCP管道体内部，并且，方便对连接轴在PCCP管道体内部进行移动，从而大大方便了对PCCP管道体的断丝检测，激励线圈产生的突变磁场和PCCP管道体钢丝断丝的作用，对检测线圈接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体钢丝断丝的检测。

Description

一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法

技术领域

本发明属于PCCP管道断丝检测相关技术领域，具体涉及一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(简写PCCP)是指在带有钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层而制成的输水管，它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。其中，内衬型PCCP是PCCP管道的一种，即钢丝直接缠绕在钢筒上，随着服役时间的增加，管内的预应力钢丝会发生断裂，钢丝断裂数量增加到一定程度，就有可能引发爆管。

在传统PCCP管道钢丝断丝检测技术中，采用内部目测及回声检测的方法来检测PCCP管道状况。由经验人员进入管道目测，敲击管道识别回声，以此辨别管道状况。该方法仅能识别处于临界破坏状态的管道，而且依赖于人员的经验，效率低、精度差。随着科技的不端创新，目前，可以基于周向磁化原理上，应用电磁法对PCCP管道断丝进行检测，例如，专利号为CN201910274366.0的中国专利，名称为内衬型PCCP管道断丝位置检测系统、方法及电子设备，其包括激励线圈发射激励信号产生磁场，检测线圈或传感器接收激励信号产生的磁场作为检测信号；检测线圈或传感器靠近待测内衬型PCCP管道内壁，检测线圈或传感器沿内衬型PCCP管道环向角度设置多个，检测线圈或传感器设置一个沿环向移动，通过检测线圈或传感器接收激励信号产生的轴向Bz或径向Br磁场信号，将检测端检测信号和激励端激励信号送至处理终端；数据终端处理出不同环向位置检测信号和激励信号的相位差绝对值，确定最大相位差绝对值所在的环向位置，依据最大相位差绝对值所在的环向位置，实现对内衬型PCCP管道环向断丝位置的确定。但该种方式需要将检测过程中所需要的激励线圈、检测线圈等检测装置，沿着PCCP管道内部进行移动，而现有的检测装置不能很好的在PCCP管道内部进行移动运输和检测，缺乏必要的支撑机构，不能根据不同管径的PCCP管道对检测装置进行调节，实用性能较低，为此，本发明提出一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法，以解决上述背景技术中提出的现有的检测装置不能很好的在PCCP管道内部进行移动运输和检测，不能根据不同管径的PCCP管道对检测装置进行调节，实用性能较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其包括：连接轴，在连接轴的两端均套设有对连接轴进行移动的移动装置，所述移动装置包括传动机构和三个设于传动机构上的支撑机构，两个所述移动装置之间的连接轴外壁上设有激励线圈，在激励线圈一侧的连接轴外壁上设有检测线圈，用于测量间接耦合磁场信号，在检测线圈一侧的连接轴外壁上设有数据收集器，用于对检测数据进行收集记录。

优选的，所述传动机构包括固定外环和设于固定外环内侧的固定内环，所述固定外环和固定内环之间固定连接有底盘，所述固定内环的内部开设有安装孔，用于对连接轴端部进行套设，所述固定外环的内部转动套设有齿环，所述底盘的上端转动连接有三个与齿环相啮合的传动齿轮柱，在底盘上设有驱动机构，用于对驱动齿环进行转动。

优选的，所述支撑机构包括长板条，所述长板条的下端固定连接有T型滑杆，在长板条的外壁上均匀分布有与传动齿轮柱相啮合的齿块，所述长板条的一端固定连接有长轴，所述长轴的一端套设有轴筒，所述轴筒的端部转动连接有滚珠。

优选的，所述固定外环和固定内环上端均开设有与T型滑杆相配合的T型滑槽，固定外环上的T型滑槽与固定内环上的T型滑槽呈一一对应关系设置而成。

优选的，所述驱动机构包括埋设于底盘内部的驱动马达，所述驱动马达的输出端设有与齿环相啮合的驱动齿轮。

优选的，所述轴筒的内部开设有与长轴相配合的滑道，所述长轴端部与滑道内部之间连接有连接弹簧。

一种用于PCCP管道断丝检测的方法，包括以下步骤：

步骤一：根据现场的PCCP管道体的管径大小，对安装于连接轴两端的移动装置进行调节，确保移动装置能够在PCCP管道体内部进行平稳移动，在调节时，启动驱动机构上的驱动马达，带动驱动齿轮进行旋转，由于驱动齿轮与齿环相啮合，因此，齿环会随着驱动齿轮进行转动，又齿环与传动齿轮柱相啮合，因此，齿环会带动传动齿轮柱进行转动，传动齿轮柱转动时，在齿块的作用下，会带动长板条在传动机构上进行滑动，从而对支撑机构的伸出长度进行调节，确保三个支撑机构能够将连接轴支撑于PCCP管道体的中心轴线上；

步骤二：通过三个支撑机构上的滚珠，将两个移动装置之间的连接轴滑动进入到PCCP管道体需要检测的部位；

步骤三：使用安装于连接轴外壁上的激励线圈，在激励线圈内通以低频交流激励电流，引发沿PCCP管道体横截面圆周分布的突变磁场；

步骤四：通过在激励线圈一侧的远场区域、沿PCCP管道体径向布置检测线圈，检测线圈测量间接耦合磁场信号，该磁场信号作为检测数据，通过数据收集器进行记录；

步骤五：激励线圈产生的突变磁场和PCCP管道体钢丝断丝的作用，对检测线圈接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体钢丝断丝的检测。

与现有PCCP管道断丝检测技术相比，本发明提供了一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置和方法，具备以下有益效果：

一、本发明通过在连接轴两端均设有移动装置，移动装置包括传动机构和三个设于传动机构上的支撑机构，其中，三个支撑机构的形状大小相同，且相邻两个支撑机构之间的夹角为一百二十度，通过支撑机构和传动机构可以将安装有激励线圈、检测线圈以及数据收集器的连接轴稳定支撑于PCCP管道体内部，并且，方便对连接轴在PCCP管道体内部进行移动，从而大大方便了PCCP管道体的断丝检测；

二、本发明通过在底盘上设置驱动机构，驱动机构包括埋设于底盘内部的驱动马达，驱动马达的输出端设有与齿环相啮合的驱动齿轮，接通电源，驱动马达带动驱动齿轮进行转动，由于驱动齿轮与齿环相啮合，又齿环转动套设于固定外环内部，因此，驱动齿轮转动时能够带动齿环进行转动，由于，三个传动齿轮柱均匀齿环相啮合，因此，齿环转动时，三个传动齿轮柱同步转动，当三个传动齿轮柱转动时，传动齿轮柱通过齿块可以带动长板条在固定外环上进行伸缩移动，从而可以对支撑机构的支撑长度进行调节，进而可以满足对不同管径大小的PCCP管道体进行断丝检测，具有很好的实用性能；

三、本发明通过在轴筒的内部开设有与长轴相配合的滑道，长轴端部与滑道内部之间连接有连接弹簧，利用连接弹簧良好的弹性性能，可以对轴筒在长轴上进行支撑，连接弹簧的弹力可以使得轴筒上的滚珠对PCCP管道体内壁进行挤压接触，而连接弹簧使得轴筒具有很好的缓冲性能，因此，能够使得滚珠不易与PCCP管道体内壁挤压过紧，确保支撑机构能够通过滚珠轻松的在PCCP管道体内部进行移动,操作简单，轻松省力。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置装配结构示意图；

图2为本发明提出的支撑机构和传动机构装配结构示意图；

图3为本发明提出的支撑机构组成结构示意图；

图4为本发明提出的传动机构组成结构示意图；

图5为本发明提出的驱动机构内部结构示意图；

图6为本发明提出的长轴和轴筒连接结构示意图；

图7为本发明图3的A处局部结构示意图。

图中：1、PCCP管道体；2、激励线圈；3、连接轴；4、检测线圈；5、数据收集器；6、支撑机构；61、长板条；62、长轴；63、轴筒；64、滚珠；65、T型滑杆；66、齿块；67、连接弹簧；68、滑槽；7、传动机构；71、齿环；72、底盘；73、传动齿轮柱；74、固定内环；75、驱动机构；751、驱动齿轮；752、驱动马达；76、T型滑槽；77、固定外环；78、安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1本发明用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其包括：连接轴3，在连接轴3的两端均套设有对连接轴3进行移动的移动装置，移动装置包括传动机构7和三个设于传动机构7上的支撑机构6，其中，三个支撑机构6的形状大小相同，且相邻两个支撑机构6之间的夹角为一百二十度，两个移动装置之间的连接轴3外壁上设有激励线圈2，用于引发沿PCCP管道体1横截面圆周分布的突变磁场，在激励线圈2一侧的连接轴3外壁上设有检测线圈4，用于测量间接耦合磁场信号，在检测线圈4一侧的连接轴3外壁上设有数据收集器5，用于对检测数据进行收集记录，激励线圈2产生的突变磁场和PCCP管道体1钢丝断丝的作用，对检测线圈4接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体1钢丝断丝的检测。

传动机构7包括固定外环77和设于固定外环77内侧的固定内环74，固定外环77和固定内环74之间固定连接有底盘72，固定内环74的内部开设有安装孔78，用于对连接轴3端部进行套设，从而可以将传动机构7安装于连接轴3两端，固定外环77的内部转动套设有齿环71，底盘72的上端转动连接有三个与齿环71相啮合的传动齿轮柱73，在底盘72上设有驱动机构75，用于对驱动齿环71进行转动，驱动机构75包括埋设于底盘72内部的驱动马达752，驱动马达752的输出端设有与齿环71相啮合的驱动齿轮751，接通电源，驱动马达752带动驱动齿轮751进行转动，由于驱动齿轮751与齿环71相啮合，又齿环71转动套设于固定外环77内部，因此，驱动齿轮751转动时能够带动齿环71进行转动，由于，三个传动齿轮柱73均匀齿环71相啮合，因此，齿环71转动时，三个传动齿轮柱73同步转动。

支撑机构6包括长板条61，长板条61的下端固定连接有T型滑杆65，在长板条61的外壁上均匀分布有与传动齿轮柱73相啮合的齿块66，当三个传动齿轮柱73转动时，传动齿轮柱73通过齿块66可以带动长板条61在固定外环77上进行伸缩移动，长板条61的一端固定连接有长轴62，长轴62的一端套设有轴筒63，轴筒63的端部转动连接有滚珠64，在利用三个支撑机构6对连接轴3进行支撑时，滚珠64的设置，可以使得三个支撑机构6能够带动连接轴3在PCCP管道体1内部进行移动。

固定外环77和固定内环74上端均开设有与T型滑杆65相配合的T型滑槽76，固定外环77上的T型滑槽76与固定内环74上的T型滑槽76呈一一对应关系设置而成，在T型滑槽76和T型滑杆65的共同作用下，支撑机构6上的长板条61能够平稳的在固定外环77和固定内环74上进行移动。

为了避免在对支撑机构6进行调节时，支撑机构6调节过长，使得滚珠64挤压PCCP管道体1内壁过紧，导致支撑机构6在PCCP管道体1内部移动不便的情况的发生，在轴筒63的内部开设有与长轴62相配合的滑道68，长轴62端部与滑道68内部之间连接有连接弹簧67，利用连接弹簧67良好的弹性性能，可以对轴筒63在长轴62上进行支撑，连接弹簧67的弹力可以使得轴筒63上的滚珠64对PCCP管道体1内壁进行挤压接触，而连接弹簧67使得轴筒63具有很好的缓冲性能，因此，能够使得滚珠64不易与PCCP管道体1内壁挤压过紧，确保支撑机构6能够轻松的在PCCP管道体1内部进行移动。

实施例2：本发明用于PCCP管道断丝检测的方法

一种用于PCCP管道断丝检测的方法，包括以下步骤：

步骤一：根据现场的PCCP管道体1的管径大小，对安装于连接轴3两端的移动装置进行调节，确保移动装置能够在PCCP管道体1内部进行平稳移动，在调节时，启动驱动机构75上的驱动马达752，带动驱动齿轮751进行旋转，由于驱动齿轮751与齿环71相啮合，因此，齿环71会随着驱动齿轮751进行转动，又齿环71与传动齿轮柱73相啮合，因此，齿环71会带动传动齿轮柱73进行转动，传动齿轮柱73转动时，在齿块66的作用下，会带动长板条61在传动机构7上进行滑动，从而可以对支撑机构6的伸出长度进行调节，确保三个支撑机构6能够将连接轴3支撑于PCCP管道体1的中心轴线上；

步骤二：通过三个支撑机构6上的滚珠64，将两个移动装置之间的连接轴3滑动进入到PCCP管道体1需要检测的部位；

步骤三：使用安装于连接轴3外壁上的激励线圈2，在激励线圈2内通以低频交流激励电流，引发沿PCCP管道体1横截面圆周分布的突变磁场；

步骤四：通过在激励线圈2一侧的远场区域、沿PCCP管道体1径向布置检测线圈4，检测线圈4测量间接耦合磁场信号，该磁场信号作为检测数据，通过数据收集器5进行记录；

步骤五：激励线圈2产生的突变磁场和PCCP管道体1钢丝断丝的作用，对检测线圈4接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体1钢丝断丝的检测。

本发明的工作原理及使用流程：本发明用于PCCP管道断丝检测的方法，基于周向磁化原理，在利用本发明进行工作时，根据现场的PCCP管道体1的管径大小，对安装于连接轴3两端的移动装置进行调节，在调节时，启动驱动机构75上的驱动马达752，带动驱动齿轮751进行旋转，由于驱动齿轮751与齿环71相啮合，因此，齿环71会随着驱动齿轮751进行转动，又三个传动齿轮柱73均匀齿环71相啮合，因此，齿环71转动时，三个传动齿轮柱73同步转动，传动齿轮柱73转动时，在齿块66的作用下，会带动长板条61在传动机构7上进行滑动，从而可以对支撑机构6的伸出长度进行调节，确保三个支撑机构6能够将连接轴3支撑于PCCP管道体1的中心轴线上，之后，在滚珠64的作用下，可以将两个移动装置之间的连接轴3滑动进入到PCCP管道体1需要检测的部位，使用安装于连接轴3外壁上的激励线圈2，在激励线圈2内通以低频交流激励电流，引发沿PCCP管道体1横截面圆周分布的突变磁场，通过在激励线圈2一侧的远场区域、沿PCCP管道体1径向布置检测线圈4，检测线圈4测量间接耦合磁场信号，该磁场信号作为检测数据，通过数据收集器5进行记录，激励线圈2产生的突变磁场和PCCP管道体1钢丝断丝的作用，对检测线圈4接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体1钢丝断丝的检测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于，其包括：连接轴（3），在连接轴（3）的两端均套设有对连接轴（3）进行移动的移动装置，所述移动装置包括传动机构（7）和三个设于传动机构（7）上的支撑机构（6），两个所述移动装置之间的连接轴（3）外壁上设有激励线圈（2），在激励线圈（2）一侧的连接轴（3）外壁上设有检测线圈（4），用于测量间接耦合磁场信号，在检测线圈（4）一侧的连接轴（3）外壁上设有数据收集器（5），用于对检测数据进行收集记录。

2.根据权利要求1所述的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于：所述传动机构（7）包括固定外环（77）和设于固定外环（77）内侧的固定内环（74），所述固定外环（77）和固定内环（74）之间固定连接有底盘（72），所述固定内环（74）的内部开设有安装孔（78），用于对连接轴（3）端部进行套设，所述固定外环（77）的内部转动套设有齿环（71），所述底盘（72）的上端转动连接有三个与齿环（71）相啮合的传动齿轮柱（73），在底盘（72）上设有驱动机构（75），用于对驱动齿环（71）进行转动。

3.根据权利要求2所述的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于：所述支撑机构（6）包括长板条（61），所述长板条（61）的下端固定连接有T型滑杆（65），在长板条（61）的外壁上均匀分布有与传动齿轮柱（73）相啮合的齿块（66），所述长板条（61）的一端固定连接有长轴（62），所述长轴（62）的一端套设有轴筒（63），所述轴筒（63）的端部转动连接有滚珠（64）。

4.根据权利要求3所述的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于：所述固定外环（77）和固定内环（74）上端均开设有与T型滑杆（65）相配合的T型滑槽（76），固定外环（77）上的T型滑槽（76）与固定内环（74）上的T型滑槽（76）呈一一对应关系设置而成。

5.根据权利要求2所述的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于：所述驱动机构（75）包括埋设于底盘（72）内部的驱动马达（752），所述驱动马达（752）的输出端设有与齿环（71）相啮合的驱动齿轮（751）。

6.根据权利要求3所述的一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于：所述轴筒（63）的内部开设有与长轴（62）相配合的滑道（68），所述长轴（62）端部与滑道（68）内部之间连接有连接弹簧（67）。

7.一种用于PCCP管道断丝检测的方法，使用如权利要求1-6所述的任一种用于PCCP管道断丝检测的电磁法装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据现场的PCCP管道体（1）的管径大小，对安装于连接轴（3）两端的移动装置进行调节，在调节时，启动驱动机构（75）上的驱动马达（752），带动驱动齿轮（751）进行旋转，齿环（71）随着驱动齿轮（751）进行转动，齿环（71）带动传动齿轮柱（73）进行转动，传动齿轮柱（73）转动时，在齿块（66）的作用下，带动长板条（61）在传动机构（7）上进行滑动，从而对支撑机构的伸出长度进行调节，确保三个支撑机构（6）能够将连接轴（3）支撑于PCCP管道体（1）的中心轴线上；

步骤二：通过三个支撑机构（6）上的滚珠（64），将两个移动装置之间的连接轴（3）滑动进入到PCCP管道体（1）需要检测的部位；

步骤三：使用安装于连接轴（3）外壁上的激励线圈（2），在激励线圈（2）内通以低频交流激励电流，引发沿PCCP管道体（1）横截面圆周分布的突变磁场；

步骤四：通过在激励线圈（2）一侧的远场区域、沿PCCP管道体（1）径向布置检测线圈（4），检测线圈（4）测量间接耦合磁场信号，该磁场信号作为检测数据，通过数据收集器（5）进行记录；

步骤五：激励线圈（2）产生的突变磁场和PCCP管道体（1）钢丝断丝的作用，对检测线圈（4）接收到的信号幅值和检测信号相对于激励电流的相位差产生影响，由此实现PCCP管道体（1）钢丝断丝的检测。

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