CN207622711U - 在役高压储气瓶组的超声波检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其包括：绕设在储气瓶周向面上的环形轨道，环形轨道由至少两段弧形轨道相连而成；检测小车，包括置于环形轨道上的小车主体、周向驱动电机以及检测组件，周向驱动电机与小车主体相连且驱动小车主体沿环形轨道运动，检测组件与小车主体固定相连，检测组件包括检测控制器以及内带超声波探头组的检测轮，超声波探头组与检测控制器相连，检测时检测轮与储气瓶表面贴合；轴向驱动组件，包括轴向驱动电机和与轴向驱动电机相连的牵引轮，牵引轮与环形轨道相连，轴向驱动电机驱动牵引轮滚动且带动环形轨道沿储气瓶轴向运动；周向驱动电机和轴向驱动电机均与检测控制器相连。本实用新型实现检测小车沿气瓶表面进行螺旋线扫描，达到全方位的对储气瓶进行超声波。

Description

在役高压储气瓶组的超声波检测装置

技术领域

本实用新型涉及高压储气瓶检测技术领域，特别是涉及一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置及其检测方法。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的高速发展，对能源的需求也日益增长，在国家能源环保政策引导下，天然气作为清洁能源用于汽车燃料也得到了快速发展，天然气在我国的能源消费结构中的比例大幅度增长，预计2020年，我国天然气将达到2000亿立方米左右，届时，天然气在我国一次能源消费中的比例将由目前的3％上升到10％左右。随着天然气的快速发展，近几年全国压缩天然气(CNG)汽车保有量持续增加，由CNG汽车带动的CNG加气站也迅速发展起来。作为加气站储气设备，高压地下储气井(以下简称储气井)及高压地上储气瓶组是CNG加气站内以储存压缩天然气体为目的主要使用手段。

该两种储气装置的工作压力均可高达25MPa。高压储气瓶组作为一种便于安装和维护并且价格相对较低的技术手段随着CNG加气站的发展已迅猛增加。据统计，目前全国的CNG加气站6000多座，其中一半以上的加气站采用储气瓶组。

由于高压储气瓶装置位于地面上，储气瓶的安全运营显得至关重要，特别是储气瓶处于长期充气时加压输气时卸压的过程容易产生金属疲劳，而且储气瓶周围并没有像地下储气井的周围固井之类的设施进行保护。如果储气瓶内部有小的裂纹或腐蚀，在加压卸压过程中会产生应力集中从而使裂纹进一步扩展并有可能最终造成事故。

所以对储气瓶的定期检测就显得尤为重要，使裂纹或腐蚀在发展的初期被检出并采取措施防止进一步扩展。目前对储气瓶的检测只能依照通用压力容器的检验标准“TSGR7001-2013《压力容器定期检验规则》”，而且现在的检测手段采用人工手动探伤的方法，但手动检测方法有几个缺点：1.储气瓶的检测总面积较大，手工检测费时费力；2.手工检测手段没有可存入电脑的检测结果，很难对储气瓶组的检测服务进行可靠的质量跟踪与管理；3.手工检测的覆盖率及耦合质量都很难进行控制，直接影响了检测效果4.人工检测每次只能用一种检测模式，而真正可靠地检测储气瓶组要多种模式共同检测。

因此，需要一种自动化高智能的对在役高压储气瓶进行检测。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置，用于解决现有技术中在役高压储气瓶需人工检测，费时费力的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其包括：绕设在储气瓶周向面上的环形轨道，环形轨道由至少两段弧形轨道相连而成；

检测小车，包括置于环形轨道上的小车主体、周向驱动电机以及检测组件，周向驱动电机与所述小车主体相连且驱动小车主体沿环形轨道运动，检测组件与小车主体固定相连，检测组件包括检测控制器以及内带超声波探头组的检测轮，超声波探头组与检测控制器相连，检测时检测轮与储气瓶表面贴合；

轴向驱动组件，包括轴向驱动电机和与轴向驱动电机相连的牵引轮，牵引轮与所述环形轨道相连，轴向驱动电机驱动牵引轮滚动且带动环形轨道沿储气瓶轴向运动；

所述周向驱动电机和轴向驱动电机均与所述检测控制器相连。

优选的，所述环形轨道上设有齿条，所述小车主体的底面设有与所述齿条相啮合的齿轮，所述周向驱动电机与所述齿轮传动相连。

优选的，所述检测控制器包括移动控制单元、信号激励与采集处理单元和无线通讯单元，移动控制单元控制所述周向驱动电机和所述轴向驱动电机，所述信号激励与采集处理单元与所述超声波探头组相连。

优选的，所述环形轨道上设有集流环，所述小车主体设有碳刷，碳刷与所述检测控制器相连。

优选的，所述检测轮内充满耦合液，所述超声波探头组置于耦合液内，所述超声波探头组包括一个测厚探头和四个裂纹检测探头。

优选的，所述四个裂纹检测探头分别沿所述储气瓶的轴向和圆周方向对称分布，所述测厚探头置于由四个裂纹检测探头围成空间的中心位置处。

优选的，所述检测轮采用软性的高分子材料制成。

如上所述，本实用新型的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，具有以下有益效果：在役高压储气瓶一般三个一组呈上下分布，且相邻高压储气瓶间间隙较小，本实用新型采用由至少两段弧形轨道相连而成的环形轨道，其便于组装，易实现将超声波检测装置环向安装高压储气瓶上，完成对高压储气瓶周向面的全方位检测；另外通过轴向驱动组件可使环形轨道沿高压储气瓶进行轴向移动，实现对高压储气瓶轴向的全方位检测，即本实用新型可在轴向驱动电机的驱动下在储气瓶轴线方向上移动，同时检测小车沿环形轨道在储气瓶圆周方向上移动，实现检测小车沿气瓶表面进行螺旋线扫描，达到全方位的对储气瓶进行超声波检测。

附图说明

图1显示为本实用新型的在役高压储气瓶的超声波检测装置示意图。

图2显示为本实用新型的在役高压储气瓶的超声波检测装置的侧视图。

图3显示为检测轮示意图。

图4显示为检测轮探头分布示意图。

图5显示为检测控制器的系统框图。

元件标号说明

1 牵引轮

2 轴向驱动电机

3 环形轨道

4 齿条

5 小车主体

6 检测轮

7 储气瓶

8 周向驱动电机

101 控制单元

103 数据处理单元

104 数据采集单元

105 电机驱动单元

106 旋转增量编码器

107 位置计数单元

108 移动控制单元

600 检测腔

91 裂纹检测探头

92 测厚探头

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1及图2所示，本实用新型提供一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其包括：绕设在储气瓶7周向面上的环形轨道3，环形轨道3由至少两段弧形轨道相连而成；

检测小车，包括置于环形轨道3上的小车主体5、周向驱动电机8以及检测组件，周向驱动电机8与所述小车主体5相连且驱动小车主体5沿环形轨道3运动，检测组件与小车主体5固定相连，检测组件包括检测控制器以及内带超声波探头组的检测轮6，超声波探头组与检测控制器相连，检测时检测轮6沿储气瓶表面移动并与储气瓶表面贴合；

轴向驱动组件，包括轴向驱动电机2和与轴向驱动电机2相连的牵引轮1，牵引轮1与所述环形轨道3相连，轴向驱动电机2驱动牵引轮1滚动且带动环形轨道3沿储气瓶7轴向运动；

所述周向驱动电机8和轴向驱动电机2均与所述检测控制器相连。

本实用新型采用由至少两段弧形轨道相连而成的环形轨道3，其便于从高压储气瓶的侧面进行安装，易实现将超声波检测装置环向安装储气瓶7上，完成对储气瓶7周向面的全方位检测；另外通过轴向驱动组件可使环形轨道3沿储气瓶进行轴向移动，实现对储气瓶轴向的全方位检测，即本实用新型可在轴向驱动电机1的驱动下在储气瓶轴线方向上移动，同时检测小车沿环形轨道在储气瓶圆周方向上移动，实现检测小车沿气瓶表面进行螺旋线扫描，达到全方位的对储气瓶进行超声波检测。

为更好地使检测小车在环形轨道上运动，本实施例在环形轨道3上设有齿条4，所述小车主体5的底面设有与所述齿条4相啮合的齿轮，所述周向驱动电机8与所述齿轮传动相连。本实施例通过齿轮齿条实现周向驱动电机8与小车主体5的传动，且齿条4对小车主体起到导向作用，便于小车主体更稳定地在环形轨道上行走。

上述小车主体与环形轨道也可以通过导轨滑块的方式相连，通过周向驱动电机带动置于小车主体上的滑块沿导轨滑动实现环向运动，其也可以为其他结构形式，只需实现小车主体稳定的沿环形轨道运动即可，在此不作详述。

为更好的为上述检测组件供电，本实施例中在环形轨道上设有集流环，所述小车主体设有碳刷，碳刷与所述检测控制器相连，集流环和小车主体上的碳刷接触实现检测时的供电，供电电压可为24V，工作电流可为0.2A。本实施例考虑到在役的各高压储气瓶之间的狭窄缝隙，检测小车与环形轨道的最高高度小于相邻储气瓶间的间隙，保证检测小车可穿过相邻高压储气瓶之间的狭窄区域。

如图5所示，本实施例中检测控制器包括移动控制单元108、信号激励与采集处理单元(即数据采集单元104和数据处理单元103)和无线通讯单元，移动控制单元108控制上述周向驱动电机8和所述轴向驱动电机2，所述信号激励与采集处理单元与超声波探头组相连。无线通讯单元设置在控制单元101内，未予图示。本实施例通过移动控制单元来实时控制周向驱动电机8和所述轴向驱动电机2，以此获取检测小车所在位置，本实施例在周向驱动电机8上设置了旋转增量编码器106，电机驱动单元105驱动周向驱动电机旋转，旋转增量编码器106把圆周方向的位置移动信号转变为脉冲信号，脉冲信号输入到位置计数单元107，由位置计数单元107转变成位置信号，并且将位置信号传输给实时位置获取和设置单元102，以便使控制单元101获取当前检测小车的位置。

本实施例为更好地采集高压储气瓶的信息，见图3及图4所示，上述检测轮6的检测腔600内充满耦合液，所述超声波探头组位于检测腔600内，且周围充满耦合液，所述超声波探头组包括一个测厚探头92和四个裂纹检测探头91。上述数据采集单元104为多通道超声波脉冲激励与接收模块，数据处理单元103为将采集得到的信号经过放大滤波被数字模块采集并进行处理。见图4所示，本实施例中四个裂纹检测探头91环向分布，且分别沿储气瓶7的轴向和圆周方向对称分布，所述测厚探头92置于由四个裂纹检测探头91围成空间的中心位置处；针对五个检测探头，本实施例中多通道超声波脉冲激励与接收模块具有五个超声检测通道，其中一个为测厚通道，2个为纵伤检测通道，2个为横伤检测通道。

为适应各种高压储气瓶表面，本实施例中检测轮6采用高透声软性的高分子材料制成。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。由高分子材料制成的检测轮6其具有软弹性，更好的与高压储气瓶表面接触。

为更好地使检测轮与高压储气瓶表面接触，以及确保上述超声波探头组种的各探头始终朝向高压储气瓶表面，本实施例中超声探头组设置在一安装座603上，且安装座603与检测轮6的两个轴承602转动相连，检测轮6的轮胎601与两个轴承602固定相连，且穿设在轴承内的转轴与上述小车主体的一侧固定相连，实现了检测轮6在转动时，检测轮可随小车主体运动，但是超声波探头组始终朝向不变。

本实用新型提供一种在役高压储气瓶组的超声波检测方法，其采用如上所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置进行检测，包括：(1)将上述环形轨道3绕设在待检测的在役高压储气瓶组中其中一个储气瓶7的一端，见图1所示，环形轨道3可以在储气瓶组两端不拆卸的情况下安装，安装后可使检测轮6与储气瓶7表面贴合；本实用新型中的环形轨道由至少两段弧形轨道拼接而成，其便于将这个超声波检测装置置于高压储气瓶上，易于在储气瓶组两端不拆卸的情况下安装；

(2)启动周向驱动电机8和超声波探头组，小车主体5带动检测组件开始沿环形轨道3运动，超声波探头组实时对储气瓶7进行检测，并且将检测的数据信息反馈至检测控制器；

(3)检测小车沿环形轨道3移动的同时启动轴向驱动电机2，轴向驱动电机2带动环形轨道3沿储气瓶7的轴向运动，使小车主体5在沿储气瓶轴向移动的环形轨道3上圆周移动，最终实现了检测小车沿储气瓶管体的螺旋线移动，直至环形轨道3、检测小车均随轴向驱动电机2移动至储气瓶7的另一端时，在役高压储气瓶组中的一个储气瓶7检测完成。

本实用新型通过上述检测方法实现对整个高压储气瓶的全方位检测，其数据检测精准，且替代了人工检测，提高了检测效率。

为更好地检测，且获知检测信息与高压储气瓶自身进行位置一一对应，本实施例中检测控制器包括移动控制单元、信号激励与采集处理单元和无线通讯单元，移动控制单元控制所述周向驱动电机和所述轴向驱动电机的启停，所述信号激励与采集处理单元与所述超声波探头组相连，所述步骤(2)中超声波探头组将检测到的数据信息传输给信号激励与采集处理单元进行处理并存储，检测控制器通过无线通讯单元将处理后的数据传输给远程控制设备。

本实施例在每个轴向位置对高压储气瓶进行周向一圈检测时，可通过周向电机以及上述旋转增量编码器来获取检测小车在周向上的位置，再通过轴向驱动电机来获取检测小车在轴向上的位置，以此来确定检测到的数据信息对应高压储气瓶上的位置。上述检测小车沿环形轨道3的移动速度和环形轨道3沿储气瓶7轴向的移动速度比例通过检测控制器内的移动控制器进行调节。

本实施例中运程控制设备可以通过软件界面调整上述超声波检测装置的设置参数，观察上述各超声检测通道的波形，移动超声波探头组的位置，以及执行自动测量，产生与显示C扫描等功能。远程控制设备可为笔记本，操作者可用笔记本电脑通过无线通讯方式观测每个超声波探头的实时超声波原始信号，也可进行自动检测得到检测小车处理后的超声波数据。笔记本得到处理后的超声波检测数据后与探头位置信息一起组合成检测的C扫描图像。

综上所述，本实用新型在役高压储气瓶组的超声波检测装置及其检测方法，其可在轴向驱动电机的驱动下在储气瓶轴线方向上移动，同时检测小车沿环形轨道在储气瓶圆周方向上移动，实现检测小车沿气瓶表面进行螺旋线扫描，达到全方位的对储气瓶进行超声波检测。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：包括：

绕设在储气瓶周向面上的环形轨道，环形轨道由至少两段弧形轨道相连而成；

检测小车，包括置于环形轨道上的小车主体、周向驱动电机以及检测组件，周向驱动电机与所述小车主体相连且驱动小车主体沿环形轨道运动，检测组件与小车主体固定相连，检测组件包括检测控制器以及内带超声波探头组的检测轮，超声波探头组与检测控制器相连，检测时检测轮沿储气瓶表面移动并与储气瓶表面贴合；

轴向驱动组件，包括轴向驱动电机和与轴向驱动电机相连的牵引轮，牵引轮与所述环形轨道相连，轴向驱动电机驱动牵引轮滚动且带动环形轨道沿储气瓶轴向运动；

所述周向驱动电机和轴向驱动电机均与所述检测控制器相连。

2.根据权利要求1所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述环形轨道上设有齿条，所述小车主体的底面设有与所述齿条相啮合的齿轮，所述周向驱动电机与所述齿轮传动相连。

3.根据权利要求1所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述检测控制器包括移动控制单元、信号激励与采集处理单元和无线通讯单元，移动控制单元控制所述周向驱动电机和所述轴向驱动电机，所述信号激励与采集处理单元与所述超声波探头组相连。

4.根据权利要求3所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述环形轨道上设有集流环，所述小车主体设有碳刷，碳刷与所述检测控制器相连。

5.根据权利要求1所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述检测轮内充满耦合液，所述超声波探头组置于耦合液内，所述超声波探头组包括一个测厚探头和四个裂纹检测探头。

6.根据权利要求5所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述四个裂纹检测探头分别沿所述储气瓶的轴向和圆周方向对称分布，所述测厚探头置于由四个裂纹检测探头围成空间的中心位置处。

7.根据权利要求5所述的在役高压储气瓶组的超声波检测装置，其特征在于：所述检测轮的轮胎采用软性的高分子材料制成。