NO764362L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for måling av veggtykkelsen av rørformede elementer.

.Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte

og en innretning for undersøkelse av rørformede elementer for å detektere korrosjon og fortynning, og særlig en fremgangsmåte og en innretning som benytter ultralydenergi for å måle tykkelsen av det rørformede elements vegg. Anvendel-sen av ultralydanordninger for detektering av uregelmessig-heter eller andre typer av ufullkommenheter i rørformede elementer, er velkjent. Det har også vært gjort forsøk på tilpasse ultralydanordninger for måling av tykkelsen av rørformede elementer. Selv om disse forsøk har vært delvis vellykkede, har de ikke fremvist dataene på en måte som tillater operatøren å detektere tilstedeværelse av korrosjon eller en fortynning av det rørformede element. Evnen til å detektere fortynning og korrosjon av rørformede elementer er viktig, særlig når det gjelder varmevekslere

■ hvor en eventuell rørfeil kunne forårsake alvorlige problemer .

Oppfinnelsen løser de ovennevnte problemer

ved tilveiebringelse av en ikke-destruktiv undersøkelses-metode som er kjennetegnet ved gjentatt generering av en ultralydpuls inne i det nevnte element, dirigering av de nevnte pulser i en retning normalt på elementets vegg, detektering av de returnerende to ekkoer for hver av de nevnte pulser, måling av tidsperioden mellom det første og andre ekko fra hhv. den indre og den ytre vegg av elementet, og akkumulering av de nevnte målte tidsperioder i en rekke akkumuleringsanordninger, idet hver av akkumuleringsanord-

ningene akkumulerer den tidsperiode som faller innenfor på forhånd innstilte grenser.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en innretning for utførelse av den angitte fremgangsmåte, hvilken innretning er kjennetegnet ved en ultrasonisk svinger, en sender-mottaker som er.koplet til svingeren for å energisere denne for å frembringe en ultralydpuls og motta eventuelle returnerende ekkoer, en husanordning for svingeren, hvilken husanordning kan tilpasses til å understøtte svingeren inne i det rørformede element for å rette en stråle av ultralydenergi i lengderetningen i det rørformede element, et akustisk speil som er dreibart montert på huset for rotasjon om en akse som er parallell med aksen for det rørformede element og har en reflekterende flate som er skråttstilt i en vinkel med den nevnte akse for å lede ultralydenergien mot det rørformede elements vegg, en roterende anordning som er koplet til det nevnte speil, en vannstrømdirigerende. anordning som er montert på huset for å frembringe vannkopling mellom svingeren, speilet og det rørformede element, en anordning for måling av medgått tid, hvilken tidmålende anordning er koplet til sender-mottakeren og innrettet til å måle tiden mellom ekkoene fra de indre og ytre vegger av det rørformede element, og en akkumulerende anordning som er koplet til den tidmålende anordning for å akkumulere de målte tider som faller innenfor en rekke forutbestemte maksimums- og minimums-tidsperioder.

Den ultrasoniske svinger frembringer ultralyd-bølger som rettes mot det rørformede elements vegger ved hjelp av et roterende akustisk speil som har en hellende flate. En sender-mottaker er anordnet for energisering av ultralydsvingeren for å frembringe ultralydbølgende og motta de returnerende ekkoer. Tidsintervallet mellom ekkoet fra den indre og den ytre overflate av det rørformede element måles, f.eks. ved hjelp av digitale anordninger.

De digitale målinger blir deretter analysert for å bestemme hvilke av målingene som faller innenfor valgte tidsperioder. De digitale målinger som faller innenfor hver av de valgte tidsperioder, kan akkumuleres på en digital fremvisnings-eller indikatoranordning. Dette tillater operatøren å inspisere den digitale indikatoranordning for å bestemme tykkelsen, av de forskjellige partier av det rørformede elements vegg. En alvorlig korrosjon eller fortynning av rørveggen vil bli indikert ved akkumuleringen av et antall målinger som er forskjellige fra den gjennomsnittlige tidsmåling.

I tillegg til akkumulering av tidsmålingene

i en rekke valgte tidsintervaller, kan disse fremvises i form av et histogram. Dette vil forsyne operatøren med både en lettvint undersøkt fremvisning og med permanente registreringer av målingene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser proben eller•føleren i tverrsnitt mens den elektroniske krets er vist i blokkdiagram-form, fig. 2 er en rekke bølgeformer som viser formen på signalet på forskjellige steder i krets-anordhingen, og fig. 3 viser et histogram av målingene som er gjort med instrumentet, sammenliknet med de målinger som er gjort med et mikrometer.

Idet det nå henvises til fig. 1, er det på venstre side vist en probe eller en føler som kan innføres i et rørformet element for å måle veggtykkelsen. Føleren kombinerer en ultrasonisk omformer eller svinger 10 og et roterende speil 11 med en flate 12 som er skråttstilt en vinkel på ca. 45° i forhold til svingerens akse. Det roterende speil retter ulatralydenergien normalt på det rørfor-. mede elements vegg og dirigerer de returnerende ekkoer til svingeren. Speilet 11 er montert i den ene ende av en vann-turbinrotor 14. Turbinrotoren er forsynt med to aksialt for-løpende armer 13 som understøtter det roterende speil ved dens nedre ende, og en rekke strålehull 24 som danner tur-binen ved den øvre ende. Turbinrotoren er roterbart under-støttet på en turbinstator 15 ved hjelp av to lagre 16 og 17. Det er sørget for anordninger for innføring av vann i et hulrom 27 som omgir lageret 17, slik at det kan strømme ut av strålehullene 24 for å rotere rotoren .18. Turbin- og svingermontasjen er understøttet på enden av et rør 20

som kan være et stivt, rørformet element som benyttes for innføring av føleren i det rørformede element som skal undersøkes. Sentreringsanordninger 21 og 23 er anordnet på det rørformede element 20 for å sentrere føleren i det rørformede element. En strømdirigerende anordning, f.eks.

to gummifordemninger 26, er anordnet på turbinstatoren for å isolere følerelementets nedre ende fra den øvre ende og bringe vannet som strømmer ut av strålehullene 24, til å strømme nedover. Dette sikrer at det rørformede element vil bli fylt av vann og tilveiebringe god akustisk kopling mellom svingeren 10 og det rørformede element som undersøkes. Svingeren er koplet til resten av systemet ved hjelp av en koaksial-kabel 25 som strekker seg gjennom røret 20.

Svingeren er koplet til en sender/mottaker

30 som genererer en puls for energisering av svingeren og deretter mottar de returnerende signaler. Ved den forelig-gende anvendelse hvor proben er konstruert for å måle tykkelsen av veggen av det rørformede element, vil mottakeren motta to eller flere ekkoer, ett fra veggens indre overflate

f X" ci

og etteller flere veggens ytre overflate. Sender-mottakeren 30 og svingeren 10 kan være kommersielt tilgjengelige en-heter, f.eks. en modell som produseres av Panametrics Incor-porated of Waltham, Massachusetts. Signalet fra mottakeren forsterkes av en forsterker 31 og tilføres til en helbølge-detektor 32. Forsterkeren 31 bør bære begrenset for å hindre at den går i metning når ekkoer med stor amplitude mottas. Helbølgedetektoren mottar de to alternerende ekkosignaler fra mottakeren og omformer disse til et par ensrettede pulser. Helbølgedetektoren kan omfatte en radiofrekvenstransformator, en diodebro og en integrert krets. Helbølgedetektoren vil effektivt separere ekkoene ogfrembringe to distinkte signaler. Pulsene forsterkes ved hjelp av en forsterker 33

og benyttes til å aktivere en port 34 for å frembringe en eneste firkantbølgepuls hvis forkant svarer til det første

ekko og hvis bakre kant svarer til det andre ekko. Et ytter-ligere ekko som ankommer etter de to første, vil bli av-vist. Pulsen fra porten 34 benyttes til å starte og stoppe ehdigital teller 35 som teller pulser fra en klokkekilde 36. Intervallet mellom de .første to ekkoer omformes således til en digital tidsmåling.

Ved slutten av hver måleperiode inneholder telleren 35 et antall tellinger som er proporsjonale med veggtykkelsen med fratrekk av stopp/start-feilen. Hver indikator-tellerhukommelse 42 har et forhåndstildelt tykkelsesområde som svarer til et område av tellinger i telleren 35. En fordelingsanalysator eller port 40 styrer en puls for å øke tellerhukommelsen 4 2 som svarer til den forhåndstildelte blokk av tellinger i telleren 35. Antall tellinger i hver teller indikeres i lys for operatøren.

Hvert verdiområde svarer til og er tildelt et tykkelsesområde for det rørveggmateriale som måles. Ved avlesning av telleren kan således en operatør se hvor ofte proben eller føleren har målt en vegg hvis tykkelse var innenfor det tykkelsesområde som- svarer til denne teller. Som vist på fig. 1, benytter det viste instrument tyve kanaler 41

og tyve indikatorer 42 som representerer tyve tilstøtende, tykkelsesverdiområder, idet en 21,tellerindikator 43 benyttes til å akkumulere feilene som svarer til de til-feller i hvilke svingeren ikke lykkes i å motta begge returnerende ekkoer. En 22.tellerindikator 44 benyttes til å akkumulere summen av antall målinger.

På fig. 2 er vist bølgeformer som frembringes

i forskjellige deler av den elektroniske krets. Spesielt illustrerer bølgeformen 50 de to ekkoer som frembringes av mottakeren og mottas av forsterkeren 31. Signalet 52 illustrerer de likerettede signaler idet den fremre kant av hver av pulsene svarer til starten av det første hhv. andre ekko. Bølgeformen 53 svarer til den puls som frembringes av portkretsen 34 og som benyttes til å styre ope-rasjonen av den digitale teller 35.

De data som akkumuleres i de forskjellige tellerhukommelser i distribusjonsanalysatoren 40, kan fremvises i form av et histogram som vist på fig. 3. De tyve kanaler er vist i bunnen av diagrammet, mens den tilsvarende veggtykkelse i mm er vist ved toppen. Den venstre kant illustrerer den prosent av individuelle målinger som akkumuleres i hver av de individuelle tellere. Som vist, svarer feilsignalet 60 til en liten prosent av de totale målinger, mens majoriteten av målingene 61 og 62 faller innenfor de to områder ^som svarer til detrettende og fjortende tellere. Den del av de grafiske fremstillinger 63 og 64 som fremkommer over de grafiske fremstillinger 61 og 62, illustrerer stør-relsen av de mikrometermålinger som er utført på det samme rørformede element i hvilken ulatralydanordningen benyttes. Selv om ultralydmålingene var spredt over et noe bredere område av veggtykkelser enn mikrometerområdemålingene, målte de ikke noen meget redusert veggtykkelse eller andre abonormiteter. Av den grafiske fremstilling vil man videre slutte at den gjennomsnittlige veggtykkelse av det rørfor-mede element lå mellom 2,6 og 2,9 mm.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved ultralydmåling av veggtykkelsen av et rørformet element, karakterisert ved gjentatt generering av en ultralydpuls inne i det nevnte element, dirigering av de nevnte pulser i en retning normalt på elementets vegg, detektering av de returnerende to ekkoer for hver av de nevnte' pulser, måling av tidsperioden mellom det første og andre ekko fra henholdsvis den indre og den ytre vegg av elementet, og akkumulering av de nevnte målte tidsperioder i en rekke akkumuleringsanordninger, idet hver av akkumuleringsan-ordningef te akkumulerer de tidsperioder som faller innenfor på forhånd innstilte grenser.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de på forhånd innstilte grenser for hver akkumuleringsanordning svarer til utvalgte veggtykkel- sesområder for elementet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved generering av en portpuls av hvilken den fremre kant svarer til starten av det første ekko og den bakre kant svarer til starten av det andre ekko, generering av en rekke klokkepulser og overføring av klokkepulsene til en telleranordning under varigheten av den nevnte portpuls, hvilken telleranordning således frembringer et mål for tidsperioden.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at de nevnte akkumulerte tidsperioder fremvises i form av et histogram.

5. r Innretning for måling av veggtykkelsen av et rørformet element i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved en ultrasonisk svinger, en sender-mottaker som er koplet til svingeren for å energisere denne for å frembringe en ultralydpuls og motta eventuelle returnerende ekkoer, en husanordning for svingeren, hvilken husanordning kan tilpasses til å understøtte svingeren inne i det rørformede element for å rette en stråle av ultralydenergi i lengderetningen i det rørformede element, et akustisk speil som er dreibart montert på huset for rotasjon om en akse som er parallell med aksen for det rø rformede element og har en reflekterende flate som er skråttstilt i en vinkel med den nevnte akse for å lede ultralydenergien mot det rørformede elements vegg, en roterende anordning som er koplet til det nevnte speil, en vannstrømdirigerende anordning som er montert på huset for å frembringe vannkopling mellom svingeren, speilet og det rørformede element, en anordning for måling av medgått tid, hvilken tidmålende anordning er koplet til sender-mottakeren og innrettet til å måle tiden mellom ekkoene fra de indre og ytre vegger av det rørformede element, og en akkumulerende anordning som er koplet til den tidmålende anordning for- å akkumulere de målte tider som faller innenfor en rekke forutbestemte maksimums- og minimums-tidsperioder.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at den akkumulerende anordning omfatter et antall tellerhukommelser, idet en tellerhukommelse er tildelt til hver tidsperiode.

7. Innretning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert , ved at anordningen for måling av medgått tid omfatter en portanordning som er koplet til sender-mottakeren, idet portanordningen åpnes ved mottakelse av det første ekko og lukkes ved mottakelse av det andre ekko for å generere en portpuls, en klokkeanordning for generering av en rekke klokkepulser, og en digital telleranordning, idet portanordningen er koplet ""både klokkeanordningen og telleranordningen for å tilfø re klokkepulser til telleranordningen under varigheten av den nevnte portpuls.

8. Innretning ifølge ett av kravene 5-7, karakterisert ved at den-akkumulerende anordning omfatter en digital indikatoranordning.