RU138088U1

RU138088U1 - MAGNETIC INDUCTION DEFECTOSCOPE FOR DETECTING LONGITUDINAL DEFECTS OF FERROMAGNETIC PIPES

Info

Publication number: RU138088U1
Application number: RU2013150469/28U
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Калинин; Вячеслав Михайлович Малов; Лев Юрьевич Вьюшков
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Нефтетрубосервис"
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, один из которых установлен до, а второй после сканирующего устройства по отношению к направлению движения трубы, и систему передачи данных, отличающийся тем, что он дополнительно включает линейный измеритель расстояний, размещенный до сканирующего устройства после первого оптического датчика.A magnetic induction flaw detector for detecting longitudinal defects in ferromagnetic pipes, including a step-down transformer, a power supply, a computer unit, a scanning device, two optical sensors, one of which is installed before and the second after the scanning device with respect to the direction of movement of the pipe, and a data transmission system that differs in that it further includes a linear distance meter located to the scanning device after the first optical sensor.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля магнитоиндукционным методом и предназначена для обнаружения продольных дефектов любых ферромагнитных труб, в том числе, труб нефтяного сортамента, в частности, насосно-компрессорных.The utility model relates to the field of non-destructive testing using the magnetic induction method and is designed to detect longitudinal defects of any ferromagnetic pipes, including oil grade pipes, in particular tubing.

Известны дефектоскопы для обнаружения дефектов ферромагнитных труб ультразвуковым, магнитоиндукционным, ультразвуковым, вихретоковым, акустико-эмиссионным и другими методами (RU 2257571 C1, EP 1769239 B1, DE 10125310 A1, RU 2063024 C1, RU 2370762 C2, RU 2387983 C1, RU 2279671 C1, RU 2351925 C1).Flaw detectors are known for detecting defects in ferromagnetic pipes by ultrasonic, magnetic induction, ultrasonic, eddy current, acoustic emission and other methods (RU 2257571 C1, EP 1769239 B1, DE 10125310 A1, RU 2063024 C1, RU 2370762 C2, RU 2387983 C1, RU 2279671 C1, RU RU 2351925 C1).

Недостатком известных дефектоскопов является невысокая точность определения координат дефектов, а также недостаточная долговечность устройства, вызванная следующим.A disadvantage of the known flaw detectors is the low accuracy of determining the coordinates of defects, as well as the insufficient durability of the device, caused by the following.

Поскольку контролю подвергаются трубы, часто имеющие кривизну, проходившие эксплуатацию в агрессивной среде; их поверхность имеет неровности, слой окалины, грязи, ржавчины. Такие трубы разрушают преобразователи, действуют на их поверхность как наждачная бумага, что приводит к необходимости частой замены преобразователей.Since pipes, often having curvature, which have been operated in an aggressive environment, are subjected to control; their surface has irregularities, a layer of scale, dirt, and rust. Such pipes destroy the transducers, act on their surface like sandpaper, which leads to the need for frequent replacement of the transducers.

Указанный недостаток частично устранен в известной установке «Буран 5000» (http://uran-ntd.ru/products#prpinc) путем использования сменных защитных пластин. Преобразователи вместе с защитными пластинами, которые изготовлены из немагнитного или слабомагнитного материала, в начале прохода сажаются на трубу. Однако образующийся зазор является недостаточным, и сами защитные пластины также требуют частой замены.This drawback was partially eliminated in the well-known installation "Buran 5000" (http://uran-ntd.ru/products#prpinc) through the use of interchangeable protective plates. The transducers, together with protective plates, which are made of non-magnetic or weakly magnetic material, are mounted on the pipe at the beginning of the passage. However, the resulting gap is insufficient, and the protective plates themselves also require frequent replacement.

Кроме того, труба в силу различных причин, движется по рольгангу с различной скоростью, что снижает точность определения координат дефектов трубы.In addition, the pipe, for various reasons, moves along the roller table at different speeds, which reduces the accuracy of determining the coordinates of pipe defects.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известный магнитоиндукционный дефектоскоп МИД - HT2Р для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, один из которых установлен до, а второй после сканирующего устройства по отношению к направлению движения трубы, и систему передачи данных (http://www.mvshared.ru/slide/210319/, 2013).Closest to the proposed utility model is the well-known magnetic induction flaw detector MID - HT2P for detecting longitudinal defects in ferromagnetic pipes, including a step-down transformer, power supply, computer unit, scanning device, two optical sensors, one of which is installed before and the second after the scanning device in relation to the direction of movement of the pipe, and a data transmission system (http://www.mvshared.ru/slide/210319/, 2013).

Дефектоскоп МИД - HT2Р не содержит защитных пластин. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе в дефектоскопе МИД - HT2Р для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные призмы из электротехнической стали. Таким образом магнитная система дефектоскопа МИД - HT2Р позволяет увеличить расстояние между поверхностью двух преобразователей и наружной поверхностью трубы: расстояние между внутренней поверхностью призмы и поверхностью трубы составляет 8 мм, а расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы - 9 мм. Тем самым преобразователи защищены от удара кривой трубы. В этом случае удар кривой трубы принимают призмы. Таким образом, в дефектоскопе МИД - HT2Р устранен недостаток, касающийся необходимости частой замены преобразователей или защитных пластин. Недостатком дефектоскопа МИД - HT2Р является невысокая точность определения координат дефектов, поскольку труба, в силу различных причин, движется по рольгангу с различной скоростью.The MID - HT2P flaw detector does not contain protective plates. For the concentration of magnetic flux in a controlled pipe in a MID - HT2P flaw detector, for each pipe diameter two interchangeable prisms made of electrical steel are provided. Thus, the magnetic system of the MID - HT2P flaw detector allows you to increase the distance between the surface of two transducers and the outer surface of the pipe: the distance between the inner surface of the prism and the pipe surface is 8 mm, and the distance between the surface of the transducer and the pipe surface is 9 mm. Thus, the transducers are protected against the impact of a pipe curve. In this case, the prisms take the curve of the pipe. Thus, the defectoscope MID - HT2P eliminated the disadvantage regarding the need for frequent replacement of transducers or protective plates. The disadvantage of the MID - HT2P flaw detector is the low accuracy of determining the coordinates of defects, because the pipe, for various reasons, moves along the roller table at different speeds.

Технической задачей, решаемой при создании полезной модели, является разработка магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, лишенного указанного недостатка.The technical problem to be solved when creating a utility model is the development of a magnetic induction flaw detector to detect longitudinal defects of ferromagnetic pipes, devoid of this drawback.

Технический результат полезной модели состоит в повышении точности определения координат дефектов.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of determining the coordinates of defects.

Указанный технический результат достигается тем, что магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, один из которых установлен до, а второй после сканирующего устройства по отношению к направлению движения трубы, и систему передачи данных, дополнительно включает линейный измеритель расстояний (ЛИР), размещенный до сканирующего устройства после первого оптического датчика.The indicated technical result is achieved in that a magnetic induction flaw detector for detecting longitudinal defects of ferromagnetic pipes, including a step-down transformer, a power supply unit, a computer unit, a scanning device, two optical sensors, one of which is installed before and the second after the scanning device with respect to the direction of movement of the pipe , and the data transmission system, further includes a linear distance meter (LIR), placed before the scanning device after the first optical sensor.

Конструкция предлагаемого магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб повторяет конструкцию известного дефектоскопа МИД - HT2Р (http://www.mvshared.ru/slide/2103191, 2013). Система передачи данных может быть выполнена в виде системы передачи аналоговых сигналов через два воздушных трансформатора посредством амплитудной модуляции. Сканирующее устройство установлено в линии контроля труб. Несущей конструкцией сканирующего устройства является сварная станина, в которой подвижно закреплен ротор. Вращение ротора обеспечивается электродвигателем, закрепленным на станине. В роторе сканирующего устройства размещены два преобразователя, которые располагаются таким образом, чтобы при вращении ротора охватить по периметру всю поверхность трубы. Каждый преобразователь содержит катушку индуктивности, обеспечивающую преобразование магнитного поля рассеяния продольных дефектов трубы в электрические сигналы. Преобразователи подключены к двухканальному предварительному усилителю-модулятору, установленному на фланце ротора. Питание усилителя-модулятора осуществляется модулем питания и синхронизации, который преобразует постоянное напряжение, снимаемое с катушек намагничивания в напряжение, необходимое для питания электронных узлов ротора. Одновременно модуль питания и синхронизации вырабатывает несущую частоту. Конструктивно модуль питания и синхронизации имеет те же габариты, что и модуль двухканального предварительного усилителя-модулятора. Предварительный усилитель-модулятор выполняет усиление сигналов, вызванных дефектами, и модуляцию этими сигналами несущей частоты 100 кГц. Затем модулированные сигналы через два воздушных трансформатора, каждый из которых состоит из роторной и статорной катушек, передаются на обработку в компьютерный блок. Система намагничивания трубы включает в себя две катушки намагничивания, установленные в роторе сканирующего устройства, источник питания катушек намагничивания, установленный в силовом шкафу и соединительные кабели. Выходной постоянный ток источника питания через кабель и щеточный механизм сканирующего устройства поступает на катушки намагничивания. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные призмы из электротехнической стали. Расстояние между внутренней поверхностью призмы и поверхностью трубы составляет 8 мм, расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы - 9 мм. Зазор между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы устанавливается путем передвижения штока, на котором установлен преобразователь, внутри полости кронштейна. Положение преобразователя фиксируется винтом. В линии рольганга до и после сканирующего устройства установлены два оптических датчика. Датчики служат для управления программой контроля трубы и вычисления координат дефектов. Зная длину стандартного образца или трубы для калибровки и расстояние между датчиками, вычисляют среднюю скорость движения трубы по рольгангу. Каждый из оптических датчиков состоит из передатчика и приемника инфракрасного излучения. Передатчик и приемник устанавливаются на одной линии, причем труба при движении перекрывает луч света, излучаемого передатчиком. Компьютерный блок может быть выполнен в корпусе промышленного компьютера IPC-610, на объединительной плате которого, помимо платы процессора, установлены блок обработки сигналов, блок оптической развязки и плата аналого-цифрового преобразователя (АПЦ). Компьютерный блок размещен в пульте оператора. Блок обработки сигналов выполняет усиление и демодуляцию сигналов, полученных от сканирующего устройства, и передает их в АЦП для последующей цифровой обработки. Блок оптической развязки принимает сигналы от двух приемников инфракрасного излучения и вырабатывает четырехступенчатый аналоговый сигнал, который подается по отдельному каналу на вход платы АЦП. Плата процессора производит обработку полученных сигналов и выдает результаты на экран монитора.The design of the proposed magnetic induction flaw detector for detecting longitudinal defects of ferromagnetic pipes follows the design of the well-known MID flaw detector - HT2P (http://www.mvshared.ru/slide/2103191, 2013). The data transmission system can be made in the form of a system for transmitting analog signals through two air transformers by means of amplitude modulation. The scanning device is installed in the pipe control line. The supporting structure of the scanning device is a welded bed in which the rotor is movably fixed. The rotation of the rotor is provided by an electric motor mounted on a bed. Two transducers are placed in the rotor of the scanning device, which are located in such a way as to cover the entire surface of the pipe around the perimeter during rotation of the rotor. Each converter contains an inductor that converts the magnetic field of the scattering of longitudinal pipe defects into electrical signals. The converters are connected to a two-channel pre-amplifier-modulator mounted on the rotor flange. The power of the amplifier-modulator is provided by the power and synchronization module, which converts the constant voltage removed from the magnetizing coils into the voltage necessary to power the electronic components of the rotor. At the same time, the power and synchronization module generates a carrier frequency. Structurally, the power and synchronization module has the same dimensions as the module of the two-channel pre-amplifier-modulator. A preamplifier-modulator amplifies signals caused by defects and modulates these signals with a carrier frequency of 100 kHz. Then, the modulated signals through two air transformers, each of which consists of rotor and stator coils, are transmitted for processing to a computer unit. The pipe magnetization system includes two magnetization coils installed in the rotor of the scanning device, a magnetization coil power supply installed in the power cabinet and connecting cables. The output direct current of the power source through the cable and the brush mechanism of the scanning device is supplied to the magnetization coils. For the concentration of magnetic flux in a controlled pipe, for each pipe diameter, two interchangeable prisms of electrical steel are provided. The distance between the inner surface of the prism and the surface of the pipe is 8 mm, the distance between the surface of the transducer and the surface of the pipe is 9 mm. The gap between the surface of the transducer and the surface of the pipe is established by moving the rod on which the transducer is mounted inside the cavity of the bracket. The position of the transmitter is fixed with a screw. In the line of the roller table before and after the scanning device, two optical sensors are installed. Sensors are used to control the pipe control program and calculate the coordinates of defects. Knowing the length of the standard sample or pipe for calibration and the distance between the sensors, calculate the average speed of the pipe along the live table. Each of the optical sensors consists of a transmitter and a receiver of infrared radiation. The transmitter and receiver are installed on the same line, and the pipe during movement blocks the beam of light emitted by the transmitter. The computer unit can be made in the IPC-610 industrial computer case, on the backplane of which, in addition to the processor board, a signal processing unit, an optical isolation unit and an analog-to-digital converter (ALC) board are installed. The computer unit is located in the operator console. The signal processing unit amplifies and demodulates the signals received from the scanning device and transfers them to the ADC for subsequent digital processing. The optical isolation unit receives signals from two infrared receivers and generates a four-stage analog signal, which is fed through a separate channel to the input of the ADC board. The processor board processes the received signals and displays the results on the monitor screen.

Предлагаемый магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, в отличие от дефектоскопа МИД - HT2Р, дополнительно снабжен ЛИР. ЛИР установлен на прижимном ролике в линии рольганга после первого оптических датчика перед сканирующем устройством. Ось ЛИР жестко связана с осью прижимного ролика через муфту. ЛИР осуществляет преобразование измеряемого перемещения в последовательность прямоугольных электрических сигналов. Количество прямоугольных электрических сигналов прямо пропорционально пройденного трубой расстояния. Прямоугольные сигналы от ЛИР вместе сигналами от двух приемников инфракрасного излучения подаются на входы блока оптической развязки. Таким образом, включение в конструкцию дефектоскопа ЛИР позволяет повысить точность определения координат дефектов в условиях движения контролируемой трубы с изменяющейся скоростью.The proposed magnetic induction flaw detector for detecting longitudinal defects of ferromagnetic pipes, in contrast to the MID - HT2P flaw detector, is additionally equipped with LIR. LIR is installed on the pinch roller in the line of the roller table after the first optical sensor in front of the scanning device. The LIR axis is rigidly connected to the axis of the pinch roller through the coupling. LIR converts the measured movement into a sequence of rectangular electrical signals. The number of rectangular electrical signals is directly proportional to the distance traveled by the pipe. Rectangular signals from LIR together with signals from two infrared radiation receivers are fed to the inputs of the optical isolation unit. Thus, the inclusion of LIR in the design of the flaw detector makes it possible to increase the accuracy of determining the coordinates of defects under the conditions of movement of a controlled pipe with a varying speed.

Claims

A magnetic induction flaw detector for detecting longitudinal defects in ferromagnetic pipes, including a step-down transformer, a power supply, a computer unit, a scanning device, two optical sensors, one of which is installed before and the second after the scanning device with respect to the direction of movement of the pipe, and a data transmission system that differs in that it further includes a linear distance meter located to the scanning device after the first optical sensor.