RU141521U1 - Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных - Google Patents
Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных Download PDFInfo
- Publication number
- RU141521U1 RU141521U1 RU2013135543/02U RU2013135543U RU141521U1 RU 141521 U1 RU141521 U1 RU 141521U1 RU 2013135543/02 U RU2013135543/02 U RU 2013135543/02U RU 2013135543 U RU2013135543 U RU 2013135543U RU 141521 U1 RU141521 U1 RU 141521U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- measuring
- combined sensor
- inductors
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
1. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием, содержащая блоки датчиков комбинированные, расположенные на кольце, охватывающем всю окружность трубы, отличающаяся тем, что блоки датчиков комбинированные установлены на цилиндрическом магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью кольца подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода, при этом один блок датчиков комбинированный состоит из вихретоковых датчиков, датчиков Холла для измерения поперечной составляющей индукции магнитного поля и датчиков Холла для измерения продольной составляющей магнитного поля, причем каждый вихретоковый датчик состоит из двух катушек индуктивности, объединенных в модуль и расположенных соосно, одна над другой, при этом одна из катушек индуктивности является эталонной, так как помещена в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному полю.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что катушки индуктивности выполнены в печатном исполнении, и для обеспечения электромагнитной связи катушек с поверхностью трубопровода комбинированный блок датчиков содержит защитную неферромагнитную пластину, в которой выполнены отверстия, закрытые керамическими вставками.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что катушки индуктивности включены в два последовательных контура, образующие мост, соединенный с генератором высокой частоты, при этом упомянутые контуры выполнены с возможностью настройки резонанса ниже частоты возбуждения генератора.
Description
Полезная модель относится к области магнитной дефектоскопии, к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов и касается магнитной измерительной системы внутритрубного дефектоскопа.
Известен комбинированный магнитный дефектоскоп с продольным намагничиванием (pipeline inspection apparatus) патент GB 2376077 А (ЗАО «НГКС») дата публикации 26.12.2000), где функции: выявления дефектов по полю рассеяния, возникшему в месте их расположения; определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы; индикация искажений геометрии внутренней стенки трубы, связанной с вмятинами, поперечными швами и др., выполняются двумя кольцами с блоками датчиков, расположенных на отдельных секциях, соединенных при помощи карданового подвеса. Основным недостатком данной модели является то, что кольца с блоками датчиков размещены на разных секциях дефектоскопа, соединенных кардановым соединением, что приводит к погрешности измерения геометрии дефектов.
Наиболее близким прототипом заявленной полезной модели является магнитный дефектоскоп компании «ROSEN», описанный Markus Brors & Thomas Beuker в презентации «Combined In-Line Inspection in the Context of Pipeline Integrity» 22-September-2011, в котором определение искажений геометрии внутренней стенки трубы и определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы производится двумя кольцами с блоками датчиков, каждое из которых расположено на отдельной секции, соединенных при помощи карданового соединения. Работа датчика основана на принципе возбуждения вихревых токов в стенке трубы. Искажения геометрии внутренней стенки и внутренние дефекты приводят к изменению распределения вихревых токов, которое регистрируется приемной катушкой. Внешние дефекты на работу датчика влияния не оказывают, так как вихревые токи сосредоточены в области вблизи скин-слоя, а поле намагничивания стенки трубы практически отсутствует. От типа дефекта «внутренний/внешний» - зависит алгоритм определения размеров дефекта программами постобработки данным. Основным недостатком прототипа является то, что кольцо с блоками датчиков Холла и кольцо с блоками из вихретоковых датчиков размещены на разных секциях дефектоскопа, соединенных кардановым соединением, что приводит к погрешности измерения геометрии дефектов.
Цель полезной модели - увеличить надежность прохождения дефектоскопа по трубам со сложной геометрией за счет уменьшения количества секций, уменьшить погрешность измерения геометрии дефектов и уменьшить себестоимость модели.
Технический результат получен за счет того, что два кольца с датчиками, расположенные на разных секциях дефектоскопа и соединенные кардановым соединением, объединены в одно кольцо с блоками датчиков комбинированных, которые установлены на магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток в стенку трубы (фиг. 1б). В одном блоке датчиков комбинированных совмещены следующие функции: измерение магнитного поля рассеяния дефектов; определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы; индикации искажений геометрии внутренней стенки. За счет уменьшения материалоемкости уменьшилась себестоимость изготовления дефектоскопа, объединение секций позволило устранить погрешности измерения, связанные с люфтом карданового соединения, уменьшение габаритов дефектоскопа позволило увеличить надежность прохождения трубопровода с поворотами.
На фиг. 1а изображен прототип магнитной измерительной системы, состоящий из двух секций, соединенных кардановым соединением;
На фиг. 1б изображена заявляемая магнитная измерительная система, состоящая из одной секции, с комбинированными блоками датчиков;
На фиг. 2 представлена функциональная схема, поясняющая работу комбинированного блока датчиков;
На фиг. 3 показаны вид блоков датчиков комбинированных со стороны стенки трубы и разрез по радиальной плоскости трубы;
На фиг. 4 изображен модуль катушек индуктивности вихретокового датчика блоков датчиков комбинированных в разрезе.
На фиг. 1б приняты следующие обозначения:
1 - кольцо из блоков датчиков комбинированных;
2 - элементы, передающие магнитный поток от магнитов к стенке трубы.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
1 - катушки индуктивности;
2 - фазовые детекторы;
3 - генератор высокой частоты;
4 - дифференциальный усилитель;
5 - микросхема мультиплексора в функциональном представлении;
6 - аналого-цифровой преобразователь;
7 - преобразователь кода;
8 - датчики Холла, измеряющие поперечную составляющую индукции магнитного поля;
9 - датчики Холла, измеряющие продольную составляющую индукции магнитного поля.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:
1 - заливка компаундом;
2 - керамические вставки;
3 - датчики Холла, измеряющие продольную составляющую индукции магнитного поля;
4 - датчики Холла, измеряющие поперечную составляющую индукции магнитного поля;
5 - защитная неферромагнитная пластина, покрытая слоем износоустойчивого материала;
6 - плата;
7 - модуль катушек индуктивности.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:
1 - заливка компаундом;
2 - керамическая вставка;
3 - модуль катушек индуктивности вихретокового датчика блоков датчиков комбинированных;
4 - катушки индуктивности;
5 - защитная неферромагнитная пластина;
6 - плата;
7 - экранированный отсек, в котором размещена эталонная катушка индуктивности,
8 - исследуемая труба;
9 - обнаруживаемый дефект.
Заявленная магнитная измерительная система на основе блоков датчиков комбинированных состоит из цилиндрического магнитопровода, на котором между двумя кольцами магнитов противоположной полярности с помощью подвижных кронштейнов закреплено кольцо с блоками датчиков комбинированных 1 (фиг. 1б), равномерно распределенных по длине окружности кольца. Магнитный поток от магнитов к стенке трубы передается при помощи элементов 2 (фиг. 1б).
В заявленной магнитной измерительной системе для дефектоскопов один блок датчиков комбинированный (фиг. 2) совмещает в себе функции: измерение магнитного поля рассеяния дефектов, возникающего в зоне их расположения; определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы; индикация искажений геометрии внутренней стенки трубы. Вихретоковый датчик состоит из двух катушек индуктивности 1 (фиг. 2), объединенных в модуле 3 (фиг. 4), расположенных соосно, одна над другой. Катушки являются элементами моста, который подключен к генератору высокой частоты 3 (фиг. 2). Напряжение с моста подается на фазовые детекторы 2 (фиг. 2), с детекторов - на дифференциальный усилитель 4 (фиг. 2). Аналогично построены еще два вихретоковых канала блоков датчиков комбинированных. При помощи мультиплексора 5 (фиг. 2) сигналы с разных вихретоковых каналов последовательно подаются на аналого-цифровой преобразователь 6 (фиг. 2). На аналого-цифровой преобразователь также последовательно коммутируются сигналы датчиков Холла 8 (фиг. 2), измеряющих поперечную составляющую индукции магнитного поля, и датчиков Холла 9 (фиг. 2), измеряющих продольную составляющую индукции магнитного поля. С выхода аналого-цифрового преобразователя параллельный цифровой код преобразуется в последовательный преобразователем 7 (фиг. 2). С выхода преобразователя цифровой сигнал по кабелю поступает на блок мультиплексора, который объединяет цифровые потоки с группы блоков датчиков комбинированных. Затем с блоков мультиплексоров цифровой сигнал поступает в блок бортовой аппаратуры, где записывается на цифровой носитель. При изменении расстояния от катушки индуктивности 1 L1 (фиг. 2) до поверхности трубы, связанном с внутренним дефектом, прохождением вмятины или другим искажениям геометрии внутренней поверхности трубы, изменяется индуктивность катушки L1, что приводит к нарушению баланса моста и появлению сигнала на выходе дифференциального усилителя. Изменение индуктивности связано с возникновением вихревых токов на внутренней поверхности трубы, которые изменяют электромагнитный поток через катушку. Катушка индуктивности 1 L2 (фиг. 2) является эталонной, так как по электромагнитному полю она изолирована от внешней среды.
Отличительные особенности заявленной магнитной измерительной системы: во-первых, вихретоковые датчики, входящие в состав блока датчиков комбинированных, располагаются в области сильного магнитного поля магнитной системы (более 6 кА/м), которое обеспечивает намагничивание участка трубы между щетками до состояния технического насыщения, поэтому вихретоковые датчики, предназначенные для обнаружения только внутренних дефектов, становятся чувствительными и к внешними дефектам, так как внешние дефекты могут создавать значительное поле рассеяния во внутренней области трубы, которое модулирует толщину скин-слоя «δ», где существуют вихревые токи: , где σ - проводимость материала; f - частота возбуждения; µ - магнитная проницаемость или дифференциальная магнитная проницаемость материала трубы µ=dB/dH. Изменение толщины скин-слоя приводит к изменению индуктивности катушки и формирует ложный сигнал. Для минимизации этого влияния рабочая частота вихретокового датчика выбрана достаточно большой, чтобы толщина скин-слоя для стали составляла всего несколько микрон, что значительно меньше глубины минимального дефекта; во-вторых, для минимизации помех от внешних дефектов введен дополнительный фазовый сдвиг напряжения с катушек вихретокового датчика, который достигается настройкой резонанса последовательных контуров L1C1 и L2C2 моста ниже частоты возбуждения генератора 3. Поэтому помеха от внешнего дефекта и полезный сигнал приобретают разные знаки отклонения, что легко учитывается при обработке пороговым методом; в-третьих, использование эталонной катушки индуктивности 1 L2 (фиг. 2) позволило значительно ослабить воздействие внешней среды: температуры и давления; в-четвертых, для обеспечения электромагнитной связи катушек с поверхностью трубы в защитной неферромагнитной пластине 5 (фиг. 3 и фиг. 4) блока датчиков комбинированного введены отверстия, закрытые керамическими вставками 2 (фиг. 3 и фиг. 4).
Расчеты магнитной системы производились при помощи программного комплекса «ANSYS» относительно скалярного потенциала, расчеты и оптимизация вихретокового датчика на катушках 1 (фиг. 2) методом векторного потенциала для гармонического воздействия.
Конструктивно блок датчиков комбинированный состоит из платы 6 (фиг. 3), на которой размещены микросхемы датчиков Холла 3 (фиг. 3) для измерения продольной составляющей индукции магнитного поля, микросхемы 4 (фиг. 3) для измерения поперечной составляющей, модули печатных катушек индуктивности 7 и другие компоненты схемы. Блок датчиков комбинированный залит компаундом 1. Со стороны датчиков Холла к блоку приклеена защитная неферромагнитная пластина 5 (фиг. 3 и фиг. 4), скользящая по стенке трубы. В пластине имеются три отверстия, закрытые керамическими вставками 2 (фиг. 3 и фиг. 4). Соосно с вставками 2 на плате 6 установлены модули катушек индуктивности 3. Одна из катушек индуктивности 4 (фиг. 4) является эталонной и размещена в экранированном отсеке 7 (фиг. 4). Другая катушка 4 (фиг. 4) является сигнальной и размещена над керамической вставкой 2 (фиг. 4). Ее индуктивность чувствительна к геометрии стенки трубы 9 (фиг. 4) и к внутреннему дефекту 8. Модуль катушек индуктивности залит компаундом (фиг. 4).
Claims (3)
1. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием, содержащая блоки датчиков комбинированные, расположенные на кольце, охватывающем всю окружность трубы, отличающаяся тем, что блоки датчиков комбинированные установлены на цилиндрическом магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью кольца подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода, при этом один блок датчиков комбинированный состоит из вихретоковых датчиков, датчиков Холла для измерения поперечной составляющей индукции магнитного поля и датчиков Холла для измерения продольной составляющей магнитного поля, причем каждый вихретоковый датчик состоит из двух катушек индуктивности, объединенных в модуль и расположенных соосно, одна над другой, при этом одна из катушек индуктивности является эталонной, так как помещена в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному полю.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что катушки индуктивности выполнены в печатном исполнении, и для обеспечения электромагнитной связи катушек с поверхностью трубопровода комбинированный блок датчиков содержит защитную неферромагнитную пластину, в которой выполнены отверстия, закрытые керамическими вставками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135543/02U RU141521U1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135543/02U RU141521U1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU141521U1 true RU141521U1 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=51218491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135543/02U RU141521U1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU141521U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189671U1 (ru) * | 2018-07-20 | 2019-05-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Инокар-Сервис" | Устройство для неразрушающего контроля трубы |
RU2728923C1 (ru) * | 2020-01-09 | 2020-08-03 | Акционерное общество "Виматек" (АО "Виматек") | Способ неразрушающего контроля извлекаемых элементов колонны насосно-компрессорных труб и установка для его осуществления |
RU2772075C1 (ru) * | 2021-06-25 | 2022-05-16 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Внутритрубный многоканальный профилемер с использованием вихретоковых датчиков |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135543/02U patent/RU141521U1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189671U1 (ru) * | 2018-07-20 | 2019-05-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Инокар-Сервис" | Устройство для неразрушающего контроля трубы |
RU2728923C1 (ru) * | 2020-01-09 | 2020-08-03 | Акционерное общество "Виматек" (АО "Виматек") | Способ неразрушающего контроля извлекаемых элементов колонны насосно-компрессорных труб и установка для его осуществления |
RU2772075C1 (ru) * | 2021-06-25 | 2022-05-16 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Внутритрубный многоканальный профилемер с использованием вихретоковых датчиков |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015016742A1 (ru) | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием | |
CN107907455B (zh) | 一种磁感应颗粒检测装置及浓度检测方法 | |
US9983173B2 (en) | Method and device for multi-sensor electromagnetic defectoscopy of well casings | |
GB1513965A (en) | Pipe-inspection apparatus for well bore piping | |
Kim et al. | A new sensitive excitation technique in nondestructive inspection for underground pipelines by using differential coils | |
Kim et al. | Determination scheme for accurate defect depth in underground pipeline inspection by using magnetic flux leakage sensors | |
Deng et al. | A permeability-measuring magnetic flux leakage method for inner surface crack in thick-walled steel pipe | |
RU2542624C1 (ru) | Способ вихретокового контроля медной катанки и устройство для его реализации | |
Singh et al. | Development of magnetic flux leakage technique for examination of steam generator tubes of prototype fast breeder reactor | |
CN103675094A (zh) | 一种无损探伤装置 | |
RU141521U1 (ru) | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных | |
JP2012093095A (ja) | 非破壊検査装置及び非破壊検査方法 | |
KR101746072B1 (ko) | 강자성체 증기발생기 튜브의 비파괴 검사장치 및 그 방법 | |
Kim et al. | Analysis of a defect signal deformations induced by eddy current in RFECT system for pipeline inspection | |
KR20110087477A (ko) | 펄스유도자속을 이용한 배관감육 탐상장치 및 탐상방법 | |
Wang et al. | AC-MFL testing of orthogonal cracks detection of square billet based on the flexible-printed parallel cable magnetizer | |
KR101107757B1 (ko) | 하이브리드 유도 자기 박막 센서를 이용한 복합형 비파괴 검사 장치 | |
Wu et al. | Analysis of the eddy-current effect in the Hi-speed axial MFL testing for steel pipe | |
RU2634366C2 (ru) | Способ магнитной дефектоскопии и устройство для его осуществления | |
CN106404900A (zh) | 一种钢板表面缺陷检测装置 | |
Mirzaei et al. | Thickness evaluation of hollow nonmagnetic cylinders utilizing a motional eddy current | |
CN109884175A (zh) | 一种低频电磁结合磁粉的金属管道探伤装置 | |
CN114764086B (zh) | 基于偏置磁化下涡流检测差动磁导率的管道内检测方法 | |
JP6550873B2 (ja) | 渦流探傷方法 | |
Gan et al. | Numerical simulation on magnetic flux leakage testing of the steel cable at different speed title |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner |