RU2229120C1

RU2229120C1 - Eddy-current flow-type converter to test articles extended longitudinally

Info

Publication number: RU2229120C1
Application number: RU2002128890/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.К. Федосенко (RU); Ю.К. Федосенко; В.И. Гаврилов (RU); В.И. Гаврилов; В.Н. Лаврухин (RU); В.Н. Лаврухин
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: nondestructive inspection of pipes and rolled products. SUBSTANCE: invention is intended for nondestructive testing of pipes and rolled products on production line or at incoming control of engineering plants, pipe control shops of oil and gas companies. Eddy-current flow-type converter is provided with m pairs of measurement windings connected differentially and put on bushing, (m-2) windings of laid-on type are wound on longitudinal ferrite cores and are arranged in pairs of double longitudinal slots with distance d between slots and angular shift of 360/(m-2) between double pairs. Two other differential pairs of measurement windings of through type are dropped in round slots, coaxially with slots of windings of immobile coil, (m-2) pairs of windings of laid-on type are interconnected and are connected to one of pairs of through windings. Second pair of through windings is connected directly to resistor load. EFFECT: enhanced sensitivity and authenticity of test. 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля металлических изделий, например труб и проката.The present invention relates to the field of non-destructive testing of metal products, such as pipes and rolled products.

Известен вихретоковый проходной преобразователь, содержащий возбуждающую и две дифференциально включенные измерительные обмотки [1].Known eddy current transducer containing an exciting and two differentially included measuring windings [1].

Недостатком этого преобразователя является то, что он надежно выявляет короткие дефекты и почти не реагирует на однородные продольные трещины.The disadvantage of this transducer is that it reliably detects short defects and almost does not respond to uniform longitudinal cracks.

Более близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является проходной преобразователь, дополнительно содержащий вращающуюся втулку с размещенными на ней двумя короткозамкнутыми витками, каждый из которых выполнен с петлевым отводом, вытянутым вдоль продольной оси преобразователя [2].A closer technical solution to the proposed invention (prototype) is a feed-through converter, additionally containing a rotating sleeve with two short-circuited turns placed on it, each of which is made with a loop outlet elongated along the longitudinal axis of the converter [2].

Недостатком этого преобразователя является низкая чувствительность к дефектам, что обусловлено весьма малым значением коэффициента взаимоиндукции между вращающимся короткозамкнутым витком с петлевым отводом и статорной измерительной обмоткой. Это, в свою очередь, связано с тем, что основное электромагнитное поле возбуждающей обмотки сосредоточено внутри катушки вблизи токовых витков. В боковых зонах, где расположены короткозамкнутые витки, замыкаются только поля рассеяния, составляющие не более 5-10% основного поля.The disadvantage of this transducer is its low sensitivity to defects, which is due to the very small value of the mutual inductance coefficient between a rotating short-circuited coil with a loop outlet and a stator measuring winding. This, in turn, is due to the fact that the main electromagnetic field of the exciting winding is concentrated inside the coil near the current turns. In the lateral zones, where short-circuited turns are located, only scattering fields that make up no more than 5-10% of the main field are closed.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение чувствительности и достоверности контроля. Этот результат достигается тем, что вихретоковый преобразователь для контроля продольно-протяженных изделий, содержащий неподвижные возбуждающую и две дифференциально включенные измерительные катушки индуктивности и диэлектрическую втулку, установленную коаксиально катушкам индуктивности с возможностью вращения с помощью электродвигателя вокруг своей оси, дополнительно снабжен размещенными на вращающейся втулке m парами дифференциально включенных измерительных обмоток, (m-2) из которых накладного типа намотаны на продольные ферритовые сердечники и размещены в парах сдвоенных продольных пазов с расстоянием d между пазами, где d - диаметр ферритового сердечника, и угловым смещением 360°/(m-2) между сдвоенными парами, а две другие дифференциальные пары обмоток проходного типа размещены в круговых пазах коаксиально пазам обмоток неподвижной катушки, при этом (m-2) пар накладных обмоток соединены между собой параллельно и подключены к одной из пар проходных обмоток, а вторая пара проходных обмоток подключена непосредственно к резисторной нагрузке.The technical result to which the invention is directed is to increase the sensitivity and reliability of control. This result is achieved by the fact that the eddy current transducer for controlling longitudinally extended products, containing a stationary exciting and two differentially connected measuring inductors and a dielectric sleeve mounted coaxially with the inductors with the possibility of rotation with an electric motor around its axis, is additionally equipped with m pairs of differentially connected measuring windings, (m-2) of which the overhead type are wound on longitudinal ferrules core cores and are placed in pairs of double longitudinal grooves with a distance d between the grooves, where d is the diameter of the ferrite core, and an angular displacement of 360 ° / (m-2) between the double pairs, and two other differential pairs of through-type windings are placed coaxially in the circular grooves the grooves of the windings of the fixed coil, while (m-2) pairs of overhead windings are interconnected in parallel and connected to one of the pairs of through windings, and the second pair of through windings is connected directly to the resistor load.

На фиг.1а показана схема преобразователя, на фиг.1б, 1 с - схемы подключения обмоток.On figa shows a diagram of the Converter, on figb, 1 with a connection diagram of the windings.

Преобразователь состоит из статорной 1 и роторной 2 втулок. Роторная втулка 2 приводится во вращение электродвигателем 3. На статорной втулке размещаются возбуждающая 4 и две пары 5 и 6 дифференциально включенных измерительных обмоток. На роторной - две 8 и 9 дифференциальные пары обмоток проходного типа и четыре пары накладных дифференциальных обмоток 7-1; 7-2; 7-3; 7-4 (на фиг. 1a (m-2)=4). Эти обмотки наматываются на продольных ферритовых сердечниках и размещаются в сдвоенных пазах, ось которых направлена вдоль продольной оси преобразователя (фиг.1в). Расстояние между пазами равно d, где d - диаметр ферритового сердечника. Угловое смещение между соседними парами сдвоенных продольных пазов равно

.The converter consists of stator 1 and rotor 2 bushings. The rotor sleeve 2 is driven into rotation by an electric motor 3. On the stator sleeve are placed exciting 4 and two pairs of 5 and 6 differentially connected measuring windings. On the rotor - two 8 and 9 differential pairs of windings of the continuous type and four pairs of overhead differential windings 7-1; 7-2; 7-3; 7-4 (in Fig. 1a (m-2) = 4). These windings are wound on longitudinal ferrite cores and placed in double grooves, the axis of which is directed along the longitudinal axis of the transducer (pigv). The distance between the grooves is d, where d is the diameter of the ferrite core. The angular displacement between adjacent pairs of double longitudinal grooves is

.

При (m-2)=4; φ=90 град.When (m-2) = 4; φ = 90 deg.

Обмотка возбуждения W_B подключается к генератору переменного тока. Накладные пары 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 измерительных обмоток:

соединяются между собой параллельно и подключаются к проходной дифференциальной паре измерительных обмоток

. Обмотки 9

и обмотки 6

образуют вращающийся трансформатор и служат для передачи сигналов накладных преобразователей к статическим катушкам, подключаемым к измерительной схеме. Вторую пару 5 и 8 вращающегося трансформатора образуют проходные обмотки

. При этом сигналы от дефектов формируются в роторной измерительной обмотке

и передаются к статорной обмотке

. Для повышения коэффициента передачи роторная измерительная обмотка 8 подключается к резисторной нагрузке R_H.Field winding W _{B is} connected to an alternator. Overhead pairs 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 measuring windings:

are interconnected in parallel and connected to a differential differential pair of measuring windings

. Winding 9

and winding 6

form a rotating transformer and serve to transmit the signals of overhead converters to static coils connected to the measuring circuit. The

second pair

5 and 8 of the rotating transformer is formed by the through windings

. In this case, signals from defects are formed in the rotor measuring winding

and transmitted to the stator winding

. To increase the transfer coefficient, the rotor measuring winding 8 is connected to the resistor load R _H.

Преобразователь работает следующим образом.The converter operates as follows.

Контролируемое изделие (труба) 10 с длинным (11) и коротким дефектом 12 перемещается внутри проходного преобразователя с заданной поступательной скоростью V. Электромагнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения 4, наводит в трубе вихревые токи, которые в дефектной зоне перераспределяются, обтекая дефект, как зону с бесконечно большим сопротивлением (в сравнении с металлом). Сигналы, наведенные в измерительных обмотках электромагнитным полем перераспределенных вихревых токов, передаются к статору для обработки в измерительной схеме. При этом длинный дефект в проходных обмотках 8 наводит сигнал, близкий к нулю, так как вдоль оси сканирования величина поля почти не изменяется. В то же время, в направлении вращения поле длинного дефекта изменяется достаточно сильно (имеет большой градиент), и поэтому в накладных вращающихся преобразователях наведутся сигналы достаточной для дальнейшей обработки величины. Ферритовые сердечники существенно повышают чувствительность. Этому же способствует их расположение внутри катушки возбуждения вблизи токовых витков, а также горизонтальное положение сердечников (вдоль длины дефекта). Расстояние d между элементами дифференциальных пар 7-1; 7-2; 7-3; 7-4 выбирают малой величины (d=1,8-2,2 мм), что способствует повышению соотношения сигнал/шум, так как именно в таких областях сосредоточено поле дефекта. Сигналы от структурного шума металла трубы за счет дифференцирования измерительной парой обмоток 7 резко уменьшаются, поскольку кривые изменения свойств шума являются более плавными (с меньшим градиентом). Короткие дефекты при достаточно больших скоростях V (требуется для повышения производительности контроля) могут быть пропущены накладными преобразователями. В этих случаях дефекты будут выявлены обмотками 5 проходного типа. Сочетание преобразователей обоих типов обеспечивает высокую достоверность контроля. Конструкция описанного вихретокового преобразователя испытана в производственных условиях.The controlled product (pipe) 10 with a long (11) and short defect 12 moves inside the inlet converter with a given translational speed V. The electromagnetic field generated by the field coil 4 induces eddy currents in the pipe, which are redistributed in the defective zone, flowing around the defect as a zone with infinitely large resistance (compared to metal). The signals induced in the measuring windings by the electromagnetic field of the redistributed eddy currents are transmitted to the stator for processing in the measuring circuit. In this case, a long defect in the passage windings 8 induces a signal close to zero, since the field value almost does not change along the scan axis. At the same time, in the direction of rotation, the field of a long defect changes quite strongly (has a large gradient), and therefore, signals sufficient for further processing of the value will be induced in overhead rotating transducers. Ferrite cores significantly increase sensitivity. This is also facilitated by their location inside the excitation coil near the current turns, as well as the horizontal position of the cores (along the length of the defect). The distance d between the elements of differential pairs is 7-1; 7-2; 7-3; 7-4 choose a small value (d = 1.8-2.2 mm), which helps to increase the signal to noise ratio, since it is in such areas that the defect field is concentrated. The signals from the structural noise of the pipe metal due to the differentiation of the measuring pair of windings 7 are sharply reduced, since the curves of changes in the noise properties are smoother (with a smaller gradient). Short defects at sufficiently high V speeds (required to increase control performance) can be skipped by overhead converters. In these cases, defects will be detected by windings 5 through type. The combination of converters of both types provides high reliability of control. The design of the described eddy current transducer is tested under production conditions.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство 263968, кл. G 01 N 27/86, 1968.1. Copyright certificate 263968, cl. G 01 N 27/86, 1968.

2. Авторское свидетельство №714266, кл. G 01 N 27/86, 1978.2. Copyright certificate No. 714266, cl. G 01 N 27/86, 1978.

Claims

Eddy-current transducer for controlling longitudinal-broaching products, comprising a stationary exciting and two differentially connected measuring inductors and a dielectric sleeve mounted coaxially with the inductors rotatably using an electric motor around its axis, characterized in that the converter is additionally equipped with m pairs placed on the sleeve differentially connected measuring windings, (m-2) of which the overhead type are wound on longitudinal ferrite new cores and placed in pairs of double longitudinal grooves with a distance d between the grooves, where d is the diameter of the ferrite core, and an angular displacement of 360 ° / (m-2) between the double pairs, and two other differential pairs of through-type measuring windings are placed in circular grooves coaxially with the grooves of the windings of the fixed coil, while (m-2) pairs of overhead windings are connected together in parallel and connected to one of the pairs of through windings, and the second pair of through windings is connected directly to the resistor load.