RU2697936C1 - Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом - Google Patents
Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697936C1 RU2697936C1 RU2018142810A RU2018142810A RU2697936C1 RU 2697936 C1 RU2697936 C1 RU 2697936C1 RU 2018142810 A RU2018142810 A RU 2018142810A RU 2018142810 A RU2018142810 A RU 2018142810A RU 2697936 C1 RU2697936 C1 RU 2697936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deposits
- magnetic
- thickness
- indicator
- output
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля. Техническая целесообразность изобретения заключается в том, что устройство вихретокового контроля удельной электрической проводимости магнитных отложения на поверхности труб содержит генератор прямоугольных периодических импульсов тока с периодом Тв, выбираемым из условия Тв≥3Rвμ0(δн мσн м+δо мσо мμr м), где δн м и σн м - номинальные значения толщины и электропроводимости металла, δо м, σо м и μr м - максимальные значения толщины, удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости отложений, μ0 - магнитная постоянная, вихретоковый датчик с возбуждающей катушкой, радиус Rв которой выбирают из условия 3(δм н+δо м)>Rв>1,0(δм н+δo м), где δм н и δо м - номинальная и максимальная толщина стенки трубы и отложений соответственно, измеритель магнитного потока и измерительную катушку, выход генератора прямоугольных импульсов присоединен к возбуждающей катушке вихретокового датчика, измерительная катушка и измеритель магнитного потока через блоки усиления и АЦП подключены к микроконтроллеру, к выходам которого присоединены индикатор толщины отложений и индикатор относительной магнитной проницаемости отложений, также снабжено моделирующим устройством, двумя блоками нормировки сигналов измерительной катушки и моделирующего устройства, блоком сравнения значений этих сигналов и индикатором электропроводимости, при этом вход моделирующего устройства подключен к одному из выходов микроконтроллера, выход моделирующего устройства подсоединен к первому блоку нормировки, ко второму блоку нормировки подключен выход усилителя исследуемого сигнала, выходы первого и второго блоков нормировки подключены к блоку сравнения, выход которого соединен с индикатором электропроводимости. Технический результат: обеспечение возможности определения структуры отложений. 6 ил.
Description
Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на тепловых и атомных энергоустановках, трубопроводах нефти и газа на химических и нефтехимических предприятиях.
Техническая целесообразность изобретения заключается в том, что наличие отложений ведет к нарушению протекания тепловых процессов в системе, а кроме того наличие отложений (особенно магнитных) существенно затрудняет процесс проведения вихретокового неразрушающего контроля, поэтому обнаружение отложений и определение значений их параметров представляет собой актуальную задачу.
Известны способ и устройство [1] для определения толщины и электропроводимости отложений на поверхности труб импульсным вихретоковым методом, но они применимы только для немагнитных отложений.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для определения толщины и магнитных свойств отложений на поверхности труб импульсным вихретоковым методом [2]. Измерение реализуется накладным датчиком, радиус возбуждающей катушки которого выбирается в соответствии с конфигурацией объекта контроля, период возбуждающего импульсного тока определяется в зависимости от электрофизических параметров металла трубы и отложения.
К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность контроля значения удельной электрической проводимости материала магнитных отложений, хотя этот параметр коррелирует с плотностью и тепловыми свойствами отложения, и поэтому представляет интерес для технологов-эксплуатационников.
Предлагаемое устройство позволяет определить, как значения (при необходимости) толщины стенки трубки и электрической проводимости ее материала, так и толщину слоя отложения и магнитных и электрических свойств его материала.
Кроме того, информация о магнитных свойствах и значении удельной электрической проводимости материала отложения в значительной степени упрощает его структурный анализ.
Задачей предлагаемого технического решения является определение значения удельной электрической проводимости материала магнитного отложения.
Прототипом предлагаемого устройства является устройство, использованное в [2].
Технический эффект, получаемый при решении данной задачи, и заключающийся в определении структуры отложений посредством анализа его толщины, удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости, достигается тем, что в известном устройстве вихретокового контроля удельной электрической проводимости магнитных отложений на поверхности труб, содержащем генератор прямоугольных периодических импульсов тока, вихретоковый датчик с возбуждающей катушкой, радиус Rв которой выбирают из условия 3(δм н+δо м)>Rв>1,0(δм н+δo м), где δм н и δо м, номинальная толщина стенки трубы и максимальная толщина отложений соответственно, измеритель магнитного потока и измерительную катушку, при этом выход генератора прямоугольных импульсов присоединен к возбуждающей катушке вихретокового датчика, измерительная катушка и измеритель магнитного потока через блоки усиления и АЦП подключены к микроконтроллеру, к выходам которого присоединены индикатор толщины отложений, и индикатор относительной магнитной проницаемости отложений, согласно изобретению, оно снабжено моделирующим устройством, двумя блоками нормировки сигналов измерительной катушки и моделирующего устройства, блоком сравнения значений этих сигналов и индикатором электропроводимости, при этом вход моделирующего устройства подключен к одному из выходов микроконтроллера, выход моделирующего устройства подсоединен к первому блоку нормировки, ко второму блоку нормировки подключен выход усилителя исследуемого сигнала, выходы первого и второго блоков нормировки подключены к блоку сравнения, выход которого соединен с индикатором электропроводимости.
На Фиг. 1 Показано взаимное расположение объекта контроля и вихретокового датчика, снабженного измерителем магнитного потока.
На Фиг. 2 Приведена временная диаграмма тока возбуждающей катушки.
На Фиг. 3 Приведены нормированные кривые разностного вносимого напряжения для различных значений параметров отложения
На Фиг. 4 Приведены начальные участки нормированных кривых, рассчитанных моделирующим устройством для различных значений электропроводимости отложения
На Фиг. 5 Приведено положение кривой нормированного разностного вносимого напряжение от исследуемого объекта на диаграмме (Фиг. 4) начальных участков семейства нормированных кривых
На Фиг. 6 Приведена блок-схема предлагаемого устройства.
Объект контроля (фиг. 6) состоит из слоя металла 1 и слоя отложения 2. Вихретоковый датчик (фиг. 1), возбуждающая катушка 3 которого подключена к генератору импульсов тока 4 (фиг. 2), расположен над объектом контроля. Измерительная катушка 9 через блоки усиления 10 и АЦП 11 соединена с микроконтроллером 8, выход которого соединен с индикаторами толщины отложения 12 и магнитной проницаемости отложения 13. Устройство функционирует следующим образом: Над поверхностью двухслойного объекта контроля (стенка трубы, плоская поверхность) со стороны слоя металла 1 (более удаленный - слой отложения 2) расположен вихретоковый датчик, возбуждающая катушка 3 которого питается от генератора 5 импульсным током iв (фиг. 2) с периодом Тв≥3Rвμ0(δн мσн м+δо мσо мμr м) (где σн м, σо м - номинальное и максимальное значение электропроводимости слоев металла и отложения, δн м, δо м - номинальное и максимальное значение толщины слоев металла и отложения, μr м - максимальное значение магнитной проницаемости отложения). Сигналы измерительной катушки и измерителя потока 5 через блоки усиления 6, 10 и АЦП 7 и 11 поступают в микроконтроллер 8, в котором происходит определение толщины и магнитной проницаемости отложений, что фиксируется индикаторами 12 и 13.
Устройство функционирует следующим образом. Над поверхностью двуслойного объекта контроля (стенка трубы, плоская поверхность) со стороны слоя металла 1 (более удаленный - слой отложения 2) расположен вихретоковый датчик, возбуждающая катушка 3 которого питается от генератора 5 импульсным током iв (фиг. 2) с периодом Тв≥3Rвμ0(δн мσн м+δо мσо мμr м), где σн м, σо м - номинальное и максимальное значение электропроводности слоев металла и отложения, δн м, δо м - номинальное и максимальное значение толщины слоев металла и отложения, μr м - максимальное значение магнитной проницаемости отложения). Сигналы измерительной катушки и измерителя потока 5 через блоки усиления 6,10 и АЦП 7 и 11 поступают в микроконтроллер 8, в котором происходит определение толщины и магнитной проницаемости отложений, что фиксируется индикаторами 12 и 13.
Алгоритм обработки сигнала предусматривает (если это необходимо) определение толщины стенки и электропроводимости металла трубы. Периоды Тв импульсов тока генератора выбирают из условия Тв≥3Rвμ0(δн мσн м+δо мσо мμr м), где σн м и σо м - номинальное и максимальное значение электропроводимости слоев металла и отложения, δн м, δо м - номинальное и максимальное значение толщины слоев металла и отложения, μr м - максимальное значение магнитной проницаемости отложения, μ0 - магнитная постоянная, в микроконтроллере реализован алгоритм определения магнитной проницаемости и толщины магнитного отложения посредством фиксации в определенные моменты времени приращений вносимого напряжения измерительной катушки, зависящего от вихревых токов, и измерителя магнитного потока по отношению к их значениям для объекта без отложения и сравнению этих приращений с их значениями в узлах градуировочной, полученной экспериментально или моделированием, сетки, находящейся в памяти микроконтроллера.
По специальному алгоритму моделирующее устройство 14 генерирует сигналы, подобные сигналам измерительной катушки для полученных значений толщины отложения δо и величины магнитных свойств его материала 
и различных значений удельной электрической проводимости σо. Полученные сигналы нормируются (фиг. 4) в блоке нормировки 15 и на градуировочную сетку (фиг. 5), построенную по начальным участкам нормированных кривых, наносится аналогичный нормированный в блоке 16 сигнал от исследуемого объекта, после чего нормированные сигналы сравниваются (в блоке сравнения 17) для момента t=14 мкс (на интервале максимальной различимости и упорядоченности) и их совпадение определяет величину удельной электрической проводимости материала магнитного отложения, фиксируемую блоком 18.
Значения параметров, при которых проводилось моделирование:
δм=2÷2.3 мм, σм=10±1 МСм/м - параметры трубы
δо=0.5÷2 мм, σо=0.05÷0.15 МСм/м, 
- параметры отложения
Тв=2 мс, Rв=4 мм.
Предлагаемое устройство отличается тем, что после определения толщины отложения δo и величины магнитных свойств его материала моделирующее устройство (компьютер) по специальному алгоритму генерирует сигналы, подобные сигналам измерительной катушки для полученных значений δо и и различных значений удельной электрической проводимости в таком диапазоне, чтобы он, превосходил возможное ее значение. Полученные сигналы нормируются по их максимальному значению 
и начальные участки этих кривых образуют в какой-то фиксированный момент времени регулярную зависимость. Сравнивая полученные значения и нормированные значения исследуемого сигнала определяют значение электропроводимости σо исследуемого отложения.
Таким образом, благодаря совместному использованию вихретокового датчика, состоящего из возбуждающей и измерительной катушек и измерителя магнитного потока, микроконтроллера с его алгоритмом обработки сигналов, осуществляется измерение толщины магнитного отложения, количественная оценка магнитных свойств и удельной электрической проводимости материала отложения, что характеризует в значительной степени его структурное состояние.
Источники информации:
1. Патент 2487343 Р; опубл. 10.07.2013.
2. Пат. 143178, опубл. 20.07.2014.
Claims (1)
- Устройство вихретокового контроля удельной электрической проводимости магнитных отложений на поверхности труб, содержащее генератор прямоугольных периодических импульсов тока с периодом Тв, выбираемым из условия Тв≥3Rвμ0(δн мσн м+δо мσо мμr м), где δн м и σн м - номинальные значения толщины и электропроводимости металла, δо м, σо м и μr м - максимальные значения толщины, удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости отложений, μ0 - магнитная постоянная, вихретоковый датчик с возбуждающей катушкой, радиус Rв которой выбирают из условия 3(δм н+δо м)>Rв>1,0(δм н+δo м), где δм н и δо м - номинальная и максимальная толщина стенки трубы и отложений соответственно, измеритель магнитного потока и измерительную катушку, выход генератора прямоугольных импульсов присоединен к возбуждающей катушке вихретокового датчика, измерительная катушка и измеритель магнитного потока через блоки усиления и АЦП подключены к микроконтроллеру, к выходам которого присоединены индикатор толщины отложений и индикатор относительной магнитной проницаемости отложений, отличающееся тем, что оно снабжено моделирующим устройством, двумя блоками нормировки сигналов измерительной катушки и моделирующего устройства, блоком сравнения значений этих сигналов и индикатором электропроводимости, при этом вход моделирующего устройства подключен к одному из выходов микроконтроллера, выход моделирующего устройства подсоединен к первому блоку нормировки, ко второму блоку нормировки подключен выход усилителя исследуемого сигнала, выходы первого и второго блоков нормировки подключены к блоку сравнения, выход которого соединен с индикатором электропроводимости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142810A RU2697936C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142810A RU2697936C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2697936C1 true RU2697936C1 (ru) | 2019-08-21 |
Family
ID=67733700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018142810A RU2697936C1 (ru) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2697936C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU64773A1 (ru) * | 1944-01-31 | 1945-05-31 | П.П. Елизаров | Прибор дл определени толщины сло накипи на внутренней поверхности котельных труб |
| RU2257510C1 (ru) * | 2004-03-01 | 2005-07-27 | Шухостанов Владимир Кистуевич | Способ определения толщины слоя парафинов на внутренней стороне нефте- и газопроводов |
| WO2010086238A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Statoil Asa | Method and device for measuring the thickness of any deposit of material on an inner wall of a structure |
| RU2487343C1 (ru) * | 2012-03-01 | 2013-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности труб вихретоковым методом и устройство для его осуществления |
| RU143178U1 (ru) * | 2013-12-18 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Устройство определения толщины магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом |
-
2018
- 2018-12-04 RU RU2018142810A patent/RU2697936C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU64773A1 (ru) * | 1944-01-31 | 1945-05-31 | П.П. Елизаров | Прибор дл определени толщины сло накипи на внутренней поверхности котельных труб |
| RU2257510C1 (ru) * | 2004-03-01 | 2005-07-27 | Шухостанов Владимир Кистуевич | Способ определения толщины слоя парафинов на внутренней стороне нефте- и газопроводов |
| WO2010086238A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Statoil Asa | Method and device for measuring the thickness of any deposit of material on an inner wall of a structure |
| RU2487343C1 (ru) * | 2012-03-01 | 2013-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности труб вихретоковым методом и устройство для его осуществления |
| RU143178U1 (ru) * | 2013-12-18 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Устройство определения толщины магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2299399C2 (ru) | Определение профиля поверхности объекта | |
| Ulapane et al. | Gaussian process for interpreting pulsed eddy current signals for ferromagnetic pipe profiling | |
| JP2016008964A (ja) | 渦電流プローブを用いる減肉パルス検出装置及び減肉パルス検出方法 | |
| Van Drunen et al. | Recognizing limitations in eddy-current testing | |
| Zhang et al. | Quantitative method for detecting internal and surface defects in wire rope | |
| JP2012002633A (ja) | 渦電流検査装置および検査方法 | |
| Kandroodi et al. | Defect detection and width estimation in natural gas pipelines using MFL signals | |
| Jarvis et al. | Performance evaluation of a magnetic field measurement NDE technique using a model assisted Probability of Detection framework | |
| Li et al. | Experimental and simulation methods to study the Magnetic Tomography Method (MTM) for pipe defect detection | |
| EP3344982B1 (en) | A method and system for detecting a material discontinuity in a magnetisable article | |
| Angani et al. | Transient eddy current oscillations method for the inspection of thickness change in stainless steel | |
| RU2487343C1 (ru) | Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности труб вихретоковым методом и устройство для его осуществления | |
| Ge et al. | Investigation of the approximate decomposition of alternating current field measurement signals from crack colonies | |
| RU2514822C2 (ru) | Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления | |
| RU143178U1 (ru) | Устройство определения толщины магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом | |
| RU2697936C1 (ru) | Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом | |
| Silva et al. | Corrosion inspection using pulsed eddy current | |
| JP5188466B2 (ja) | パルス励磁型渦電流探傷方法及びこれを用いたパルス励磁型渦電流探傷装置 | |
| Witos | Properties of amplitude distributions of acoustic emission signals generated in pressure vessel during testing | |
| Yusa et al. | Probability of detection analyses of eddy current data for the detection of corrosion | |
| Cheng et al. | Simulation for the assessment of wall thinning using eddy current method | |
| Ge et al. | Development of a velocity-adaptable alternating current field measurement device for crack inspection in rails | |
| RU2586261C2 (ru) | Устройство магнитного дефектоскопа и способ уменьшения погрешности определения размеров дефектов трубопровода магнитными дефектоскопами | |
| Egorov et al. | Using signals of special form in multi-frequency eddy current testing | |
| Cheng et al. | Pulsed eddy current testing of a carbon steel pipe’s wall-thinning |