[發明專利]金屬管道漏磁信號封閉式檢測裝置及數據高速傳輸方法

有效

• 申請號: 201110095719.4
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN102735746A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 林偉國;王宗昊
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83
• 代理公司: 北京金富邦專利事務所有限責任公司 11014
• 代理人: 揭玉斌

技術領域

本發明涉及基于磁記憶原理的金屬管道缺陷檢測、無損探傷技術領域。

背景技術

在電站鍋爐等火力發電蒸發設備中，爐水受熱蒸發并產生飽和蒸汽，其受熱面由排列的金屬管(如鋼管)組成，這些整齊敷設在爐膛內墻上的金屬管也被稱為水冷壁。

由于長期工作在火焰、煙氣、飛灰等十分惡劣的環境中，使用過程中，水冷壁管極易發生管壁減薄、老化失效甚至爆漏事故，主要表現為：腐蝕、磨損、拉裂。統計表明，熱力設備事故中鍋爐占60％，其中管道破損事故占鍋爐事故的65％。在美國，鍋爐管道事故是熱力發電設備可用率低的首要原因，近10年來，已發現5萬多臺鍋爐管道損傷，相當于可用率減少6％。由此可見，金屬管道的無損檢測技術，對預知隱患，確保設備尤其是各種火力發電設備(如鍋爐)的安全、可靠運行具有十分重要的意義。

目前金屬管道無損檢測方法中，除去人工目視與標尺測量外，主要有如下無損檢測方法：(一)超聲波檢測，其具有精度高的優點，但實現水冷壁的在役全檢是不可能的，因為超聲波檢測的工作量大，而且難以耦合，因此，只適合在某個小范圍內進行。作為超聲波檢測的一項重要分支，電磁超聲技術由于具有不需耦合劑，對管材表面特征不敏感等優點，因此適合對有粉層和結渣輕微的表面實施檢測，但其也存在相應的問題：當需檢查的對象為奧氏體鋼鑄件和焊縫或者對象形狀復雜，電磁超聲往往不能高質量地完成檢測任務；(二)射線檢測，這種方法用于管道檢測尚存難點，首先CT檢測儀體積大且重，進出爐膛和移動均比較困難。其次，鍋爐管道數量繁多，要獲得高分辨率的灰度圖像必然增加檢測數據的信息量，給數據傳輸存儲增加了難度。(三)紅外熱成像檢測，由于具有遠距離、非接觸、高精度、動態響應快、成像直觀等優點，加之電力工業中的設備都與熱源有著密切的聯系，該方法在變電設備內、外部熱故障、電廠熱力設備狀態以及發電機的狀態在役檢測中發揮著巨大的作用。但由于一般燃煤爐的水冷壁管表面狀態不佳，因此熱成像難以達到理想的效果，除非對管子表面進行清潔處理。(四)渦流檢測，與超聲檢測相比，渦流檢測的效率要高得多。但是，由于聚膚效應的存在，滲透能力不足，檢測深度不夠，管道內部的缺陷很難檢測出來，因此不適合檢測較厚的水冷壁管。

針對現有技術中的缺陷，人們提出了金屬管道漏磁檢測方法，漏磁檢測方法具有工藝簡單，不需要耦合劑和其他輔助材料，容易實現自動化，漏磁檢測深度比較深(一般能達到10mm)等優點，對設備(如鍋爐)管材內外表面的裂紋、腐蝕、凹坑等缺陷具有很好的判斷能力，所以比較適用于如水冷壁管道的金屬管道無損檢測。

但現有的金屬管道漏磁檢測方法在實際應用中，同樣存在一些問題，例如：(一)如何合理構建機構，以實現針對圓形水冷壁的封閉式高速檢測；(二)如何在檢測時，消除日常環境中的磁場對于檢測結果所產生的影響，確保每一次實施檢測活動時裝置均處于最佳靈敏度，且所得檢測結果具有可比性；(三)由于檢測原理需要，如何在檢測過程中同時獲得精確的空間上移動距離信息，以便于計算出所測材料漏磁場梯度值，進而評估水冷壁工作狀態；(四)由于檢測過程中，采用多路并行高速采樣方式，因此產生的數據量十分龐大，如何可靠地傳輸這些數據，以實現后期計算也是不得不解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬管道漏磁信號封閉式檢測裝置及高速數據傳輸方法，其效率大大提升，可實現金屬管道快速全面無損檢測。

為實現本發明目的而提供的一種金屬管道漏磁信號封閉式檢測裝置，包括：檢測單元，以及數據采集處理單元，其中：

所述檢測單元，設置為具有凹型前端的印刷電路板，用于通過設置于所述印刷電路板兩面封閉式布置的多路磁阻傳感器對所述金屬管道進行漏磁信號感測，通過CPLD控制高速A/D進行多路信號并行高速采樣，通過D/A轉換器和V/I轉換器，把采樣得到的多路漏磁信號，以三線制4-20mA變送形式，順序地傳輸給數據采集處理單元。

較優地，所述檢測單元采用固定檢測步長的方法進行漏磁感測；

在所述檢測單元采用固定檢測步長的方法進行漏磁感測時，所述檢測單元的印刷電路板為多塊相同尺寸的印刷電路板；多個檢測單元等間距、平行放置，且與管道表面等距離，與管道表面垂直，保證每次測量的移動距離就是兩個相鄰檢測單元之間的距離，構成一個封閉式檢測裝置。

較優地，所述印刷電路板設置多路磁阻傳感器，多路與磁阻傳感器相應的放大器和多路(多通道)ADC芯片，以及相應的主控單元、DAC芯片和電壓電流轉換單元；