基本信息
- 項目名稱：
- 高清晰工業(yè)排管缺陷無損檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 高清晰度工業(yè)排管缺陷無損檢測系統(tǒng)是一套利用漏磁檢測原理制作的無損檢測設(shè)備，是針對工業(yè)排管管道的運行環(huán)境和缺陷特征，研究管壁內(nèi)外表面局部缺陷和壁厚大面積腐蝕減薄缺陷的定量無損檢測方法而設(shè)計開發(fā)的一套數(shù)字化無損檢測裝備，從而實現(xiàn)對管壁缺陷的快速普查和定量評價，保證管道的安全經(jīng)濟運行。
- 詳細介紹：
- 1.原理：該系統(tǒng)是一套利用漏磁檢測原理制作的無損檢測設(shè)備，主要由爬行小車、儀器控制箱和上位機軟件三部分組成。當爬行小車沿排管掃查時，磁化器完成對管道的局部磁化，遇到缺陷時就會產(chǎn)生磁場泄漏，霍爾傳感器檢測到漏磁場，并由數(shù)據(jù)采集卡處理后，通過USB傳輸?shù)缴衔粰C，上位機軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析處理，進而完成缺陷識別、定位和定量評價。 2.創(chuàng)新點：（1）設(shè)計了可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測傳感器，可以根據(jù)排管檢測實際需要進行重構(gòu)，提高了工作效率；（2）應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法，可以實現(xiàn)缺陷長度、寬度、深度等的定量評價；（3）設(shè)計的傳感器陣列可以實現(xiàn)對管道的高清晰度檢測，其中：相連傳感器間距8.4mm，采樣間隔1mm。 3.關(guān)鍵技術(shù)：（1）局部飽和磁化技術(shù)研究及其磁路優(yōu)化設(shè)計；（2）漏磁檢測數(shù)據(jù)長距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計與開發(fā)；（3）基于專家系統(tǒng)的缺陷量化評價方法研究。 4.市場前景：現(xiàn)有的漏磁檢測設(shè)備大多應(yīng)用于對鋼管、鋼棒、圓鋼、鋼纜的檢測或者應(yīng)用于石油管道和儲罐底板檢測，目前國內(nèi)外尚沒有可重構(gòu)的工業(yè)排管缺陷的無損檢測裝備。本系統(tǒng)是針對工業(yè)管道的一套數(shù)字化無損檢測裝備，實現(xiàn)對管壁缺陷的快速普查和定量評價，保證管道的安全經(jīng)濟運行，對管道內(nèi)外表面缺陷都有較好的檢測效果，且在價格上更有競爭力，因此具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 針對工業(yè)排管管道的運行環(huán)境和缺陷特征，研究管壁內(nèi)外表面局部缺陷和壁厚大面積腐蝕減薄缺陷的定量無損檢測方法，設(shè)計開發(fā)一套數(shù)字化無損檢測裝備，實現(xiàn)對管壁缺陷的快速普查和定量評價，保證管道的安全經(jīng)濟運行。該系統(tǒng)主要由爬行小車、儀器控制箱和上位機軟件三部分組成。其中，爬行小車上安裝有磁化器、霍爾傳感器、編碼器和電壓-電流轉(zhuǎn)換電路板；控制箱包括直流電機電源、霍爾傳感器電源、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路板和數(shù)據(jù)采集卡等。爬行小車沿排管掃查時，磁化器完成對管道的局部磁化，遇到缺陷時就會產(chǎn)生磁場泄漏，霍爾傳感器檢測到漏磁場，并由數(shù)據(jù)采集卡處理后，通過USB傳輸?shù)缴衔粰C，上位機軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析處理，進而完成缺陷識別、定位和定量評價。主要創(chuàng)新點：（1）設(shè)計了可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測傳感器，可以根據(jù)排管檢測實際需要進行重構(gòu)，提高了工作效率；（2）應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法，可以實現(xiàn)缺陷長度、寬度、深度等的定量評價；（3）設(shè)計的傳感器陣列可以實現(xiàn)對管道的高清晰度檢測，其中：相連傳感器間距8.4mm，采樣間隔1mm。主要技術(shù)關(guān)鍵：（1）局部飽和磁化技術(shù)研究及其磁路優(yōu)化設(shè)計；（2）漏磁檢測數(shù)據(jù)長距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計與開發(fā)；（3）基于專家系統(tǒng)的缺陷量化評價方法研究。主要技術(shù)指標：（1）管道缺陷缺陷定位精度：小于12mm（距參考位置）；（2）檢測靈敏度：深度為10%管壁厚的腐蝕缺陷，最小通孔檢測直徑為φ3.2mm；（3）應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法提高缺陷量化評價精度，其缺陷量化精度≤10％。
科學(xué)性、先進性
- （1）提供能夠最終工程化的管道缺陷定量化無損檢測技術(shù)，解決目前管道質(zhì)量檢測技術(shù)在檢測效率、檢測精度和檢測結(jié)果可靠性上無法達到用戶要求的問題；（2）可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測傳感器，，能夠根據(jù)不同數(shù)量、直徑工業(yè)排管的檢測需要進行重構(gòu)，提高了工作效率； （3）局部飽和磁化技術(shù)研究及其磁路優(yōu)化設(shè)計； （4）漏磁檢測數(shù)據(jù)長距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計與開發(fā)；（5）管道缺陷定位精度：小于12mm（距參考位置）； （6）應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法，可以實現(xiàn)缺陷長度、寬度、深度等的定量評價，并提高缺陷量化評價精度，其缺陷量化精度≤10％。 （7）設(shè)計的傳感器陣列可以實現(xiàn)對管道的高清晰度檢測，其中：相連傳感器間距8.4mm，采樣間隔1mm。（6）檢測靈敏度：深度為10%管壁厚的腐蝕缺陷，最小通孔檢測直徑為φ3.2mm； （8）實現(xiàn)對管壁腐蝕缺陷的量化評價，核心技術(shù)有自主知識產(chǎn)權(quán)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年10月獲本學(xué)校學(xué)生科技活動經(jīng)費資助。
作品所處階段
- 已經(jīng)完成試驗樣機檢測與數(shù)據(jù)分析，進行產(chǎn)品的優(yōu)化和將產(chǎn)品推向市場。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示和錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- (1)高清晰度工業(yè)排管缺陷無損檢測系統(tǒng)能實現(xiàn)管壁缺陷檢測的智能化和自動化，操作簡單。(2)查閱文獻表明，國內(nèi)尚沒有可重構(gòu)的工業(yè)排管缺陷高清晰度漏磁無損檢測裝備。(3)與其它檢測設(shè)備相比，該系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)檢測過程自動化，且應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法提高缺陷量化評價精度，其缺陷量化精度≤10％。(4) 本項目研制的檢測系統(tǒng)對管道內(nèi)外表面缺陷都有較好的檢測效果，且在價格上更有競爭力，因此具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。 在目前電力供應(yīng)緊張的情況下，由于制造質(zhì)量“先天不足”和運行維護“后天失調(diào)”，鍋爐管道爆漏停用事故時有發(fā)生，嚴重影響著火力發(fā)電廠機組的安全經(jīng)濟運行。加強對其關(guān)鍵構(gòu)件——鍋爐管道的質(zhì)量檢測監(jiān)測也已成為該廠急待解決的現(xiàn)實問題。在目前電力供應(yīng)緊張的情況下，有效縮短檢修周期，減少和防止工業(yè)排管爆漏事故的發(fā)生，采取有效手段加強鍋爐管材運行中的監(jiān)測和檢驗，研究快速高效的無損檢測方法并開發(fā)相關(guān)無損檢測裝備具有十分重要的現(xiàn)實意義，也是電力生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)管理部門提出的迫切要求。
同類課題研究水平概述
- 除了人工目視和標尺測量之外，五大常規(guī)無損檢測方法（超聲、射線、滲透、磁粉、渦流）都在工業(yè)排管檢測中得到了不同程度地應(yīng)用。（1）超聲波檢測：從我國現(xiàn)狀考慮，由于電站鍋爐向著超臨界清潔煤發(fā)電技術(shù)方向發(fā)展，該技術(shù)的研究著重從兩個方面著手：①厚壁管道超聲波自動化檢測系統(tǒng)的研究。日本九州電力公司已研制出了管道內(nèi)孔自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超聲、光學(xué)檢測裝置和驅(qū)動器三部分組成，最大爬行距離110m，爬高20m。②用于薄壁小徑管焊縫探傷的相控陣列換能器的超聲檢測技術(shù)研究。超聲波檢測雖然具有精度高的優(yōu)點，但要實現(xiàn)鍋爐管道的在役全檢不僅工作量大，而且難以耦合，因此，該方法只適合與人工目視相結(jié)合，進行管壁局部質(zhì)量檢測。（2）射線檢測：該方法用于鍋爐管道檢測尚存在以下難點：①CT檢測儀體積大且重，進出爐膛和自動爬行困難；②鍋爐管道數(shù)量繁多，要獲得高分辨率灰度圖像必然增加檢測數(shù)據(jù)的信息量，給數(shù)據(jù)傳輸和存儲增加難度。（3）紅外熱成像檢測（Infrared Testing，簡稱IT）：由于具有遠距離、非接觸、高精度、動態(tài)響應(yīng)快、圖象直觀等優(yōu)點，因此該方法在變電設(shè)備內(nèi)、外部熱故障、電廠熱力設(shè)備狀態(tài)以及發(fā)電機的狀態(tài)在役檢測中發(fā)揮著巨大的作用，可根據(jù)其熱像特征初步判斷水冷壁管內(nèi)有無腐蝕減薄缺陷。由于一般燃煤爐的水冷壁管表面狀態(tài)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。（4）渦流檢測：與超聲檢測相比，渦流檢測的效率要高得多。加拿大RUSSELL無損檢測公司開發(fā)的渦流爬行機器人已在電力系統(tǒng)得到了推廣應(yīng)用，并取得了較好的效果。但是，由于聚膚效應(yīng)的存在，滲透能力不足，檢測深度不夠，管道內(nèi)部的缺陷很難檢測出來，因此不適合檢測較厚的鍋爐管道。（5）漏磁檢測：漏磁檢測方法具有工藝簡單，不需要耦合劑，容易實現(xiàn)自動化，漏磁檢測深度比較深等優(yōu)點，對鐵磁性材料內(nèi)外表面的裂紋、腐蝕、凹坑等缺陷具有很好的判斷能力，所以較適用于鍋爐管道的無損檢測。國外從20世紀70年代中期開始研制漏磁探傷設(shè)備，比較深入研究了漏磁場的分布及信號處理方法，包括德國的Forster和美國的Tubescope等公司都先后推出了多種漏磁探傷儀。
