专利名称：地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动化无损磁探伤领域，具体是长输管道在役腐蚀检测技术，是一种探测地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置。
地下长输管道长年埋于地下，环境恶劣加之防腐处理上的缺陷很容易形成腐蚀，造成管壁强度的下降，直至管道泄露造成经济上的巨大损失和严重的环境污染。为及时发现缺陷，目前多采用无损探伤技术。
磁粉探伤法将工件浸泡在适当的磁悬液中进行吸附形成磁痕，在通过目视或扫描摄像进行缺陷的判断；旋转磁场法将磁化工件与喷洒磁悬液同步进行从而形成磁痕，在通过目视检查进行缺陷判断。此种检测方式主要应用于板材的焊缝人工检测。中国专利ZL90109231公开了一种电磁超声自动探伤技术，该项技术通过交变的电场在被检工件内部激发交变磁场从而激发超声波，利用超声波对被检工件进行检测，只适用于金属板材的无损探伤。以上方法和设备均未应用于长输管道领域的检测，更不适合于长输管道的在役检测。
中国专利CN1136169A公开了一种磁探伤装置，目的是探测深埋地下的输油、输气管线管材内部的缺陷，该装置存在一些不足之处靠微动力驱动在长输管道中运动，由于长输管道以长距离输送为特点，所需能量大，而电池只能提供有限能量，尽管装置也提出可利用管内压差作为动力源，但其结构上没有与管壁的密封，不能实现，所以不适用于长输管道的在役检测。
采用计算机所记录的位移信号是与计算机记录的开始为起点，但长输管道长年深埋地下且情况复杂，实际位移信号器不能准确确定缺陷位置。
采用间隙耦合方法，由于管线上存在大量变形和弯头，在长输管道检测时为了保证装置的正常运行间隙不能太小，以至于大部分磁力线泄露而无法使管壁达到磁饱和，影响检测精度。
自身没有密封系统，长输管道的不停输检测情况复杂且环境恶劣，检测仪器被投放到高温高压的输送介质中，不能保证电器、机械部分在管道内安全运行。
本实用新型目的是克服现有技术的不足之处而提供一种适合长输管道长距离检测、可准确确定缺陷位置、检测精度高的探测地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置。
本实用新型目的通过如下内容实现地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，包括检测器和PC机，检测器由可分为驱动节、磁铁探头节和记录仪节的前皮碗1、前钢刷2、皮碗4、万向节5、钢刷6、探头7、磁铁8、记录仪9、里程轮10组成，在检测器上装有磁铁8，磁铁8为圆盘型磁铁，中间有耦合软铁连接，检测装置还有地面标记盒。
本实用新型目的还通过如下内容实现在检测器周围有与管道内壁紧密接触的前皮碗1；在磁铁8上装有与管道内壁接触的环形钢刷6；在环形钢刷6之间装有探头7，探头7贴紧管壁，在检测器上装有一只以上的里程轮10；里程轮10与记录仪9和探头7电连接集成电路U61，U61同时与U41单片机连接。
检测器上装有环形支撑皮碗4和前钢刷2。
里程轮10由霍尔元件构成并与管壁滚动接触。
在检测器连接部装有万向节5。
地面标记盒由外壳11、电池12、电路板13、面板通讯口14组成，电路板13包括传感器和模拟信号处理电路、单片机数字化处理电路、数据通讯电路，其特征在于传感器与运算放大器连接，运算放大器放大器经A/D芯片U2与单片机U1连接，单片机U1与存储器U6连接。
传感器采用感应式磁传感器。
检测器和地面标记盒装有高精度温补晶振的时钟晶振电路，电源采用高能电池。
地面数据处理的PC机采用通用微机，检测器和地面标记盒均有RS-232标准异步串行接口。
本实用新型优点是管内无动力驱动，利用管内压差作为动力源，可适用于长输管道的在役检测。采用实际位移信号器，可准确确定缺陷位置。采用的耦合方法适用于管线上存在大量变形和弯头，检测精度高。
本实用新型
如下图1是地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置检测器的结构示意图；图2是检测器记录仪的电路图；图3是地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置地面标记盒结构图；图4是标记盒的原理示意图；图5是标记盒的电路图。
以下结合附图详细叙述实施例。
检测器的主要用途是确定或描述管道内外腐蚀引起的金属损失，其次也能检测出管道的凹痕、硬点及管道附件等。工作原理是检测器管内部分用自身携带的磁铁通过特制的钢刷耦合，同被检管壁产生一个轴向磁化回路带。在管道中运行时整个检测器通过皮碗密封，通过输送介质在检测器前后的压力差推动其在管道内向前行走，如果管壁没有缺陷，则磁力线囿于管壁之内，如果管内壁或外壁有缺陷，则磁力线将穿出管壁之外而产生所谓漏磁(Magnetic Flux leakage-MFL)。漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的探头检测到，并产生相应的感应信号，这些信号经滤波、放大处理后被记录到检测器上的存储器中，再经数据回放处理，对其进行判断识别。检测器在管道内运行的同时里程轮产生里程信号，同数据一起记录到存储器中。在管道的外侧还放有标记盒，用于在当管内检测器通过时记录下当时检测器通过的时间，当从标记盒中取出数据和检测器取出的数据进行合并计算后，即可精确的定位长输管道的缺陷的位置。
检测器由前皮碗1、前钢刷2、电池3、皮碗4、万向节5、钢刷6、探头7、磁铁8、记录仪9、里程轮10组成，以上部件可分为驱动节、磁铁探头节和记录仪节。
驱动节是整个管内检测器电子部分能量的来源和整个检测器机械部分的动力来源。它由前皮碗1、前钢刷2、电池3三部分，前皮碗1与管道内壁紧密接触起密封作用，使输送管11内介质前后形成压力差，从而推动检测器运动。前钢刷2与管道内壁接触对电池3起到支撑作用。电池3通过联线连接记录仪节。驱动节通过万向节5同磁铁探头节连接。
磁铁探头节有磁铁8和探头7，磁铁8是中间有耦合软铁两头圆盘型磁铁构成。钢刷6与管道内壁接触，将磁场耦合到管壁使管壁充分磁化，探头7通过弹簧贴紧管壁，探头7引线引入记录仪节，将感应式磁传感器或霍尔元件检测到的信号传入记录仪。磁铁探头节通过万向节与记录仪节连接。
记录仪节由记录仪9、里程轮10、皮碗4构成。里程轮10在检测器运行时形成里程脉冲信号，通过记录仪9记录到数据中，皮碗4起到支撑作用。记录仪9的里程轮10由霍尔元件构成，在与管壁接触时由于电磁作用给出信号，里程脉冲由四路数据输入分别为ODO1S、ODO1C、ODO2S、ODO2C首先由U61中，为了防止里程轮10打滑优选脉冲最佳的轮子作为工作轮。优选过程由单片机U61处理。得到的里程脉冲进入U41单片机。处理输出一个里程信号IRQ2。当里程轮运行一英尺时U41还输出一个英尺信号，即IRQ5信号。单片机U4还输出精确时间信号IRQ3。信号IRQ2、IRQ3、IRQ5分别送给PC主计算机处理。IRQ2、IRQ3、IRQ5分别经主计算机的中断触发。IRQ2触发主计算机进行数据采集及数据存储。IRQ3触发主计算机进行时间累计。IRQ5触发主计算机进行英尺记录。
根据管道内径不同，检测器的节数节数越少越好，但检测器的驱动节、探头节、记录仪节是不可缺少的，当然也可以将其集总到一起。检测器应尽量减小长度、增大通过能力。
地面标记部分由地面标记盒外壳11、电池12、电路板13、面板通讯口14、指示灯15、开关16等组成。电路板3包括传感器和模拟信号处理电路、单片机数字化处理电路、时钟电路、数据通讯电路；传感器采用感应式磁传感器，当检测器通过时，感应式磁传感器利用感应线圈磁芯中的磁通量的变化来确定磁场的变化。单片机作为系统的控制核心，控制信号的采集、转换和分析处理，磁探测传感器检测到模拟信号经经第一级运算放大器进行波形处理，经二三级运算放大器放大后进入A/D芯片U2，经转换处理形成数字信号，由单片机U1读入形成漏磁信号波形数据。单片机对采集的信号进行分析、处理和存储。单片机通过时钟芯片U3存取当前时钟时间与漏磁波形数据一起储到存储器U6中。U5芯片进行串并转换形成U6内存芯片的存储地址。U3是一个高精度的时钟源，用来记录管道内部检测器通过时的时间。数据通讯通过U12标准异步串行接口RS-232进行。
本实用新型检测器和地面标记合都由高精度温补晶振作为单片机的时钟晶振，电源采用高能电池。地面数据处理的PC机采用通用微机，与三者之间由RS-232标准异步串行接口进行通讯。本实用新型实例电路图中主要器件型号是U1-68hc705c8；U2-ADC0834；U3-ICM7170PG；U4-MAX638；U5-74HC164；U6-6264；U7-TXCO；U9-MAX764；U10-CAM3240；U11-LM358；U12-MAX3232；U61-PIC16C71；U51-74L373；U41-68hc705c8p。
权利要求1.一种地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，包括检测器和PC机，检测器由可分为驱动节、磁铁探头节和记录仪节的前皮碗(1)、前钢刷(2)、皮碗(4)、万向节(5)、钢刷(6)、探头(7)、磁铁(8)、记录仪(9)、里程轮(10)组成，在检测器上装有磁铁(8)，磁铁(8)为圆盘型磁铁，中间有耦合软铁连接，其特征在于检测装置还有地面标记盒。
2.根据权利要求1所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于在检测器周围有与管道内壁紧密接触的前皮碗(1)；在磁铁(8)上装有与管道内壁接触的环形钢刷(6)；在环形钢刷(6)之间装有探头(7)，探头(7)贴紧管壁，在检测器上装有一只以上的里程轮(10)；里程轮(10)与记录仪(9)和探头(7)电连接集成电路(U61)，(U61)同时与(U41)单片机连接。
3.根据权利要求1、2所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于检测器上装有环形支撑皮碗(4)和支撑钢刷(2)。
4.根据权利要求1、2所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于里程轮(10)由霍尔元件构成并与管壁滚动接触。
5.根据权利要求1所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于在检测器连接部装有万向节(5)。
6.根据权利要求1所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，地面标记盒由外壳(11)、电池(12)、电路板(13)、面板通讯口(14)组成，电路板(13)包括传感器和模拟信号处理电路、单片机数字化处理电路、数据通讯电路，其特征在于传感器与运算放大器连接，运算放大器放大器经A/D芯片(U2)与单片机(U1)连接，单片机(U1)与存储器(U6)连接。
7.根据权利要求1、6所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于传感器采用感应式磁传感器。
8.根据权利要求1、6所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于检测器和地面标记盒装有高精度温补晶振的时钟晶振电路，电源采用高能电池。
9.根据权利要求1、6所述的地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置，其特征在于地面数据处理的PC机采用通用微机，检测器和地面标记盒均有RS-232标准异步串行接口。
专利摘要一种地下在役长输管道腐蚀缺陷检测装置,包括检测器和PC机,检测装置还有地面标记盒,在检测器周围有与管道内壁紧密接触的前皮碗1;在磁铁8上装有与管道内壁接触的环形钢刷6;在环形钢刷6之间装有探头7,探头7贴紧管壁,在检测器上装有一只以上的里程轮10;里程轮10与记录仪9和探头7电连接集成电路U61,U61同时与U41单片机连接。本实用新型管内无动力驱动,适用于长输管道在役检测,耦合方法适用于管线上存在大量变形和弯头,检测精度高。
文档编号G01N27/82GK2411484SQ0020491
公开日2000年12月20日 申请日期2000年3月3日 优先权日2000年3月3日
发明者李久春, 肖兴江, 钟喜梅, 李育忠, 徐今伟, 常连庚, 陈建军, 金虹, 黄凯, 陈崇祺, 李芳 , 戴良, 高福庆, 马红颖, 董琳, 王亚华, 金莹, 赵华涛, 贾会英, 魏行勇 申请人:中国石油天然气管道局管道技术公司