多阵列线圈的涡流探头和切换装置的制作方法

本发明的阵列线圈的涡流探头200包括涡流线圈，该涡流线圈以两排的形式在周向上密集地布置而成，这两排之间的间隔保持恒定，其中具有发送和在周上接收的作用的线圈210被制成为长方形形状，并且轴向检测线圈220形成为圆形形状。本发明涉及一种多阵列线圈的涡流探头和一种切换装置，其能够增加涡流区域在轴向上的重叠，用于周向上的检查，从而通过将涡流线圈形成为长方形形状，使得轴向上的长度比现有的圆形形状长，来提高探头的给进速度。

背景技术

本发明涉及一种阵列型涡流探头，其可用于诊断发电厂中的热交换器的导管100的完整性。

发电厂中的热交换器的管由薄管制成，具有良好的传热性、耐腐蚀性和薄的厚度，以提高热交换性能。由于这些薄管保持压力边界并且暴露于非常恶劣的环境，因此会产生各种缺陷，如由高温和高压引起的裂缝、管和管支架之间的磨损以及凹痕。因此，为了诊断管的完整性而进行定期的非破坏性检查。热交换器的管材主要是非磁性材料，而不是磁性材料。作为厚度如此薄的非磁性管的非破坏性检查方法，主要使用涡流检查。

通过向插入管内的涡流探头的线圈施加高频(几十或几百)电流，以在管中产生涡流，来执行热交换器管的涡流检查，该涡流随着管的几何形状、材料的导电性和缺陷的改变而变化，并且检测这种变化以确定缺陷的存在/不存在并且测量它们的尺寸。线筒(bobbin)探头和旋转扁平线圈(rotatingpancakecoil,rpc)探头已被用作用于执行该检查的涡流探头。

下面将描述传统的装置、机构和操作原理。

线筒探头是这样一种装置，其中线圈轴线与管轴线相同的两个线圈环形地缠绕在一个主体上并且具有恒定的间隔。这两个线圈可以同时执行差分模式检查和绝对模式检查，使得可以快速检查薄管的整个区域。然而，该检查容易受到轴向裂缝的影响，同时它具有对周向上的裂缝不敏感的缺点。

rpc探头被配置成将扁平型线圈放置在探头主体的表面上，其线圈轴线垂直于管表面，以通过驱动装置使主体旋转来执行检查。rpc探头检查在轴向和周向的缺陷检测性能方面表现优异，但是检查速度非常慢，以至于在用筒管探头进行第一次检查之后，仅针对管板的上端或可疑缺陷部件进行rpc检查。

克服上述缺点并利用上述两种探头检查的优点的技术是使用多阵列线圈的涡流探头的检查技术。

在该技术中，涡流线圈二维地在周向上布置而成，并且电子地控制多个单独的线圈。如图1中所示，通过发送并且在各个方向上接收，可以在没有机械旋转的情况下在布置有线圈的区域上利用电子扫描执行涡流检查。通过这种电子扫描，涡流探头的检查技术利用线筒探头的快速检查的优点和rpc探头检查的能够在适用区域获取2d/3d图像的优点来缩短检查时间并提高检查可靠性。

下面将讨论现有技术的问题。

传统阵列线圈的涡流探头具有沿着周向密集地形成两排或三排的圆形扁平线圈。另外，使用多路复用器(mux)，其是用于选择用于电子扫描的发送和接收线圈的切换装置。该装置具有顺序选择发送和接收线圈和减少连接到涡流装置的导线数量的功能，因为导线之一通过切换连接到多个线圈。该切换装置或者以小型asic(专用集成电路)的形式插入探头中，或者安装在涡流检查设备的主体中。

下面讨论使用圆形线圈的问题。

如图1中所示，用于发送和在轴向上接收的一对发送和接收线圈用于检测轴向的裂缝，并且用于发送和在周向上接收的一对线圈用于检测周向的裂缝。

在这种情况下，该涡流检查设备具有用于以恒定时间间隔采集信号的采样频率。

换句话说，通过将探头的给进速度与信号获取频率相乘来确定信号采集间隔距离。为了以高灵敏度检测周向的裂缝，线圈的信号采集间隔应短于线圈轴向长度以采集信号，同时在每个信号采集的时候检查的涡流区域重叠。

因此，为了提高周向的裂缝的检测灵敏度，需要降低探头的给进速度以减小信号采集间隔或增加线圈的轴向长度以增加用于周向检查的涡流区域的轴向重叠长度。然而，为了增加空间分辨率，在周向上布置有多个线圈，因此在圆形线圈的情况下，直径变小，使得轴向长度不可避免地变短。

由于上述原因，为了提高检测灵敏度，应根据线圈轴向长度调节给进速度。

下面将描述多路复用器插入探头时的问题。

涡流探头是在检查多个管期间由于磨损或撞击而损坏的消耗品。线圈或切换装置的故障可能导致异常信号。然而，由于切换装置是以小芯片的形式制成的，因此难以修复该装置，并且线圈的故障甚至还会导致整个涡流探头的废弃。在这种情况下，其中插入有小型asic芯片的阵列线圈的涡流探头是昂贵的，并且在检查中可能花费很多成本。此外，发送和接收线圈的选择顺序在制造时就被固定，并且不可能以各种模式进行检查。

下面将描述多路复用器安装于涡流装置时的问题。

当线圈的数量为n时，涡流探头的线缆由n根导线制成，因此线缆的直径变大，从而使线缆的柔性变差，因此，可能难以检查线缆的弯曲部分。

此外，如图2中所示，由于用于插入/拔出探头的探头插入器配备有旋转部，因此需要滑环将探头连接到涡流检查设备。然而，具有多个通道的滑环是昂贵的并且可能产生噪声。

技术实现要素：

【技术问题】

本发明要解决的问题是一种用于诊断发电厂中热交换器的导管完整性的阵列型涡流探头。所设计和制造的阵列型涡流探头包括周向的检查线圈，该检查线圈形成为沿着轴向的长方形形状，以提高周向缺陷的检测灵敏度和检查速度。

此外，本发明要解决的问题是，阵列型涡流检测系统中的切换装置被设计和制造为独立于阵列线圈的涡流探头的单个模块，以降低作为消耗品的涡流探头的制造成本并且使滑环的通道数最小化，这会节省其制造成本并且防止噪声。通过使用用于模式决定的可拆卸的连接适配器，可以在各种模式中利用该切换装置，其可以选择切换装置和探头连接器之间的模式，以提高检查的可靠性。

【技术方案】

本发明的问题的解决方案是一种阵列线圈的涡流探头，其能够检查热交换器的管，包括：在周向上密集布置的圆形形状的轴向检测线圈；和长方形形状的发送和圆周接收线圈，其在周向上密集地安装在所述轴向检测线圈的下部并且具有发送涡流和在周向上接收的作用，其中所述发送和圆周接收线圈布置成沿着轴向的长方形形状，以增加涡流区域的轴向重叠长度，用于周向的检查，并且增加探头的给进速度。

本发明的问题的另一个解决方案是提供一种阵列线圈的涡流探头，其能够检查热交换器的管，由于涡流探头的矩形线圈使得涡流的方向与裂缝方向垂直交叉，所以可以提高涡流的检测灵敏度。

本发明的问题的另一个解决方案是提供一种阵列线圈的涡流探头，其能够检查热交换器的管，该涡流探头设置有单个模块类型的切换装置，该切换装置与阵列线圈的涡流探头分开配置，并且接收线圈选择信号以顺序选择线圈。

本发明的问题的另一个解决方案是提供一种可拆卸的连接适配器，其能够选择切换装置和探头连接器之间的检查模式。

【发明效果】

本发明涉及一种阵列型涡流探头，用于诊断发电厂中的热交换器的导管的完整性。本发明的阵列型涡流探头具有圆周检查线圈，该圆周检查线圈形成为沿着轴向的长方形形状，以提高圆周缺陷的检测灵敏度和检查速度。

本发明的另一个效果是阵列型涡流检测系统中的切换装置被设计和制造为独立于阵列线圈的涡流探头的单个模块，以降低作为消耗品的涡流探头的制造成本并且最小化滑环的通道数，这会节省其制造成本并且防止噪声。通过使用可拆卸的连接适配器在切换装置和探头连接器之间进行模式决定，可以以各种模式利用切换装置，以提高检查的可靠性。

附图说明

图1示出根据本发明的阵列线圈的发送和接收涡流探头的图案。

图2示出根据本发明的阵列线圈的涡流系统配置图以及探头和线圈的形状。

图3示出根据本发明的切换装置和用于发送/接收型检查模式i的连接适配器的接线图。

图4示出根据本发明的发送/接收型检查模式i的一系列线圈选择图案。

图5是根据本发明的发送/接收型检查模式ii的连接适配器的接线图。

图6示出根据本发明的发送/接收型检查模式ii的一系列线圈选择图案。

图7示出根据本发明的用于描绘薄管轮廓的检查模式i的连接适配器的接线图。

图8示出根据本发明的用于描绘管轮廓的检查模式i的一系列线圈选择图案。

图9示出根据本发明的用于描绘管轮廓的检查模式ii的连接适配器的接线图。

图10示出根据本发明的用于描绘管轮廓的检查模式ii的一系列线圈选择图案。

图11示出根据本发明的用于轴向差分检查模式的连接适配器的接线图。

图12示出根据本发明的用于轴向差分检查模式的一系列线圈选择图案。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明。

根据本发明的能够检查热交换器的管的阵列型涡流探头具有沿轴向形成为长方形形状的发送和圆周检查线圈，以增加周向上的裂缝检测灵敏度。

在阵列型涡流检查系统的构造中，阵列线圈的涡流探头和切换装置彼此独立地分离，并且切换装置设置在阵列型涡流探头和滑环之间以减少滑环的通道数量。

如图2所示，由于用于插入/拔出探头的探头插入器配备有旋转部，因此需要滑环将探头连接到涡流检查设备。然而，具有多个通道的滑环昂贵并且可能产生噪音。

切换装置配备有可拆卸的连接适配器，用于切换装置连接器和探头连接器之间的模式决定，以便以各种模式检查切换装置。

优选地，用于模式决定的连接适配器被设计和制造为可拆卸。

此外，通过使用可拆卸的连接适配器进行模式决定，该模式决定可以选择切换装置连接器和探头连接器之间的模式，可以通过模式之间的更换以各种模式进行检查。

如图2所示，根据本发明的阵列线圈的涡流探头200设置有以两排的形式在周向上密集地布置的涡流线圈。

涡流探头200包括：圆形的轴向涡流检测线圈220，其在周向上密集地布置并且检测轴向上的涡流；以及长方形形状的发送和圆周接收线圈210，其在周向上密集地安装在轴向涡流检测线圈220的下部(参见图2)并且具有发送涡流和在周向上接收的作用。

本发明的发送和圆周接收线圈布置成沿着轴向的长方形形状，以增加涡流区域的轴向重叠长度，用于周向上的检查，并且增加探头的给进速度。

更具体地，上述涡流线圈的排之间的间隔保持恒定，而具有沿周向发送和接收的作用的线圈210沿轴向和轴向形成长方形形状。涡流检测线圈220形成为圆形。具有发送和在周向上接收的作用的线圈210配置成矩形形状，使得轴向的长度比传统的圆形形状长。结果，可以增加涡流区域的轴向重叠长度，用于周向上的检查，并且还可以增加探头的给进速度。

此外，当涡流的方向垂直于裂缝方向时，涡流对裂缝的敏感度最高。由根据本发明的矩形线圈产生的涡流具有如下有利效果：可以增加涡流的检测灵敏度，因为其接近垂直于周向上的裂缝。

图3示出根据本发明的切换装置和用于传送/接收型检查模式i的模式决定的连接适配器的接线图。

在图3中，切换装置310被设计和制造为独立于阵列线圈的涡流探头的单独模块，并且位于阵列型涡流探头和探头给进装置410的滑环420之间。

切换装置中的每个mux330被编程为从涡流检查设备430接收线圈选择信号340，以顺序地从第一通道1切换到第i通道。

在这种情况下，线圈选择信号可被用作k比特信号或方波脉冲的连续信号。线圈被选择为使得通过每次切换以图4中所示的顺序进行检查。该切换装置允许使用具有少量通道的滑环，以将具有n根导线的涡流探头的数量减少到m(n>m)。通过减少滑环通道的数量来节省滑环的成本并且防止产生噪声的问题。

提供一种用于将安装在涡流探头中的线圈产生的涡流信号发送到涡流检查装置430的线缆。

在线圈的数量是n的情况下，涡流探头的线缆由n根或更多根导线构成，因此线缆的直径可能较大，从而使线缆的柔性变差并且使得难以在弯管中进行检查。

由于许多导线导致大直径，探头的线缆可能具有柔性变差的问题。因此，希望使用广泛应用于医疗目的的微多(micro-multi)同轴线缆。

如图3中所示，用于模式决定的可拆卸的连接适配器310位于切换装置和阵列型线圈探头连接器之间。

模式决定连接适配器可以配置成改变阵列线圈的发送/接收顺序，并且因此可以根据检查员的需要增加周向上的发送/接收间隔并且可以通过使用与发送器和接收器相同的线圈来测量管的形状轮廓。

此外，能够以差分模式收集轴向涡流信号。通过更换连接适配器以进行模式决定，可以容易地实现这种模式选择。

【工业适用性】

本发明的阵列线圈的涡流探头包括涡流线圈，该涡流线圈以两排的形式在周向上密集地布置而成，这两排之间的间隔保持恒定，其中具有发送和在周向上接收的作用的线圈被制成为沿着轴向的长方形形状，并且轴向检测线圈被形成为圆形。本发明提供一种切换装置和一种多阵列线圈的涡流探头，其能够增加涡流区域的轴向重叠长度，用于周向上的检查，从而通过将轴向检测线圈形成为长方形形状，使得轴向上的长度比现有的圆形形状长，来提高探头的给进速度。