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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高清晰工業(yè)排管缺陷無損檢測(cè)系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 高清晰度工業(yè)排管缺陷無損檢測(cè)系統(tǒng)是一套利用漏磁檢測(cè)原理制作的無損檢測(cè)設(shè)備，是針對(duì)工業(yè)排管管道的運(yùn)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(cè)方法而設(shè)計(jì)開發(fā)的一套數(shù)字化無損檢測(cè)裝備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁缺陷的快速普查和定量評(píng)價(jià)，保證管道的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.原理：該系統(tǒng)是一套利用漏磁檢測(cè)原理制作的無損檢測(cè)設(shè)備，主要由爬行小車、儀器控制箱和上位機(jī)軟件三部分組成。當(dāng)爬行小車沿排管掃查時(shí)，磁化器完成對(duì)管道的局部磁化，遇到缺陷時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)泄漏，霍爾傳感器檢測(cè)到漏磁場(chǎng)，并由數(shù)據(jù)采集卡處理后，通過USB傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析處理，進(jìn)而完成缺陷識(shí)別、定位和定量評(píng)價(jià)。 2.創(chuàng)新點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)了可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測(cè)傳感器，可以根據(jù)排管檢測(cè)實(shí)際需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)缺陷長(zhǎng)度、寬度、深度等的定量評(píng)價(jià)；（3）設(shè)計(jì)的傳感器陣列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的高清晰度檢測(cè)，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(jì)；（2）漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計(jì)與開發(fā)；（3）基于專家系統(tǒng)的缺陷量化評(píng)價(jià)方法研究。 4.市場(chǎng)前景：現(xiàn)有的漏磁檢測(cè)設(shè)備大多應(yīng)用于對(duì)鋼管、鋼棒、圓鋼、鋼纜的檢測(cè)或者應(yīng)用于石油管道和儲(chǔ)罐底板檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)外尚沒有可重構(gòu)的工業(yè)排管缺陷的無損檢測(cè)裝備。本系統(tǒng)是針對(duì)工業(yè)管道的一套數(shù)字化無損檢測(cè)裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁缺陷的快速普查和定量評(píng)價(jià)，保證管道的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)管道內(nèi)外表面缺陷都有較好的檢測(cè)效果，且在價(jià)格上更有競(jìng)爭(zhēng)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 針對(duì)工業(yè)排管管道的運(yùn)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(cè)方法，設(shè)計(jì)開發(fā)一套數(shù)字化無損檢測(cè)裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁缺陷的快速普查和定量評(píng)價(jià)，保證管道的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該系統(tǒng)主要由爬行小車、儀器控制箱和上位機(jī)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(jī)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(shí)，磁化器完成對(duì)管道的局部磁化，遇到缺陷時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)泄漏，霍爾傳感器檢測(cè)到漏磁場(chǎng)，并由數(shù)據(jù)采集卡處理后，通過USB傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析處理，進(jìn)而完成缺陷識(shí)別、定位和定量評(píng)價(jià)。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)了可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測(cè)傳感器，可以根據(jù)排管檢測(cè)實(shí)際需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)缺陷長(zhǎng)度、寬度、深度等的定量評(píng)價(jià)；（3）設(shè)計(jì)的傳感器陣列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的高清晰度檢測(cè)，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(jì)；（2）漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計(jì)與開發(fā)；（3）基于專家系統(tǒng)的缺陷量化評(píng)價(jià)方法研究。主要技術(shù)指標(biāo)：（1）管道缺陷缺陷定位精度：小于12mm（距參考位置）；（2）檢測(cè)靈敏度：深度為10%管壁厚的腐蝕缺陷，最小通孔檢測(cè)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(píng)價(jià)精度，其缺陷量化精度≤10％。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （1）提供能夠最終工程化的管道缺陷定量化無損檢測(cè)技術(shù)，解決目前管道質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)效率、檢測(cè)精度和檢測(cè)結(jié)果可靠性上無法達(dá)到用戶要求的問題；（2）可重構(gòu)的工業(yè)排管漏磁檢測(cè)傳感器，，能夠根據(jù)不同數(shù)量、直徑工業(yè)排管的檢測(cè)需要進(jìn)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(jì)； （4）漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離、不失真?zhèn)鬏斈K設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)缺陷長(zhǎng)度、寬度、深度等的定量評(píng)價(jià)，并提高缺陷量化評(píng)價(jià)精度，其缺陷量化精度≤10％。 （7）設(shè)計(jì)的傳感器陣列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的高清晰度檢測(cè)，其中：相連傳感器間距8.4mm，采樣間隔1mm。（6）檢測(cè)靈敏度：深度為10%管壁厚的腐蝕缺陷，最小通孔檢測(cè)直徑為φ3.2mm； （8）實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁腐蝕缺陷的量化評(píng)價(jià)，核心技術(shù)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年10月獲本學(xué)校學(xué)生科技活動(dòng)經(jīng)費(fèi)資助。
作品所處階段
- 已經(jīng)完成試驗(yàn)樣機(jī)檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化和將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示和錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- (1)高清晰度工業(yè)排管缺陷無損檢測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)管壁缺陷檢測(cè)的智能化和自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)單。(2)查閱文獻(xiàn)表明，國(guó)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(cè)裝備。(3)與其它檢測(cè)設(shè)備相比，該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程自動(dòng)化，且應(yīng)用基于專家系統(tǒng)的方法提高缺陷量化評(píng)價(jià)精度，其缺陷量化精度≤10％。(4) 本項(xiàng)目研制的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道內(nèi)外表面缺陷都有較好的檢測(cè)效果，且在價(jià)格上更有競(jìng)爭(zhēng)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(yùn)行維護(hù)“后天失調(diào)”，鍋爐管道爆漏停用事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響著火力發(fā)電廠機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。加強(qiáng)對(duì)其關(guān)鍵構(gòu)件——鍋爐管道的質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)測(cè)也已成為該廠急待解決的現(xiàn)實(shí)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(qiáng)鍋爐管材運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)，研究快速高效的無損檢測(cè)方法并開發(fā)相關(guān)無損檢測(cè)裝備具有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(biāo)尺測(cè)量之外，五大常規(guī)無損檢測(cè)方法（超聲、射線、滲透、磁粉、渦流）都在工業(yè)排管檢測(cè)中得到了不同程度地應(yīng)用。（1）超聲波檢測(cè)：從我國(guó)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(gè)方面著手：①厚壁管道超聲波自動(dòng)化檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超聲、光學(xué)檢測(cè)裝置和驅(qū)動(dòng)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(cè)技術(shù)研究。超聲波檢測(cè)雖然具有精度高的優(yōu)點(diǎn)，但要實(shí)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(jìn)行管壁局部質(zhì)量檢測(cè)。（2）射線檢測(cè)：該方法用于鍋爐管道檢測(cè)尚存在以下難點(diǎn)：①CT檢測(cè)儀體積大且重，進(jìn)出爐膛和自動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)的信息量，給數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)增加難度。（3）紅外熱成像檢測(cè)（Infrared Testing，簡(jiǎn)稱IT）：由于具有遠(yuǎn)距離、非接觸、高精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、圖象直觀等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)的狀態(tài)在役檢測(cè)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(dá)到理想的效果，除非對(duì)管子表面進(jìn)行清潔處理。（4）渦流檢測(cè)：與超聲檢測(cè)相比，渦流檢測(cè)的效率要高得多。加拿大RUSSELL無損檢測(cè)公司開發(fā)的渦流爬行機(jī)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(cè)深度不夠，管道內(nèi)部的缺陷很難檢測(cè)出來，因此不適合檢測(cè)較厚的鍋爐管道。（5）漏磁檢測(cè)：漏磁檢測(cè)方法具有工藝簡(jiǎn)單，不需要耦合劑，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，漏磁檢測(cè)深度比較深等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)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(cè)。國(guó)外從20世紀(jì)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(chǎng)的分布及信號(hào)處理方法，包括德國(guó)的Forster和美國(guó)的Tubescope等公司都先后推出了多種漏磁探傷儀。
