МАГНИТОИНДУКЦИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля магнитоиндукционным методом и предназначена для обнаружения дефектов любых ферромагнитных труб, в том числе, труб нефтяного сортамента, в частности, насосно-компрессорных.
Известны дефектоскопы для обнаружения дефектов ферромагнитных труб ультразвуковым, магнитоиндукционным, ультразвуковым, вихретоковым, акустико-эмиссионным и другими методами (RU 2257571 C1, EP 1769239 B1, DE 10125310 A1, RU 2063024 C1, RU 2370762 C2, 2387983 C1, RU 2279671 C1, RU 2351925 C1).
Недостатком известных дефектоскопов является невысокая точность определения координат дефектов, а также недостаточная долговечность устройства, вызванная следующим.
Поскольку контролю подвергаются трубы, часто имеющие кривизну, проходившие эксплуатацию в агрессивной среде; их поверхность имеет неровности, слой окалины, грязи, ржавчины. Такие трубы разрушают преобразователи, действуют на их поверхность как наждачная бумага, что приводит к необходимости частой замены преобразователей.
Указанный недостаток частично устранен в известной установке «Буран 5000» (http://uran-ndt.ru/products#prprinc) путем использования сменных защитных пластин. Преобразователи вместе с защитными пластинами, которые изготовлены из немагнитного или слабомагнитного материала, в начале прохода сажаются на трубу. Однако образующийся зазор является недостаточным, и сами защитные пластины также требуют частой замены.
Кроме того, труба в силу различных причин, движется по рольгангу с различной скоростью, что снижает точность определения координат дефектов трубы.
Известен также магнитоиндукционный дефектоскоп ИД-3 для обнаружения поперечных дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, один из которых установлен до, а второй после сканирующего устройства по отношению к направлению движения трубы, и систему передачи данных http://www.myshared.ru/slide/210319/, 2013).
Дефектоскоп ИД-3 не содержит защитных пластин. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе в дефектоскопе ИД-3 для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные втулки из электротехнической стали. Таким образом, магнитная система дефектоскопа ИД-3 позволяет увеличить расстояние между поверхностью преобразователей и наружной поверхностью трубы: расстояние между внутренней поверхностью втулки и поверхностью трубы составляет 5 мм, а расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы - 7 мм. Тем самым преобразователи защищены от удара кривой трубы. В этом случае удар кривой трубы принимают втулки. Таким образом, в дефектоскопе ИД-3 устранен недостаток, касающийся необходимости частой замены преобразователей или защитных пластин. Недостатком дефектоскопа ИД-3 является невысокая точность определения координат дефектов, особенно на концевых участках, поскольку при подходе к сканирующему устройству труба ускоряется магнитной системой, а при отходе тормозится, причем ускорение зависит от массы трубы.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известный магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, линейный измеритель расстояний и систему передачи данных (RU 138088 U1 - прототип). В устройстве-прототипе один из оптических датчиков установлен до, а второй после сканирующего устройства по отношению к направлению движения трубы, а линейный измеритель расстояний размещен до сканирующего устройства после первого оптического датчика.
Недостатком устройства-прототипа является недостаточно высокая точность определения координат поперечных дефектов на концевых участках трубы и невозможность проводить автоматическую калибровку ЛИР при каждом прогоне образцов.
Технической задачей, решаемой при создании полезной модели, является разработка магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения дефектов ферромагнитных труб, лишенного указанных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в повышении точности определения координат поперечных дефектов и обеспечении возможности проводить автоматическую калибровку линейного измерителя расстояний при каждом прогоне образцов.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, компьютерный блок, сканирующее устройство, два оптических датчика, линейный измеритель расстояний и систему передачи данных, дополнительно включает второй линейный измеритель расстояний, причем сканирующее устройство, оптические датчики и линейные измерители расстояний размещены в следующем порядке по отношению к направлению движения трубы: первый линейный измеритель расстояний (ЛИР1), первый оптический датчик (ОД1), сканирующее устройство, второй линейный измеритель расстояний (ЛИР2), второй оптический датчик (ОД2).
Конструкция предлагаемого магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения поперечных дефектов ферромагнитных труб повторяет конструкцию известного дефектоскопа ИД-3 (http://www.myshared.ru/slide/210319/, 2013) и конструкцию устройства-прототипа (RU 138088 U1). Система передачи данных может быть выполнена в виде системы передачи аналоговых сигналов. Сканирующее устройство установлено в линии контроля труб. Несущей конструкцией сканирующего устройства является сварная станина, в которой подвижно закреплено сканирующее устройство. Сканирующее устройство представляет собой две катушки намагничивания, помещенные в замкнутый по внешнему контуру магнитопровод из электротехнической стали. Кольцевая кассета с магнитоиндукционными преобразователями расположена между катушками намагничивания, соосно с ними, причем количество датчиков в кассете может меняться в зависимости от типоразмера контролируемых труб. Внутри сканирующего устройства магнитное поле замыкается через контролируемую трубу. На входе и выходе магнитопровода установлены сменные втулки из электротехнической стали. Диаметр проходного отверстия втулок на 10 мм. больше контролируемого типоразмера труб. Диаметр проходного отверстия кольцевой кассеты с магнитоиндукционными преобразователями на 14 мм. больше контролируемого типоразмера труб. Таким образом сменные втулки снижают магнитное сопротивление замкнутого магнитного контура и защищают магнитоиндукционные преобразователи от случайного удара искривленной трубой. Каждый магнитоиндукционный преобразователь содержит катушку индуктивности, обеспечивающую преобразование магнитного поля рассеяния поперечных дефектов трубы в электрические сигналы и предварительный усилитель, обеспечивающий передачу аналогового сигнала на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Питание предварительных усилителей осуществляется от компьютерного блока дефектоскопа. Источник питания намагничивающей системы сканирующего устройства устанавливается в силовом шкафу.
В линии рольганга до и после сканирующего устройства установлены два оптических датчика ОД1 и ОД2 в последовательности: ЛИР1, ОД1, сканирующее устройство, ЛИР2, ОД2. Каждый из оптических датчиков ОД1 и ОД2 состоит из передатчика и приемника инфракрасного излучения. Передатчик и приемник устанавливаются на одной линии, причем труба при движении перекрывает луч света, излучаемого передатчиком. ОД1 и ОД2 служат для управления программой контроля трубы, а совместно с выходными сигналами ЛИР1 и ЛИР2 - для вычисления координат дефектов. Зная длину образца (контрольного образца предприятия, далее - КОП) и точные координаты групп искусственных дефектов на нем, рассчитывают цену дискрета каждого из ЛИР (ЛИР1 и ЛИР2).
Компьютерный блок может быть выполнен в корпусе промышленного компьютера IPC-610, на объединительной плате которого, помимо платы процессора, установлены блок обработки сигналов, блок оптической развязки и плата АПЦ. Компьютерный блок размещен в пульте оператора. Блок обработки сигналов выполняет дополнительное усиление сигналов, полученных от сканирующего устройства, и передает их в АЦП для последующей цифровой обработки. Блок оптической развязки, принимая сигналы от двух приемников инфракрасного излучения и двух ЛИР (ЛИР1 и ЛИР2), вырабатывает два аналоговых сигнала, которые подаются на два входа платы АЦП. Эти сигналы содержат информацию о направлении движения трубы и о текущих координатах, не зависящих от скорости движения трубы. Плата процессора производит обработку полученных сигналов и выдает результаты на экран монитора.
ЛИР1 и ЛИР2 установлены на прижимном ролике в линии рольганга до и после сканирующего устройства. Ось ЛИР1 и ЛИР2 жестко связана с осью прижимного ролика через муфту. ЛИР1 и ЛИР2 осуществляют преобразование измеряемого перемещения в последовательность прямоугольных электрических сигналов. Количество прямоугольных электрических сигналов прямо пропорционально пройденного трубой расстояния. Прямоугольные сигналы от ЛИР1 и ЛИР2 вместе с сигналами от двух приемников инфракрасного излучения подаются на входы блока оптической развязки.
Возможность автоматической калибровки основана на том, что магнитоиндукционный дефектоскоп очень четко фиксирует моменты начала и окончания ферромагнитной трубы. КОП представляет собой отрезок трубы, точно известной длинны. На теле трубы нанесены две группы искусственных поперечных дефектов, причем расстояние между группами не менее одного метра. Группы дефектов расположены на КОП таким образом, что во время прохождения обеих групп дефектов через сканирующее устройство оба ЛИР1 и ЛИР2 находятся в контакте с трубой. Данные о длине КОП и координатах групп дефектов заносятся в компьютерный блок дефектоскопа. Анализируя количество импульсов ЛИР1 и ЛИР2 на мерном участке между группами дефектов, компьютер рассчитывает масштабные коэффициенты для ЛИР1 и ЛИР2. Проверка для ЛИР1 осуществляется измерением расстояния от начала КОП до первой группы дефектов, а для ЛИР2 - измерением расстояния от второй группы дефектов до конца КОП. Работа дефектоскопа начинается в момент перекрытия трубой датчика ОД1 и заканчивается в момент выхода трубы из зоны датчика ОД2.
Таким образом, дополнительное включение в конструкцию дефектоскопа ЛИР2 и определенная, вышеуказанная последовательность размещения элементов устройства позволяют повысить точность определения координат поперечных дефектов в условиях движения контролируемой трубы с изменяющейся скоростью и обеспечивают возможность проводить автоматическую калибровку линейного измерителя расстояний при каждом прогоне образцов.