МАГНИТОИНДУКЦИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля магнитоиндукционным методом и предназначена для обнаружения продольных 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, RU 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-ntd.ru/products#prpinc) 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.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известный магнитоиндукционный дефектоскоп МИД - HT2Р для обнаружения продольных 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.mvshared.ru/slide/210319/, 2013).
Дефектоскоп МИД - HT2Р не содержит защитных пластин. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе в дефектоскопе МИД - HT2Р для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные призмы из электротехнической стали. Таким образом магнитная система дефектоскопа МИД - HT2Р позволяет увеличить расстояние между поверхностью двух преобразователей и наружной поверхностью трубы: расстояние между внутренней поверхностью призмы и поверхностью трубы составляет 8 мм, а расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы - 9 мм. Тем самым преобразователи защищены от удара кривой трубы. В этом случае удар кривой трубы принимают призмы. Таким образом, в дефектоскопе МИД - HT2Р устранен недостаток, касающийся необходимости частой замены преобразователей или защитных пластин. Недостатком дефектоскопа МИД - HT2Р является невысокая точность определения координат дефектов, поскольку труба, в силу различных причин, движется по рольгангу с различной скоростью.
Технической задачей, решаемой при создании полезной модели, является разработка магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, лишенного указанного недостатка.
Технический результат полезной модели состоит в повышении точности определения координат дефектов.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения продольных 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, дополнительно включает линейный измеритель расстояний (ЛИР), размещенный до сканирующего устройства после первого оптического датчика.
Конструкция предлагаемого магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб повторяет конструкцию известного дефектоскопа МИД - HT2Р (http://www.mvshared.ru/slide/2103191, 2013). Система передачи данных может быть выполнена в виде системы передачи аналоговых сигналов через два воздушных трансформатора посредством амплитудной модуляции. Сканирующее устройство установлено в линии контроля труб. Несущей конструкцией сканирующего устройства является сварная станина, в которой подвижно закреплен ротор. Вращение ротора обеспечивается электродвигателем, закрепленным на станине. В роторе сканирующего устройства размещены два преобразователя, которые располагаются таким образом, чтобы при вращении ротора охватить по периметру всю поверхность трубы. Каждый преобразователь содержит катушку индуктивности, обеспечивающую преобразование магнитного поля рассеяния продольных дефектов трубы в электрические сигналы. Преобразователи подключены к двухканальному предварительному усилителю-модулятору, установленному на фланце ротора. Питание усилителя-модулятора осуществляется модулем питания и синхронизации, который преобразует постоянное напряжение, снимаемое с катушек намагничивания в напряжение, необходимое для питания электронных узлов ротора. Одновременно модуль питания и синхронизации вырабатывает несущую частоту. Конструктивно модуль питания и синхронизации имеет те же габариты, что и модуль двухканального предварительного усилителя-модулятора. Предварительный усилитель-модулятор выполняет усиление сигналов, вызванных дефектами, и модуляцию этими сигналами несущей частоты 100 кГц. Затем модулированные сигналы через два воздушных трансформатора, каждый из которых состоит из роторной и статорной катушек, передаются на обработку в компьютерный блок. Система намагничивания трубы включает в себя две катушки намагничивания, установленные в роторе сканирующего устройства, источник питания катушек намагничивания, установленный в силовом шкафу и соединительные кабели. Выходной постоянный ток источника питания через кабель и щеточный механизм сканирующего устройства поступает на катушки намагничивания. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные призмы из электротехнической стали. Расстояние между внутренней поверхностью призмы и поверхностью трубы составляет 8 мм, расстояние между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы - 9 мм. Зазор между поверхностью преобразователя и поверхностью трубы устанавливается путем передвижения штока, на котором установлен преобразователь, внутри полости кронштейна. Положение преобразователя фиксируется винтом. В линии рольганга до и после сканирующего устройства установлены два оптических датчика. Датчики служат для управления программой контроля трубы и вычисления координат дефектов. Зная длину стандартного образца или трубы для калибровки и расстояние между датчиками, вычисляют среднюю скорость движения трубы по рольгангу. Каждый из оптических датчиков состоит из передатчика и приемника инфракрасного излучения. Передатчик и приемник устанавливаются на одной линии, причем труба при движении перекрывает луч света, излучаемого передатчиком. 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 аналого-цифрового преобразователя (АПЦ). Компьютерный блок размещен в пульте оператора. Блок обработки сигналов выполняет усиление и демодуляцию сигналов, полученных от сканирующего устройства, и передает их в АЦП для последующей цифровой обработки. Блок оптической развязки принимает сигналы от двух приемников инфракрасного излучения и вырабатывает четырехступенчатый аналоговый сигнал, который подается по отдельному каналу на вход платы АЦП. Плата процессора производит обработку полученных сигналов и выдает результаты на экран монитора.
Предлагаемый магнитоиндукционный дефектоскоп для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, в отличие от дефектоскопа МИД - HT2Р, дополнительно снабжен ЛИР. ЛИР установлен на прижимном ролике в линии рольганга после первого оптических датчика перед сканирующем устройством. Ось ЛИР жестко связана с осью прижимного ролика через муфту. ЛИР осуществляет преобразование измеряемого перемещения в последовательность прямоугольных электрических сигналов. Количество прямоугольных электрических сигналов прямо пропорционально пройденного трубой расстояния. Прямоугольные сигналы от ЛИР вместе сигналами от двух приемников инфракрасного излучения подаются на входы блока оптической развязки. Таким образом, включение в конструкцию дефектоскопа ЛИР позволяет повысить точность определения координат дефектов в условиях движения контролируемой трубы с изменяющейся скоростью.