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-hdt.ru/products#princ) 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 - НТ2Р для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, включающий понижающий трансформатор, блок питания, два оптических датчика, измеритель длины, сканирующее устройство, блок сбора и передачи данных и промышленную ЭВМ (http://www.mvshared.ru/slide/210319/, 2013).
Дефектоскоп МИД - НТ2Р не содержит защитных пластин. Для концентрации магнитного потока в контролируемой трубе в дефектоскопе МИД - НТ2Р для каждого диаметра трубы предусмотрены две сменные призмы из электротехнической стали. Таким образом, магнитная система дефектоскопа МИД - НТ2Р 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 - НТ2Р устранен недостаток, касающийся необходимости частой замены преобразователей или защитных пластин.
В дефектоскопе МИД - НТ2Р сигналы от вращающихся вокруг контролируемой трубы преобразователей магнитного поля усиливаются, подвергаются амплитудной модуляции, через воздушные трансформаторы подаются в блок обработки сигналов. Блок обработки сигналов демодулирует сигналы и передает их в промышленную ЭВМ. Измерение координат дефектов в дефектоскопе МИД - НТ2Р производится по времени прохождения трубы с автоматическим определением средней скорости движения трубы. Однако скорость движения трубы не является постоянной величиной. На нее влияют следующие факторы: изменение скорости вращения асинхронных электродвигателей при изменении массы трубы и влияние мощного магнитного поля при заходе и выходе трубы из сканирующего устройства. В дефектоскопе МИД - НТ2Р передача аналоговых сигналов производится через два воздушных трансформатора и сопровождается перекрестными помехами, являющимися результатом того, что сигналы с передающей обмотки первого трансформатора попадают на приемную обмотку второго трансформатора и наоборот. В этом случае невозможно определить источник сигнала. Кроме того, амплитудная модуляция, при всей простоте реализации, является самым незащищенным от воздействия электромагнитных помех способом передачи аналоговых сигналов. Помехой может являться включение и выключение электродвигателей и других мощных электроприборов. Наличие вышеуказанных помех снижает точность контроля.
Технической задачей, решаемой при создании полезной модели, является разработка магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, лишенного указанных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в повышении точности контроля.
Указанный технический результат достигается тем, что в магнитоиндукционном дефектоскопе для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб, включающем понижающий трансформатор, блок питания, два оптических датчика, измеритель длины, сканирующее устройство, блок сбора и передачи данных и промышленную ЭВМ, блок сбора и передачи данных выполнен в виде беспроводной системы сбора и передачи данных по радиоканалу, состоящей из роторной части, включающей преобразователи магнитного поля, усилители сигналов, микро-ЭВМ со встроенным аналого-цифровым преобразователем, модуль Bluetooth и антенну, и статорной части, включающей антенну, модуль передачи команд и приема данных по радиоканалу, к которому подсоединены измеритель длины и два оптических датчика для определения координат дефектов.
На Фиг. приведена функциональная схема цифровой беспроводной системы сбора и передачи данных предлагаемого дефектоскопа. Беспроводная система сбора и передачи данных состоит из роторной части, вращающейся в сканирующем устройстве вокруг контролируемой трубы, и статорной части. Роторная часть состоит из преобразователей магнитного поля 1 и 2, усилителей сигналов 3 и 4, микро-ЭВМ со встроенным аналого-цифровым преобразователем 5, модуля Bluetooth 6 и антенны 7. Роторная часть беспроводной системы сбора и передачи данных установлена на внутри барабана дефектоскопа, а модуль передачи команд и приема данных 9 с антенной 8 статорной части устанавливается на расстоянии до 10 метров перед входом трубы в сканирующее устройство. Статорная часть устанавливается вблизи от сканирующего устройства и состоит из антенны 8, модуля передачи команд и приема данных 9, к которому подсоединены два оптических датчиков 10 и 12, измеритель длины 11 и по линии компьютерной связи Ethernet - промышленная ЭВМ 13. Оптический датчик начала измерения 10 установлен в транспортной системе перед сканирующим устройством дефектоскопа, а оптический датчик окончания измерения 12 установлен в транспортной системе после сканирующего устройства. Измеритель длины 11 установлен на прижимном ролике в линии рольганга перед сканирующем устройством после оптического датчика 10.
Конструкция предлагаемого магнитоиндукционного дефектоскопа для обнаружения продольных дефектов ферромагнитных труб повторяет конструкцию известного дефектоскопа МИД - НТ2Р (http://www.myshared.ru/slide/210319/, 2013).
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. Намагничивание трубы поперечное. При включении питания устанавливается связь по радиоканалу между роторной и статорной частями беспроводной системы сбора и передачи данных. При пересечении трубой оптического датчика перед сканирующим устройством дефектоскопа промышленная ЭВМ 13 выдает команду микро-ЭВМ со встроенным аналого-цифровым преобразователем 5 на начало сбора информации с преобразователей магнитного поля 1 и 2, команду модулю передачи команд и приема данных 9 на сбор информации с оптических датчиков 10 и 12, с измерителя длины 11 и на прием цифровых пакетов по радиоканалу. Микро-ЭВМ со встроенным аналого-цифровым преобразователем 5 преобразует усиленные аналоговые сигналы преобразователей магнитного поля 1 и 2 в цифровой код, формирует пакеты данных и передает их в модуль Bluetooth 6. Модуль Bluetooth 6 передает пакеты данных по радиоканалу в модуль передачи команд и приема данных 9. Модуль передачи команд и приема данных 9 синхронизирует по времени данные от преобразователей магнитного поля 1 и 2 с данными от оптических датчиков 10 и 12 и измерителя длины И. Синхронизированные данные передаются по линии компьютерной связи Ethernet в промышленную ЭВМ 13. Промышленная ЭВМ 13 определяет дефекты на трубе и их координаты. При пересечении концом трубы оптического датчика 12, установленного после сканирующего устройства дефектоскопа, промышленная ЭВМ 13 выдает команды микро-ЭВМ со встроенным аналого-цифровым преобразователем 5, модулю передачи команд и приема данных 9 на окончание сбора информации. При работе предлагаемого дефектоскопа за счет выполнения блока сбора и передачи данных в виде беспроводной системы сбора и передачи данных по радиоканалу исключается присущее работе дефектоскопа МИД - НТ2Р влияние на процесс контроля перекрестных помех (результат того, что сигналы с передающей обмотки первого трансформатора попадают на приемную обмотку второго трансформатора и наоборот), а также электромагнитных помех, являющиеся результатом включения и выключения электродвигателей и других мощных электроприборов, что повышает точность контроля ферромагнитных труб. Также повышается точность измерения координат дефектов за счет использования данных, поступающих от измерителя длины.