申请/专利权人：华中科技大学

申请日：2018-08-21

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109100418B

主分类号：G01N27/90

分类号：G01N27/90;G01N27/9093

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.01.22#实质审查的生效;2018.12.28#公开

摘要：本发明属于管道无损检测设备技术领域，并具体公开了非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置。扫查装置包括底板其特征在于，包括脉冲涡流检测探头机构、多个夹持机构以及用于驱动扫查装置在管道上运动的驱动单元，脉冲涡流检测探头机构设于底板的下方且包括探头、螺杆和弹簧，多个夹持机构对称布置在底板的两侧，卡爪的一端通过卡爪转轴与所述扭簧连接且所述扭转弹簧的突出部分压在所述卡爪上，用于压紧所述卡爪，提供所述卡爪对管道的夹紧力，所述卡爪的另一端还设有滑轮。本发明可以实现对非铁磁性大直径金属管道壁厚减薄型缺陷的检测，能够适应多种规格的管道，并通过管道上和管道下两种扫查路径相结合的方式，实现管道的多路径检测。

主权项：1.非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，包括底板3，其特征在于，还包括脉冲涡流检测探头机构1、夹持机构2以及用于驱动所述扫查装置在管道上运动的驱动单元4,其中：所述脉冲涡流检测探头机构1设于所述底板3下方，包括探头7、螺杆8和弹簧9，所述探头7通过所述螺杆8和螺母实现与所述底板3固定连接，所述弹簧9套设于所述螺杆8上并卡接在所述探头7与底板3之间，通过拧紧或放松所述螺母以调节所述探头7的高度位置；所述夹持机构2为多个且对称布置于所述底板3两侧，所述夹持机构2包括卡爪12、卡爪转轴和扭簧10，所述卡爪12的一端通过所述卡爪转轴与所述扭簧10连接，且所述扭簧10的突出部分压在所述卡爪12上用于压紧所述卡爪12并提供所述卡爪12对管道的夹紧力，所述卡爪12的另一端设有滑轮13，从而实现所述夹持机构2与管道的滑动连接以减小摩擦；所述底板3与卡爪支撑板11连接的部位设有第一燕尾槽且所述卡爪支撑板固定设于所述第一燕尾槽内；所述扫查装置包括多个对称设于所述底板3两侧的配重单元5，所述配重单元5包括配重杆22，所述配重杆22一端与配重支撑板20可拆卸的连接，另一端与挂钩21连接,所述配重支撑板20与所述底板3固定连接。

全文数据：非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置技术领域本发明属于管道无损检测设备技术领域，更具体地，涉及非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置。背景技术管道在油气、化工、电力和供暖等各种工程和工业装置中应用广泛，对工业生产和日常生活具有极其重要的作用。管道在长期使用中受高温、高压以及复杂外部环境的影响，容易产生裂纹，同时管道内壁受介质的冲刷和腐蚀作用，从而产生大面积腐蚀、壁厚减薄。如果不进行有效的监控或维修，以上缺陷在高压下快速扩张，造成管壁开裂进而引发管道泄漏甚至爆炸，将造成巨大的经济损失，并对环境造成极大的污染和危害。脉冲涡流检测技术具有不停机检测、可穿透包覆层等优势，在管道缺陷检测中有着广阔的应用前景，而传统手持式脉冲涡流检测仪检测效率低，成为制约该技术发展的一大瓶颈，因此开发可携带式脉冲涡流快速扫查装置，提高脉冲涡流检测效率在工程应用中具有重要意义。中国专利CN104502444A公布了一种管道缺陷扫查装置，该扫查装置包括四套软轴驱动单元、扫查轨迹调节结构、永磁吸附机构和可调式探头机构。每套软轴驱动单元由电机、软轴、软轴套、车轮组和联轴器组成，永磁吸附机构由两个极性相反永久磁铁组和衔铁组成，磁铁的磁化方向与管道轴线方向垂直，该装置采用周向磁化方法，可检测管道的纵向缺陷；可调式平探头可适应多种规格管道的扫查；且该装置扫查轨迹可调，传动方式新颖，结构紧凑，体积小，重量轻，可广泛应用于管道的缺陷扫查。但该装置可用于铁磁性管道的缺陷检测，对非铁磁性管道脉冲涡流检测不适用。中国专利CN101255942B的专利文献公开了一种用于管道开挖后防腐层喷涂的管道现场大修自动喷涂机具，是一种环绕管道外表面行走的装置，通过在行走小车两端安装环管道的活动框架，并在框架上设置带弹簧的夹紧轮来夹紧管道，可适用于多种直径的管道，然而该装置体积庞大，便携性差，安装复杂。发明内容针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，该装置通过设于底板上方的驱动单元、设于底板下方的脉冲涡流检测探头机构以及对称设于底板两侧的多个夹持机构以实现对非铁磁性大直径金属管道壁厚减薄型缺陷的检测，能够适应多种规格的管道，并通过管道上和管道下两种扫查路径相结合的方式，实现管道的多路径扫查。为实现上述目的，本发明提出了非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，包括底板，其特征在于，还包括脉冲涡流检测探头机构、夹持机构以及用于驱动所述扫查装置在管道上运动的驱动单元,其中：所述脉冲涡流检测探头机构设于所述底板下方，包括探头、螺杆和弹簧，所述探头通过所述螺杆和螺母实现与所述底板固定连接，所述弹簧套设于所述螺杆上并卡接在所述探头与底板之间，通过拧紧或放松所述螺母以调节所述探头的高度位置；所述夹持机构为多个且对称布置于所述底板两侧，所述夹持机构包括卡爪、卡爪转轴和扭簧，所述卡爪的一端通过所述卡爪转轴与所述扭簧连接，且所述扭簧的突出部分压在所述卡爪上用于压紧所述卡爪并提供所述卡爪对管道的夹紧力，所述卡爪的另一端设有滑轮，从而实现所述夹持机构与管道的滑动连接以减小摩擦。进一步的，所述扫查装置包括多个对称设于所述底板两侧的配重单元，所述配重单元包括配重杆，所述配重杆一端与配重支撑板可拆卸的连接，另一端与挂钩连接，所述配重支撑板与所述底板固定连接。进一步的，所述配重单元包括可调节配重，所述可调节配重悬挂在所述挂钩上。进一步的，所述驱动单元包括电机支撑板、直角换向器、车轮、联轴器、减速器和电机，所述电机支撑板固定于所述底板上，所述直角换向器固定于所述电机支撑板下方且其输出轴与所述车轮连接，其输入轴经所述联轴器与所述减速器相连，所述减速器与所述电机相连。进一步的，所述底板与所述卡爪支撑板连接的部位设有第一燕尾槽且所述卡爪支撑板固定设于所述第一燕尾槽内。进一步的，所述底板与所述电机支撑板连接的部位设有第二燕尾槽且所述电机支撑板固定设于所述第二燕尾槽内。进一步的，所述底板为非导磁导电材料制成。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本发明包括脉冲涡流检测探头机构、多个夹持机构以及用于驱动所述扫查装置在管道上运动的驱动单元，通过拧紧或放松所述螺母可实现探头的高度位置，以适应不同非铁磁性管道的检测要求；同时多个夹持机构对称布置在所述底板的两侧，且卡爪的一端通过卡爪转轴与扭簧连接，用于压紧卡爪，提供卡爪对管道的夹紧力，卡爪的另一端还设有滑轮，从而实现所述夹持机构与管道的滑动连接，减小摩擦，本发明的扫查装置不受管道材质或管道外表面凸凹起伏状况限制，且结构紧凑，体积小，重量轻，可广泛应用于管道的缺陷检测。2.本发明的探头通过所述螺杆和螺母实现与所述底板的连接，所述弹簧套设在所述螺杆上并卡接在所述探头与底板之间，通过拧紧或放松所述螺母来实现所述探头的高度位置，以适应不同非铁磁性管道的检测要求。3.本发明包括多个对称布置在所述底板两侧的配重单元，对于管道的上方检测，通过悬挂可调节配重来降低检测装置的中心，从而保证检测装置的平衡性，以实现检测装置的多路径检测，提高检测的精度。4.本发明驱动单元包括电机、减速器、联轴器、直角换向器、车轮和电机支撑板，从而可根据需求精确控制扫查装置在管道上运动的速度和轨迹。5.本发明的夹紧机构和配重单元安装于底板的燕尾槽中，易于装拆配重单元，方便实现管道上和管道下两种扫查路径，同时易于替换不同尺寸的夹紧机构，以适用于更多规格的管道。附图说明图1是本发明实施例涉及的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置的结构示意图；图2是本发明实施例涉及的检测探头结构示意图；图3是本发明实施例涉及的驱动单元结构示意图；图4是本发明实施例涉及的夹持机构结构示意图；图5是本发明实施例涉及的配重单元结构示意图；图6是本发明实施例涉及的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置在管道上方工作的结构示意图；图7是本发明实施例涉及的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置在管道下方工作的结构示意图。在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-脉冲涡流检测探头机构、2-夹持机构、3-底板、4-驱动单元、5-配重单元、6-管道、7-探头、8-螺杆、9-弹簧、10-扭簧、11-卡爪支撑板、12-卡爪、13-滑轮、14-电机、15-减速器、16-联轴器、17-电机支撑板、18-直角转向器、19-车轮。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。脉冲涡流检测的基本原理是在激励线圈中通入脉冲或方波的电流信号，激励电流在空间中产生变化的磁场，被测构件中会感应出涡流，直接从线圈耦合出的一次电磁场和涡流产生的二次电磁场叠加在一起，且后者包含构件的厚度和缺陷等信息，通过检测线圈测量二次磁场产生的感应电压，分析测量信号可得到被测构件的信息。如图1所示，非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置包括脉冲涡流检测探头机构1、夹持机构2、驱动单元4和配重单元5。其中，扫查装置位于管道上方时，扫查装置通过配重单元5悬挂配重保持装置的平衡；扫查装置位于管道下方时，拆除配重单元5由自重保持平衡。扫查装置通过夹持机构2提供足够的夹紧力将扫查装置压紧在管道6外表面，由驱动单元4提供扫查装置沿管道6轴向移动的动力，并通检测探头1获取管道6的壁厚信息，实现对管道6缺陷的检测。如图6所示，扫查装置位于管道6的上方进行工作检测时，通过配重单元5悬挂配重可降低扫查装置的重心，保证扫查装置平稳爬行。如图7所示，扫查装置位于管道6的下方进行工作检测时，通过拆除底板3上燕尾槽中的配重单元5，以夹紧机构2提供的压紧力克服装置自重，并保持平衡。如图1和图2所示，脉冲涡流检测探头机构1包括探头7、螺杆8和弹簧9。其中，脉冲涡流检测探头机构1设于底板3的下方并通过螺杆8和螺母实现与所述底板3的连接，所述弹簧9套设在所述螺杆8上并卡接在所述脉冲涡流检测探头机构1与底板3之间，通过拧紧或放松螺母来实现探头7的高度位置，弹簧9用于固定脉冲涡流检测探头机构1并缓冲脉冲涡流检测探头机构1的振动，实现脉冲涡流检测探头机构1的减震。如图1和图4所示，扫查装置包括多个对称设于管道6两侧的夹持机构2，夹持机构2包括卡爪12、卡爪支撑板11、扭簧10和滑轮13，其中，卡爪12通过卡爪转轴与扭簧10连接且扭转弹簧的中部压在卡爪12上，用于压紧卡爪12，提供卡爪12的夹紧力，卡爪转轴通过轴承固定在卡爪支撑板11上，卡爪支撑板11底部与底板3实现固定连接。当卡爪12绕卡爪转轴向外侧扭转运动时，压在卡爪12上的扭簧10产生扭矩，从而提供卡爪12的夹紧力，从而实现卡爪机构抓紧管道6。卡爪12的另一端还设有滑轮13，当卡爪机构抓紧管道6时，滑轮13直接顶在管道6上，从而实现扫查装置沿管道6运动时与管道6之间的摩擦为滑动摩擦，从而减小扫查装置与管道6之间的摩擦。如图3所示，驱动单元4包括电机14、减速器15、联轴器16、直角换向器18、车轮19和电机支撑板17，所述电机支撑板17以燕尾槽的形式固定于底板3上，直角换向器18固定于电机支撑板17下方，输出轴与车轮19连接，输入轴经联轴器16与减速器15相连，减速器与电机14相连。直流电机14的动力经减速器15减速，通过联轴器16传递到直角换向器18，并经直角换向器18改变转动方向，传递至车轮19，进而驱动所述扫查装置在管道6外运动。如图5所示，配重单元5由配重杆22、挂钩21和配重支撑板20组成，所述配重支撑板20以燕尾槽形式固定于底板3上，便于拆卸，配重杆22通过螺钉安装于配重支撑板20，挂钩21通过螺纹连接在配重杆底端。该发明装置的工作过程如下：检测前首先将扫查装置放置于管道6外表面，根据管道6的外径调节夹紧机构2，使卡爪12压紧管道6，而后通过螺杆8调节探头7的提离高度，并根据扫查路径在配重单元5下方悬挂配重或拆除配重单元5。给电机提供电源驱动该装置运动，随着整个装置沿管道6轴向移动，探头7扫查轨迹下方的壁厚信息并将信号将被探头检测到，通过分析探头扫查过程中接收到的信号，即可得到管道6的内壁缺陷情况。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，包括底板3，其特征在于，还包括脉冲涡流检测探头机构1、夹持机构2以及用于驱动所述扫查装置在管道上运动的驱动单元4,其中：所述脉冲涡流检测探头机构1设于所述底板3下方，包括探头7、螺杆8和弹簧9，所述探头7通过所述螺杆8和螺母实现与所述底板3固定连接，所述弹簧9套设于所述螺杆8上并卡接在所述探头7与底板3之间，通过拧紧或放松所述螺母以调节所述探头7的高度位置；所述夹持机构2为多个且对称布置于所述底板3两侧，所述夹持机构2包括卡爪12、卡爪转轴和扭簧10，所述卡爪12的一端通过所述卡爪转轴与所述扭簧10连接，且所述扭簧10的突出部分压在所述卡爪12上用于压紧所述卡爪12并提供所述卡爪12对管道的夹紧力，所述卡爪12的另一端设有滑轮13，从而实现所述夹持机构2与管道的滑动连接以减小摩擦。2.如权利要求1所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述扫查装置包括多个对称设于所述底板3两侧的配重单元5，所述配重单元5包括配重杆22，所述配重杆22一端与配重支撑板20可拆卸的连接，另一端与挂钩21连接,所述配重支撑板20与所述底板3固定连接。3.如权利要求2所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述配重单元5包括可调节配重，所述可调节配重悬挂在所述挂钩21上。4.如权利要求1-3任一项所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述驱动单元4包括电机支撑板17、直角换向器18、车轮19、联轴器16、减速器15和电机14，所述电机支撑板17固定于所述底板3上，所述直角换向器18固定于所述电机支撑板17下方且其输出轴与所述车轮19连接，其输入轴经所述联轴器16与所述减速器15相连，所述减速器15与所述电机14相连。5.如权利要求1-4任一项所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述底板3与所述卡爪支撑板11连接的部位设有第一燕尾槽且所述卡爪支撑板固定设于所述第一燕尾槽内。6.如权利要求1-5任一项所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述底板3与所述电机支撑板17连接的部位设有第二燕尾槽且所述电机支撑板17固定设于所述第二燕尾槽内。7.如权利要求1-6任一项所述的非铁磁性管道脉冲涡流检测用扫查装置，其特征在于，所述底板3为非导磁导电材料制成。

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