CN105548471B - 一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置 - Google Patents

一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，主要由计算机、PLC、驱动器、液压***、推进***、旋转***、调节装置、机架、伸缩杆、夹具、探头、管道、升降台、底座和台面组成，所述计算机与PLC相连，所述PLC与驱动器相连，驱动器连接液压***的液压电机、推进***的推进电机以及旋转***的旋转电机，所述机架固定在设有桩腿的台面上，所述液压缸安装在与台面桩腿相连的底座上，液压缸的活塞杆顶部设有升降台，所述伸缩杆安装在旋转***的调节装置上，所述夹具与伸缩杆端部螺纹配合连接。本发明的有益效果如下：自动化程度高，能够实现管道周向裂纹、轴向裂纹和内外弧面全部覆盖的自动扫查，具有较高的实用价值。

Description

一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置
技术领域
本发明涉及一种用于缺陷检测的扫描装置，特别涉及一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置。
背景技术
管道在石油化工、能源输送、结构承重等领域有着重要应用。管道在生产制造、出厂检验、服役过程均需要采取无损检测措施，及时发现管道中的缺陷并采取补救措施。传统检测技术如超声、漏磁、涡流、交流电磁场等均需要辅助扫描装置带动检测探头对管道内表面或者外表面进行检测。
目前的管道扫描装置一般需要两套***分别对管道的内外表面进行检测，造成检测过程繁琐；管道内外表面的全部覆盖检测，需要不断转动管道，检测效率低，影响作业进度；管道表面不同走向的裂纹往往需要不同走向的扫描器带动探头进行检测。本发明设计了一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，利用液压***起降管道，实现管道和探头扫描轨迹的自动对中；借助扫描装置中的两台电机实现探头的旋转和推进；无需旋转管道，能够对管道的外表面和内表面进行全部弧面的检测。本发明的扫描装置自动化程度高，能够实现管道周向裂纹、轴向裂纹和内外弧面全部覆盖的自动扫描，具有较高的实用价值。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，利用液压***起降管道，实现管道和探头扫描轨迹的自动对中；借助扫描装置中的两台电机实现探头的旋转和推进；无需旋转管道，能够对管道的外表面和内表面进行全部弧面的检测。本发明的扫描装置自动化程度高，能够实现管道周向裂纹、轴向裂纹和内外弧面全部覆盖的自动扫描，具有较高的实用价值。
一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：由计算机、PLC、驱动器、液压***、推进***、旋转***、调节装置、机架、伸缩杆、夹具、探头、管道、升降台、底座和台面组成，所述计算机与PLC相连，所述PLC与驱动器相连，驱动器连接液压***的液压电机、安装在机架上推进***的推进电机以及安装在机架上旋转***的旋转电机，所述机架固定在设有桩腿的台面上，所述液压缸安装在与台面桩腿相连的底座上，液压缸的活塞杆顶部设有升降台，所述伸缩杆安装在旋转***的调节装置上，所述夹具与伸缩杆端部螺纹配合连接，所述探头借助螺钉紧固在夹具上。
所述液压***由液压电机、油泵、溢流阀、油箱、液压缸、活塞和活塞杆组成，所述液压电机与油泵连接，所述油泵与溢流阀连接，所述油箱与油泵、溢流阀、固定在底座上且与溢流阀连接的四个液压缸相连，所述活塞杆与安装在液压缸内的活塞同轴连接。
所述推进***由推进电机、丝杠甲、轴承座甲、移动台、滑块和导轨组成，所述推进电机安装在机架的后端凸台，推进电机与固定在机架底面两个轴承座甲上的丝杠甲同轴连接，所述丝杠甲与依靠两个滑块安装在机架底面两侧导轨上的移动台的底部螺纹孔配合。
所述旋转***由旋转电机、转轴、轴承座乙、滚动轴承、轴承座丙和衬套组成，所述旋转电机安装在移动台上且与转轴同轴连接，所述转轴分别与安装在移动台上轴承座乙中的滚动轴承内圈过盈配合、与安装在机架前端凸台的轴承座丙内的衬套间隙配合，转轴端部安装有调节装置。
所述调节装置由底板、调节块、丝杠乙、手轮、光轴和指针组成，所述底板侧面上设有标尺，底板两端轴承座上安装有丝杠乙和光轴，所述丝杠乙与安装在调节块中的螺母配合，所述光轴与安装在调节块中的直线轴承配合，所述手轮与丝杠乙同轴连接，所述伸缩杆安装在设有指针的调节块上。
所述升降台设有两个具有导槽的侧板，所述两个侧板上部设有矩形开口，下部设有安装管道的圆弧形开口，所述挡杆依靠螺母紧固在侧板的导槽内。
附图说明
附图1是本发明的整体***示意图。
附图2是本发明的缓冲装置示意图。
附图3是本发明的探头内部示意图。
附图4是本发明的探头电路板反面示意图。
附图5是本发明的管道轴向缺陷弧面检测扫描轨迹。
附图6是本发明的管道周向缺陷弧面检测扫描轨迹。
上图中：计算机(1)、PLC(2)、驱动器(3)、液压电机(4)、油泵(4.1)、溢流阀(4.2)、油箱(4.3)、液压缸(4.4)、活塞(4.5)、活塞杆(4.6)、推进电机(5)、丝杠甲(5.1)、轴承座甲(5.2)、旋转电机(6)、转轴(6.1)、移动台(7)、滑块(7.1)、轴承座乙(7.2)、滚动轴承(7.3)、机架(8)、导轨(8.1)、后端凸台(8.2)、前端凸台(8.3)、轴承座丙(8.4)、衬套(8.5)、底板(9)、调节块(9.1)、螺母(9.1.1)、直线轴承(9.1.2)、丝杠乙(9.2)、手轮(9.3)、光轴(9.4)、指针(9.5)、伸缩杆(10)、夹具(11)、探头(12)、管道(13)、升降台(14)、侧板(14.1)、导槽(14.2)、挡杆(14.3)、矩形开口(14.4)、圆弧形开口(14.5)、底座(15)、台面(16)、桩腿(16.1)。
具体实施方式
结合附图1-6，对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明由计算机(1)、PLC(2)、驱动器(3)、液压***、推进***、旋转***、调节装置、机架(8)、伸缩杆(10)、夹具(11)、探头(12)、管道(13)、升降台(14)、底座(15)和台面(16)组成，所述计算机(1)与PLC(2)相连，所述PLC(2)与驱动器(3)相连，驱动器(3)连接液压***的液压电机(4)、安装在机架(8)上推进***的推进电机(5)以及安装在机架(8)上旋转***的旋转电机(6)，所述机架(8)固定在设有桩腿(16.1)的台面(16)上，所述液压缸(4.4)安装在与台面(16)桩腿(16.1)相连的底座(15)上，液压缸(4.4)的活塞杆(4.6)顶部设有升降台(14)，所述伸缩杆(10)安装在旋转***的调节装置上，所述夹具(11)与伸缩杆(10)端部螺纹配合连接，所述探头(12)借助螺钉紧固在夹具(11)上。
如图1所示，所述液压***由液压电机(4)、油泵(4.1)、溢流阀(4.2)、油箱(4.3)、液压缸(4.4)、活塞(4.5)和活塞杆(4.6)组成，所述液压电机(4)与油泵(4.1)连接，所述油泵(4.1)与溢流阀(4.2)连接，所述油箱(4.3)与油泵(4.1)、溢流阀(4.2)、固定在底座(15)上且与溢流阀(4.2)连接的四个液压缸(4.4)相连，所述活塞杆(4.6)与安装在液压缸(4.4)内的活塞(4.5)同轴连接。
如图3所示，所述推进***由推进电机(5)、丝杠甲(5.1)、轴承座甲(5.2)、移动台(7)、滑块(7.1)和导轨(8.1)组成，所述推进电机(5)安装在机架(8)的后端凸台(8.2)，推进电机(5)与固定在机架(8)底面两个轴承座甲(5.2)上的丝杠甲(5.1)同轴连接，所述丝杠甲(5.1)与依靠两个滑块(7.1)安装在机架(8)底面两侧导轨(8.1)上的移动台(7)的底部螺纹孔配合。
如图3所示，所述旋转***由旋转电机(6)、转轴(6.1)、轴承座乙(7.2)、滚动轴承(7.3)、轴承座丙(8.4)和衬套(8.5)组成，所述旋转电机(6)安装在移动台(7)上且与转轴(6.1)同轴连接，所述转轴(6.1)分别与安装在移动台(7)上轴承座乙(7.2)中的滚动轴承(7.3)内圈过盈配合、与安装在机架(8)前端凸台(8.3)的轴承座丙(8.4)内的衬套(8.5)间隙配合，转轴(6.1)端部安装有调节装置。
如图3所示，所述调节装置由底板(9)、调节块(9.1)、丝杠乙(9.2)、手轮(9.3)、光轴(9.4)和指针(9.5)组成，所述底板(9)侧面上设有标尺，底板(9)两端轴承座上安装有丝杠乙(9.2)和光轴(9.4)，所述丝杠乙(9.2)与安装在调节块(9.1)中的螺母(9.1.1)配合，所述光轴(9.4)与安装在调节块(9.1)中的直线轴承(9.1.2)配合，所述手轮(9.3)与丝杠乙(9.2)同轴连接，所述伸缩杆(10)安装在设有指针(9.5)的调节块(9.1)上。
如图4所示，所述升降台(14)设有两个具有导槽(14.2)的侧板(14.1)，所述两个侧板(14.1)上部设有矩形开口(14.4)，下部设有安装管道(13)的圆弧形开口(14.5)，所述挡杆(14.3)依靠螺母紧固在侧板(14.1)的导槽(14.2)内。
测量管道(13)的外径，转动手轮(9.3)，手轮(9.3)通过丝杠乙(9.2)带动调节块(9.1)移动，当调节块(9.1)上的指针(9.5)对应底板(9)标尺上的管道测量半径时，停止转动手轮(9.3)；将管道(13)放置在升降台(14)的侧板(14.1)的圆弧形开口(14.5)内，管道(13)朝着台面(16)一侧悬出需要检测的外弧面，调节挡杆(14.3)高度，使挡杆(14.3)与管道(13)外表面接触，利用螺母对将挡杆(14.3)紧固在导槽(14.2)内，利用计算机(1)控制PLC(2)发送脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动液压电机(4)转动，液压电机(4)带动油泵(4.1)转动，油泵(4.1)将油箱(4.3)内的液压油送至液压缸(4.4)内，液压油通过活塞(4.5)和活塞杆(4.6)将升降台(14)顶起，当管道(13)中心高度与转轴(6.1)一致时，液压电机(4)停止转动，溢流阀(4.2)起到稳压作用。
如图1所示，管道(13)外表面检测时，转动夹具(11)使探头(12)的检测面朝向管道(13)的外侧弧面；如图2所示，检测管道(13)内表面时，转动夹具(11)使探头(12)的检测面朝向管道(13)的内侧弧面。
实施例1：管道轴向缺陷弧面检测方法。
如图5所示，计算机(1)控制PLC(2)发出脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动推进电机(5)转动，推进电机(5)通过丝杠甲(5.1)带动移动台(7)运动，移动台(7)带动旋转电机(6)向前运动，旋转电机(6)通过转轴(6.1)带动底板(9)向前运动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)沿着管道(13)轴向前进；当伸缩轴(10)带动探头(12)在管道(13)轴向移动到行程尽头时，推进电机(5)停止转动。
计算机(1)控制PLC(2)发出脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动旋转电机(6)转过一定角度，旋转电机(6)通过转轴(6.1)带动底板(9)转动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)在管道(13)弧面转过一端弧长，旋转电机(6)停止转动。
计算机(1)控制PLC(2)发出反转脉冲信号，反转脉冲信号经过驱动器(3)后驱动推进电机(5)反向转动，推进电机(5)经过丝杠甲(5.1)带动移动平台(7)反向移动，移动平台(7)通过转轴(6.1)带动底板(9)反向运动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)沿着管道(13)轴向反向移动，当探头(12)移动至移动平台(7)反向行程尽头时，推进电机(5)停止转动。
计算机(1)通过PLC(2)控制旋转电机(3)继续转动一段圆弧；计算机(1)通过PLC(2)周期性控制推进电机(5)和旋转电机(6)转动，实现管道(13)弧面360度轴向缺陷的全部扫描。
实施例2：管道周向缺陷弧面检测方法。
如图6所示，计算机(1)控制PLC(2)发出脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动旋转电机(6)转动，旋转电机(6)通过转轴(6.1)带动底板(9)转动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)沿着管道(13)弧面同轴转动，当探头(12)在管道(13)弧面完成360度扫描时，旋转电机(5)停止转动。
计算机(1)控制PLC(2)发出脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动推进电机(5)转动，推进电机(5)通过丝杠甲(5.1)带动移动平台(7)移动，移动平台(7)通过转轴(6.1)带动底板(9)移动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)移动一小段距离，推进电机(5)停止转动。
计算机(1)控制PLC(2)发出反转脉冲信号，脉冲信号经过驱动器(3)后驱动旋转电机(6)反向转动，旋转电机(6)带动底板(9)反向转动，底板(9)通过伸缩轴(10)带动探头(12)沿着管道(13)弧面反向同轴转动，当探头(12)在管道(13)弧面完成360度反向扫描时，旋转电机(6)停止转动。
计算机(1)通过PLC(2)控制推进电机(5)转动，推进电机(5)带动探头(12)移动一段距离；计算机(1)通过PLC(2)周期性控制推进电机(5)和旋转电机(6)转动，实现管道(13)弧面360度周向缺陷的全部扫描。
本发明的有益效果是：利用液压***起降管道，实现管道和探头扫描轨迹的自动对中；借助扫描装置中的两台电机实现探头的旋转和推进；无需旋转管道，能够对管道的外表面和内表面进行全部弧面的检测。本发明的扫描装置自动化程度高，能够实现管道周向裂纹、轴向裂纹和内外弧面全部覆盖的自动扫描，具有较高的实用价值。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：由计算机、PLC、驱动器、液压***、推进***、旋转***、调节装置、机架、伸缩杆、夹具、探头、管道、升降台、底座和台面组成，所述计算机与PLC相连，所述PLC与驱动器相连，驱动器连接液压***的液压电机、安装在机架上推进***的推进电机以及安装在机架上旋转***的旋转电机，所述机架固定在设有桩腿的台面上，所述液压缸安装在与台面桩腿相连的底座上，液压缸的活塞杆顶部设有升降台，所述伸缩杆安装在旋转***的调节装置上，所述夹具与伸缩杆端部螺纹配合连接，所述探头借助螺钉紧固在夹具上。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：所述液压***由液压电机、油泵、溢流阀、油箱、液压缸、活塞和活塞杆组成，所述液压电机与油泵连接，所述油泵与溢流阀连接，所述油箱与油泵、溢流阀、固定在底座上且与溢流阀连接的四个液压缸相连，所述活塞杆与安装在液压缸内的活塞同轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：所述推进***由推进电机、丝杠甲、轴承座甲、移动台、滑块和导轨组成，所述推进电机安装在机架的后端凸台，推进电机与固定在机架底面两个轴承座甲上的丝杠甲同轴连接，所述丝杠甲与依靠两个滑块安装在机架底面两侧导轨上的移动台的底部螺纹孔配合。
4.根据权利要求1所述的一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：所述旋转***由旋转电机、转轴、轴承座乙、滚动轴承、轴承座丙和衬套组成，所述旋转电机安装在移动台上且与转轴同轴连接，所述转轴分别与安装在移动台上轴承座乙中的滚动轴承内圈过盈配合、与安装在机架前端凸台的轴承座丙内的衬套间隙配合，转轴端部安装有调节装置。
5.根据权利要求1所述的一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：所述调节装置由底板、调节块、丝杠乙、手轮、光轴和指针组成，所述底板侧面上设有标尺，底板两端轴承座上安装有丝杠乙和光轴，所述丝杠乙与安装在调节块中的螺母配合，所述光轴与安装在调节块中的直线轴承配合，所述手轮与丝杠乙同轴连接，所述伸缩杆安装在设有指针的调节块上。
6.根据权利要求1所述的一种用于管道内外表面缺陷检测的扫描装置，其特征是：所述升降台设有两个具有导槽的侧板，所述两个侧板上部设有矩形开口，下部设有安装管道的圆弧形开口，所述挡杆依靠螺母紧固在侧板的导槽内。
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