CN108956755B - 小直径螺旋换热管漏磁内检测装置及串并联检测方法 - Google Patents

Abstract

小直径螺旋换热管漏磁内检测装置及串并联检测方法，涉及螺旋换热管漏磁内检测技术。为了实现对小直径螺旋换热管的漏磁内检测。所述装置包括探头驱动机构和至少一个检测探头；探头驱动机构驱动检测探头在换热器管内移动；所述检测探头包括中间连接体、以及依次同轴分设于中间连接体两端的磁化体、钢珠支撑体、端部连接体；每个磁化体包括周轴设置的衔铁、磁铁以及钢管筒体；选择将多个检测探头在单根管内串联，然后再在多根管内将之前串联的检测探头进行并联使用，同时对多根管道进行检测，这样就大大提高了检测的效率，节省了时间与人力。

Description

小直径螺旋换热管漏磁内检测装置及串并联检测方法

技术领域

本发明涉及螺旋换热管漏磁内检测装置及检测方法，具体涉及一种小直径螺旋换热管串并联漏磁内检测装置及串并联检测方法。

发明背景

在当今世界，能源是人类所要面临的最重要的问题之一，能源的开发及转换利用是所有国家的重要课题。换热器在化工、冶金、交通、航空与航天等部门应用十分广泛，是能源利用过程中必不可少的设备之一。炼油、化工装置中40％左右的设备都是换热器，更是占到了总投资的30％～45％。换热器不仅投资昂贵，而且换热器的好坏是影响整套装置的平稳运行和企业综合经济指标的直接因素。

换热管是石油化工行业生产中最为常用的换热设备部件，是换热设备的核心部件，常用的有换热器管束、余热锅炉管子等。换热管可分为换热直管和螺旋换热管两大类，相比于换热直管，螺旋换热管在换热设备中的使用相对较晚。但是螺旋换热管用于换热设备具有很大的优势：比如单位体积的传热面积大、结构较为紧凑、传热效率高、能克服管子的热应力等，螺旋管换热器以其诸多的优点，使其在工业生产中被日益广泛的应用。

螺旋换热管的安全状态对生产和经营有着至关重要的影响，一旦其发生泄漏，轻则会出现混料，影响生产的正常进行，重则会引发火灾事故。如果螺旋换热管腐蚀到一定程度，就会影响换热设备的使用，需对其进行修理和更换，如果腐蚀缺陷不能及时发现，换热管就会带着隐患运行，从而影响装置安全、稳定、长周期运行。但是由于螺旋换热管结构形状，导致对其安全检测实施困难。

目前，针对换热直管以及大直径的螺旋换热管的缺陷检测技术已经日趋成熟，但是对小直径螺旋换热管的安全检测尚未出现相关技术。

发明内容

本发明设计一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置及串并联检测方法，通过技术革新，实现基于漏磁法的小直径螺旋换热管缺陷检测，拓宽现有被检对象范围。换言之，本发明的目的是提供一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置及串并联检测方法，以实现对小直径螺旋换热管的漏磁内检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，所述装置包括探头驱动机构和至少一个检测探头；探头驱动机构驱动检测探头在螺旋换热管内移动；

所述检测探头包括中间连接体、以及依次同轴分设于中间连接体两端的磁化体、钢珠支撑体、端部连接体；位于检测探头两端的端部连接体一方面与探头驱动机构的电缆接头(电缆接头安装在软管电缆上)的直通接插件相连，用于连接检测探头与探头驱动机构的软管电缆，另一方面与磁化体的衔铁的配合，用于固定钢珠支撑体；

每个钢珠支撑体包括两瓣夹板、以及位于二者之间的一圈钢珠，两瓣用于固定中间钢珠的夹板Ⅰ和夹板Ⅱ紧固在一起形成一个用于容纳钢珠的环槽，钢珠用于与管内壁接触促进检测探头的传动；钢珠支撑体通过端部连接体与磁化体的衔铁连接；

每个磁化体包括周轴设置的衔铁、磁铁以及钢管筒体；钢管筒体用于保护磁铁以及衔铁，磁铁的端面处加工出一个阶梯形状，使其对应卡在钢管筒体的内阶梯形状里，先磁铁装入钢管筒体的一端内，再将衔铁***钢管筒内，磁铁、衔铁和钢管筒体通过连接件定位在一起，组成一个独立的整体；

所述中间连接体由磁性橡胶辊和套装在磁性橡胶辊上的磁敏检测元件组成，磁性橡胶辊用于中间连接并起到导磁作用，其中间部分比两端要窄，用来提供磁敏元件和信号电路安装的空间；磁敏检测元件是将差分线圈和贴片线圈结合起来同时使用；中间连接体与其两端的磁化体的连接方式为粘合，磁化体的磁铁以及钢管筒体的端面与磁性橡胶辊的端面粘接在一起。

进一步地，探头驱动机构包括旋转脉冲编码器、电缆***、控制箱、电缆卷盘、步进电机、一组辅助滑轮、软管电缆；在控制箱上安装有电缆卷盘，通过电缆卷盘来控制与检测探头连接的软管电缆的升降；电缆***也安装在控制箱上，用于使软管电缆缠到电缆卷盘上；信号处理计算机用于控制步进电机，步进电机用于控制电缆卷盘的转动；一组辅助滑轮均安装在控制箱上，其作用是将软管电缆导通到电缆卷盘以及信号处理计算机接口处，旋转编码器与电缆卷盘相切安装，旋转脉冲编码器与信号处理计算机连接。

进一步地，检测探头数量为多个时(两个或两个以上)，多个检测探头串联在一起以用于放置在一个螺旋换热管内，多个串联在一起的检测探头受控于所述的探头驱动机构。

进一步地，检测探头数量为多个时(两个或两个以上)，检测探头分成两组或两组以上，每组包含一个检测探头或一个以上串联在一起的检测探头，各组检测探头一一对应地放置在各个螺旋换热管内；各组检测探头均受控于所述的探头驱动机构。

进一步地，所述钢珠支撑体中钢珠的材料选用GCr9钢，同时夹板需要与钢珠之间保留一定的用于容纳润滑油的余隙，以保证钢珠可滚动；夹板Ⅰ和夹板Ⅱ的材料选用304成型不锈钢。

进一步地，所述磁化体中衔铁选用锰锌铁氧体材料制造的衔铁，钢管筒体的材料选用304成型不锈钢管；磁铁选用铷铁硼磁铁制造的磁铁。

进一步地，中间连接体与磁化体的连接方式为粘合，首先对磁铁的端面进行喷砂处理，然后使用100号汽油进行清洗除尘，接下来在磁铁以及钢管筒体的端面上涂抹热硫化粘合剂，与磁性橡胶辊进行高温模压硫化成型。

一种利用上述装置的小直径螺旋换热管漏磁串并联检测方法，所述串并联检测方法采用内穿法进行缺陷检测，检测探头采用串并联混合的方式，其过程为：

串联检测过程：

(1)将N个检测探头利用软管电缆串接在一起，每个检测探头的长度为L，在最下部的检测探头的下方连接若干个钢球，构成串联的检测探头组；将与检测探头组上端的软管电缆缠绕在电缆卷盘上，步进电机控制电缆卷盘旋转，串联的检测探头组在受到小球自身重力作用下，下放到螺旋换热管的底端；

(2)到底端后，通过电缆卷盘旋转，带动检测探头组上提，每次上提距离为L，可实现检测N×L的距离；

(3)为了避免多个检测探头对同一个缺陷进行重复检测，在慢速上提L的距离后，快速上提(N-1)×L的距离，此过程不进行检测；

(4)然后再重复上述的慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，以此类推，直到上提到螺旋换热管的上端，完成一根螺旋换热管的检测；

并联检测过程：

将多组串联的检测探头组分别下放到不同的螺旋换热管的底端，将上述检测探头组通过相对应的软管电缆并列缠绕到电缆卷盘上，保证每根软管电缆运动状态同步，重复串联检测中慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，可同时对多根螺旋换热管进行漏磁检测，实现串并联混合的检测。

进一步地，在串并联上提检测过程中，可通过计算机来控制步进电机速度，控制每次上提的距离；在探头串并联检测过程中，每一个检测探头都接有一单独信号线输出相应的检测信号给信号处理计算机；通过计算机软件分析，实现对检测信号的反演，从而实现螺旋换热管缺陷的定位以及后续的定性、定量检测。

本发明具有以下有益效果：

本发明研究对象为小直径螺旋换热管安全检测装置，由于螺旋换热管在换热器内部呈紧密排布，且管与管之间存在支撑，因此受空间的限制导致无法在管外部进行缺陷检测，须采用内穿法进行检测，并使用了漏磁检测技术。漏磁检验是管道无损检验的最常用方法之一，由于它可实现自动化、可视化、且具有效率高、灵敏度高、探头结构简单、无污染等优点，所以在油气管道缺陷检测、钢轨缺陷检测等领域应用广泛。本发明对小直径螺旋换热管漏磁检测装置的检测探头和驱动机构进行设计，以适应特殊的管内结构，实现对小直径螺旋换热管的漏磁内检测。为提高检测效率，节省时间与人力，将多个检测探头在单根管内串联，然后再在多根管内将之前串联的多组检测探头进行并联使用，同时对多根螺旋换热管进行检测。

具体有益效果表现在以下几个方面：

1、传统的换热管漏磁检测装置探头的中间连接件均为衔铁，导致检测探头无法弯曲，因此只能对大直径换热直管进行漏磁检测，但目前螺旋管换热器的使用比重越来越大，尚未出现对小直径螺旋换热管的相关漏磁检测装置。本发明将检测探头中间的连接件设计成磁性橡胶辊，该磁性橡胶辊柔性大、弯曲刚度小。既具备导磁作用，又满足最小内径为14mm的小直径螺旋换热管的通过需求。通过设计相匹配的检测探头，可用于直径14mm以上规格的螺旋换热管的漏磁检测。

2、该检测装置的探头上布置钢珠支撑体，该钢珠支撑体在螺旋换热管内壁滚动，避免探头与管内壁发生摩擦，对检测探头造成损坏。另一方面钢珠在螺旋换热管内的滚动，利于检测探头的行进。钢珠支撑体通过端部连接体与衔铁之间的螺纹连接进行压紧固定，当钢珠支撑体发生磨损破坏时，便于拆卸与更换。

3、在对小直径螺旋换热管实施漏磁检测过程中，检测探头在螺旋换热管内需平缓前进，而换热器内的单根螺旋换热管一般相对较长，且螺旋换热管数量庞大，如果每次检测只使用一个检测探头，检测效率低。本发明选择将多个检测探头串联在一起以用于放置在一个螺旋换热管内，构成一组串联的检测探头组。然后将多组串联的检测探头组分别放置在各个螺旋换热管内，形成串并联组合的方式，同时对多根螺旋换热管进行检测，提高检测效率。

附图说明

图1是本发明装置的总体示意图；

图2是本发明中检测探头示意图，图中(a)为装配图，(b)为分解图；

图3是本发明中检测探头端部连接体示意图；

图4是本发明中检测探头钢珠支撑体示意图，图中(a)为装配图，(b)为分解图；

图5是本发明中检测探头磁化体示意图，图中(a)为装配图，(b)为分解图；

图6是本发明中检测探头中间连接体示意图；

图7是本发明中驱动机构示意图；

图8是本发明中检测过程示意图；

图中：1电缆***，2旋转编码器，3控制箱，4电缆卷盘，5步进电机，6辅助滑轮Ⅰ，7辅助滑轮Ⅱ，8信号处理计算机，9软管电缆，10被检管道，11检测探头，1101端部连接件，1102夹板Ⅰ，1103夹板Ⅱ，1104螺钉，1105衔铁，1106磁铁，1107螺钉，1108钢管筒体，1109磁性橡胶辊，1110磁敏检测元件，1111钢珠，12重物，13上管板，14法兰，15管箱，16下管板，17封头。

具体实施方式

本发明所述的小直径螺旋换热管漏磁内检测装置主要包括检测探头和探头驱动机构。在检测实施过程中，检测探头用于实现小直径螺旋换热管励磁与信号采集，探头驱动机构保证检测探头在螺旋换热管内长距离匀速检测。

上述方案中检测探头由端部连接体、钢珠支撑体、磁化体以及中间连接体四大部分组成。端部连接体存在于检测探头的两端，它有两个作用，一方面通过螺纹孔与驱动装置的电缆接头的直通接插件相连，用于连接检测探头与软管电缆，另一方面通过外螺纹与衔铁的内螺纹配合，用于固定钢珠支撑体。

上述方案中钢珠支撑体由两瓣夹板、一圈钢珠以及4根螺钉构成。两瓣用于固定中间钢珠的夹板Ⅰ和夹板Ⅱ由4根螺钉紧固在一起，形成一个槽型，用于固定中间的钢珠，钢珠的材料选用GCr9钢，同时夹板需要与钢珠之间保留一定的余隙，在滴加润滑油后，可以保证钢珠可以顺利地滚动,夹板的材料选用304成型不锈钢，这种不锈钢不导磁，耐磨，耐腐蚀，在很薄的情况下依然具有较高的机械性能，这些零件共同组成了一个类似于轴承的复合结构：钢珠支撑体。这个结构一方面起到支撑作用，避免探头本身与管内壁发生摩擦，对检测探头造成损坏，另一方面钢珠的滚动可以促进检测探头的传动，增加了检测的流畅性。钢珠支撑体通过端部连接体与衔铁之间的螺纹连接进行压紧固定。采用螺旋压紧安装方式的另一个优点是拆卸便捷，当钢珠支撑体经过一段时间的使用发生磨损破坏时便于更换。

上述方案中磁化体结构由衔铁、磁铁、螺钉以及钢管筒体构成。衔铁选用导磁率较高的锰锌铁氧体材料，它能够将轴向的磁场转化为较均匀的周向磁场导入管壁中，使管道得到磁化从而构成整个磁化回路。钢管筒体的材料选用304成型不锈钢管，由于它优良的机械性能，可以在相同外径下为传感器内部提供更多的空间，钢管筒体一方面起到保护磁铁以及衔铁的作用，在端部加工出一个凸起的形状，还可以与钢珠支撑体一同起到支撑的作用。磁铁选用高矫顽力稀土永磁材料铷铁硼磁铁，将磁铁的端面处加工出一个阶梯形状，如图所示，使其正好卡在钢管筒体的内阶梯形状里，再将衔铁***钢管筒内，旋转衔铁，使其上的螺纹孔与钢管筒体上的孔同轴，这样磁铁、衔铁和钢管筒体就可以通过的螺钉定位在一起，它们组成一个独立的整体。因而，钢管筒体和钢珠支撑体共同保护磁铁在检测过程中不被损坏。

上述方案中中间连接体由磁性橡胶辊和磁敏检测元件组成，磁性橡胶辊用于中间连接并起到导磁作用，其中间部分比两端要窄，用来提供磁敏元件和信号电路安装的空间。磁敏检测元件是将差分线圈和贴片线圈结合起来同时使用。由于在磁铁上加工螺纹孔十分困难，就算可以加工出来，也会破坏磁力线的分布，影响检测效果，所以本发明中中间连接体与磁化体的连接方式为粘合，首先对磁铁的端面进行喷砂处理，然后使用100号汽油进行清洗除尘，接下来在磁铁以及钢管筒体的端面上涂抹热硫化粘合剂，与磁性橡胶辊进行高温模压硫化成型，这种连接方式十分坚固，当工件受到强大的外力拉扯时，即便是磁性橡胶辊发生了断裂，连接处依旧能够保持完好无损。

上述方案中检测探头驱动机构由电缆***、旋转脉冲编码器、控制箱、电缆卷盘、步进电机、辅助滑轮、信号处理计算机组成，由于螺旋管换热器一般为竖直放置使用的且下部封头不可拆卸，探头只能从换热器管的上方进入，所以本发明设计的探头驱动装置需要借助支架来安放在螺旋管换热器的正上方。在控制箱上安装一个电缆卷盘，通过电缆卷盘来控制与检测探头连接的软管电缆的升降。电缆卷盘结构简单，需要的安装空间小，维护方便，性能稳定可靠。电缆***同样固定在控制箱上，其能够保证电缆顺利的缠到电缆卷盘上，减少发生意外的概率。计算机控制步进电机，而步进电机控制电缆卷盘。旋转脉冲编码器与电缆卷盘相切安装。一组辅助滑轮均固定在控制箱上，其作用是将软管电缆顺利导通到电缆卷盘以及信号处理计算机接口处。

利用上述装置的小直径螺旋换热管漏磁串并联检测方法，所述方法采用内穿法进行缺陷检测，为了保证检测过程中检测探头行进速度均匀，并且增加穿过的流畅性，检测时采用快下慢上的方式，在检测探头的下方连接若干个钢球，小球受到自身重力作用会快速的将检测探头以及连接的电缆带到螺旋换热管底端，软管电缆外径尺寸会比换热管的内径小很多，重量也比较轻，所以电缆能够比较容易的通过，这个下放的过程由于不能保证速度的均一性，所以在这个过程中并不进行检测。到底端后通过计算机控制步进电机，上提检测探头，在上提的过程中再进行漏磁检测，为使检测的准确性提高，应慢速平稳地上提。电缆卷盘由步进电机控制，可以通过计算机来控制步进电机从而控制每次上提的距离，同时计算机显示器可实时显示探头在管道内移动的距离。为了对检测的缺陷进行定位，将旋转脉冲编码器与电缆卷盘相切安装，其转动的距离和探头移动的距离存在固定的关系，旋转脉冲编码器能够将转动的距离转换成相应的电脉冲信号输入到信号处理计算机中，再通过信号处理计算机把输入的电脉冲信号与管道的位置信息对应起来，就可以实现对缺陷信号的定位。当发现异常信号时，为确保检测的准确性，可以对异常区域进行多次检测进行确认。

上述方案中由于漏磁检测要求的检测精度高，所以检测探头在螺旋换热管内进行检测时要慢速平稳地前进，而螺旋换热器内的单根管一般都比较长，一整个螺旋管换热器所包含的螺旋换热管数量更是庞大，所以如果每次漏磁检测只使用一个检测探头的话，检测速度以及效率都十分低。本发明中对这个问题提出了根本的解决方案：选择将多个检测探头在单根管内串联，然后再在多根管内将之前串联的检测探头进行并联使用，同时对多根管道进行检测，这样就大大提高了检测的效率，节省了时间与人力。假设将N个检测探头每两个检测探头之间都利用钢丝进行加固连接，每个检测探头的长度为L，先将整套串联好的检测探头下放到螺旋换热管底端，然后慢速上提进行漏磁检测，每次上提L的长度，这样一次性就检测了N×L的距离。为了避免多个检测探头对同一个缺陷进行重复检测，扰乱最后的检测结果，在慢速上提L的距离之后，再快速上提(N-1)×L的距离，这个过程不进行检测，这样之前已经检测过的部分就不会被重复检测了，接下来再重复之前的慢速上提L距离、快速上提(N-1)×L距离的过程，以此类推，这样一根螺旋换热管就可以迅速的检测完成。将多组串联的检测探头通过软管电缆并列缠绕到电缆卷盘上，保证每根电缆运动状态同步，重复串联检测中慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，可同时对多根螺旋换热管进行漏磁检测，实现串并联混合的检测方法。在探头串并联检测过程中，每一个检测探头都接有一根单独信号线，其在软管电缆内部随软管电缆通入到信号处理计算机中。信号处理计算机可以将每一个检测探头的检测信号区分开来，一旦发现某个检测信号产生波动，再结合旋转脉冲编码器对与波动信号相对应的检测探头的位置信息进行确定，对缺陷进行定位。

实施例：下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，这种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置主要包括包括检测探头和探头驱动机构。在检测实施过程中，检测探头用于实现小直径螺旋换热管励磁与信号采集，探头驱动机构保证检测探头在螺旋换热管内长距离匀速检测。

结合图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明所设计的检测探头由端部连接体、钢珠支撑体、磁化体以及中间连接体四大部分组成。图3为端部连接体结构示意图，端部连接体存在于检测探头的两端，它有两个作用，一方面通过螺纹孔与驱动装置的电缆接头的直通接插件相连，用于连接检测探头与软管电缆，另一方面通过外螺纹与衔铁的内螺纹配合，用于固定钢珠支撑体。

由图4是可知，检测探头的钢珠支撑体由两瓣夹板、一圈钢珠以及4根螺钉构成。两瓣用于固定中间钢珠的夹板Ⅰ1102和夹板Ⅱ1103由4根螺钉1104紧固在一起，形成一个槽型，用于固定中间的钢珠1111，钢珠的材料选用GCr9钢，同时夹板需要与钢珠之间保留一定的余隙，在滴加润滑油后，可以保证钢珠可以顺利地滚动,夹板的材料选用304成型不锈钢，这种不锈钢不导磁，耐磨，耐腐蚀，在很薄的情况下依然具有较高的机械性能，这些零件共同组成了一个类似于轴承的复合结构：钢珠支撑体。这个结构一方面起到支撑作用，避免探头本身与管内壁发生摩擦，对检测探头造成损坏，另一方面钢珠的滚动可以促进检测探头的传动，增加了检测的流畅性。钢珠支撑体通过端部连接体1101与衔铁1105之间的螺纹连接进行压紧固定。采用螺旋压紧安装方式的另一个优点是拆卸便捷，当钢珠支撑体经过一段时间的使用发生磨损破坏时便于更换。

由图5可知，磁化体结构由衔铁1105、磁铁1106、螺钉1107以及钢管筒体1108构成。衔铁1105选用导磁率较高的锰锌铁氧体材料，它能够将轴向的磁场转化为较均匀的周向磁场导入管壁中，使管道得到磁化从而构成整个磁化回路。钢管筒体1108的材料选用304成型不锈钢管，由于它优良的机械性能，可以在相同外径下为传感器内部提供更多的空间，钢管筒体一方面起到保护磁铁以及衔铁的作用，在端部加工出一个凸起的形状，还可以与钢珠支撑体一同起到支撑的作用。磁铁1106选用高矫顽力稀土永磁材料铷铁硼磁铁，将磁铁的端面处加工出一个阶梯形状，如图所示，使其正好卡在钢管筒体1108的内阶梯形状里，再将衔铁1106***钢管筒1108内，旋转衔铁，使其上的螺纹孔与钢管筒体上的孔同轴，这样磁铁1106、衔铁1105和钢管筒体1108就可以通过的螺钉1107定位在一起，它们组成一个独立的整体。因而，钢管筒体和钢珠支撑体共同保护磁铁在检测过程中不被损坏。

图6是本发明中检测探头中间连接体示意图，图中1109为用于中间连接并起到导磁作用的磁性橡胶辊，磁性橡胶辊的中间部分比两端要窄,用来提供磁敏元件和信号电路安装的空间。图中1110是用于感应管道漏磁场的磁敏检测元件，是将差分线圈和贴片线圈结合起来同时使用。由于在磁铁1106上加工螺纹孔十分困难，就算可以加工出来，也会破坏磁力线的分布，影响实验效果，所以本发明中中间连接体与磁化体的连接方式为粘合，首先对磁铁1106的端面进行喷砂处理，然后使用100号汽油进行清洗除尘，接下来在磁铁以及钢管筒体的端面上涂抹热硫化粘合剂，与橡胶进行高温模压硫化成型，这种连接方式十分坚固，当工件受到强大的外力拉扯时，即便是磁性橡胶辊1109发生了断裂，连接处依旧能够保持完好无损。

本发明所设计的检测探头驱动机构的整体结构如图7所示，由于螺旋管换热器一般为竖直放置使用的且下部封头不可拆卸，探头只能从换热器管的上方进入，所以本发明设计的探头驱动装置需要借助支架来安放在螺旋管换热器的正上方。在控制箱3上安装一个电缆卷盘4，通过电缆卷盘4来控制与检测探头连接的软管电缆9的升降。电缆卷盘9结构简单，需要的安装空间小，维护方便，性能稳定可靠。电缆***1同样固定在控制箱3上，其能够保证电缆顺利的缠到电缆卷盘上，减少发生意外的概率。计算机8控制步进电机5，而步进电机5控制电缆卷盘4。旋转脉冲编码器2与电缆卷盘4相切安装。辅助滑轮6和7均固定在控制箱上，其作用是将软管电缆顺利导通到电缆卷盘以及信号处理计算机接口处。

图8为本发明的检测过程示意图。一个螺旋管换热器内存在很多紧密排布的螺旋换热管，但为了表达清楚其检测过程，图中只画了两根反向螺旋的换热管。本发明采用内穿法进行缺陷检测，为了保证检测过程中检测探头行进速度均匀，并且增加穿过的流畅性，检测时采用快下慢上的方式，在检测探头的下方连接若干个钢球12，小球受到自身重力作用会快速的将检测探头以及连接的电缆带到螺旋换热管的底端，软管电缆外径尺寸会比换热管的内径小很多，重量也比较轻，所以电缆能够比较容易的通过，这个下放的过程由于不能保证速度的均一性，所以在这个过程中并不进行检测。到底端后通过计算机8控制步进电机5，上提检测探头，在上提的过程中再进行漏磁检测，为使检测的准确性提高，应慢速平稳地上提。电缆卷盘4由步进电机5控制，可以通过计算机来控制步进电机从而控制每次上提的距离，同时计算机的显示器可实时显示探头在管道内移动的距离。为了对检测的缺陷进行定位，将旋转脉冲编码器2与电缆卷盘4相切安装，其转动的距离和探头移动的距离存在固定的关系，旋转脉冲编码器2能够将转动的距离转换成相应的电脉冲信号输入到信号处理计算机8中，再通过信号处理计算机8把输入的电脉冲信号与管道的位置信息对应起来，就可以实现对缺陷信号的定位。当发现异常信号时，为确保检测的准确性，可以对异常区域进行多次检测进行确认。

检测探头的串联与并联：由于漏磁检测要求的检测精度高，所以检测探头在螺旋换热管内进行检测时要慢速平稳地前进，而螺旋换热器内的单根管一般都比较长，一整个螺旋管换热器所包含的螺旋换热管数量更是庞大，所以如果每次漏磁检测只使用一个检测探头的话，检测速度以及效率都十分低。本发明中对这个问题提出了根本的解决方案：选择将多个检测探头在单根管内串联，然后再在多根管内将之前串联的检测探头进行并联使用，同时对多根管道进行检测，这样就大大提高了检测的效率，节省了时间与人力。假设将N个检测探头每两个检测探头之间都利用钢丝进行加固连接，每个检测探头的长度为L，先将整套串联好的检测探头下放到螺旋换热管底端，然后慢速上提进行漏磁检测，每次上提L的长度，这样一次性就检测了N×L的距离。为了避免多个检测探头对同一个缺陷进行重复检测，扰乱最后的检测结果，在慢速上提L的距离之后，再快速上提(N-1)×L的距离，这个过程不进行检测，这样之前已经检测过的部分就不会被重复检测了，接下来再重复之前的慢速上提L距离、快速上提(N-1)×L距离的过程，以此类推，这样一根螺旋换热管就可以迅速的检测完成。将多组串联的检测探头通过软管电缆并列缠绕到电缆卷盘上，保证每根电缆运动状态同步，重复串联检测中慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，可同时对多根螺旋换热管进行漏磁检测，实现串并联混合的检测方法。在探头串并联检测过程中，每一个检测探头都接有一根单独信号线，其在软管电缆内部随软管电缆通入到信号处理计算机中。信号处理计算机可以将每一个检测探头的检测信号区分开来，一旦发现某个检测信号产生波动，再结合旋转脉冲编码器对与波动信号相对应的检测探头的位置信息进行确定，对缺陷进行定位。

Claims (9)

1.一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，所述装置包括探头驱动机构和至少一个检测探头；探头驱动机构驱动检测探头在螺旋换热管内移动；其特征在于：

所述检测探头包括中间连接体、以及依次同轴分设于中间连接体两端的磁化体、钢珠支撑体、端部连接体；位于检测探头两端的端部连接体一方面与探头驱动机构的电缆接头的直通接插件相连，用于连接检测探头与探头驱动机构的软管电缆，另一方面与磁化体的衔铁的配合，用于固定钢珠支撑体；

每个钢珠支撑体包括两瓣夹板、以及位于二者之间的一圈钢珠，两瓣用于固定中间钢珠的夹板Ⅰ和夹板Ⅱ紧固在一起形成一个用于容纳钢珠的环槽，钢珠用于与管内壁接触促进检测探头的传动；钢珠支撑体通过端部连接体与磁化体的衔铁连接；

每个磁化体包括周轴设置的衔铁、磁铁以及钢管筒体；钢管筒体用于保护磁铁以及衔铁，磁铁的端面处加工出一个阶梯形状，使其对应卡在钢管筒体的内阶梯形状里，先磁铁装入钢管筒体的一端内，再将衔铁***钢管筒内，磁铁、衔铁和钢管筒体通过连接件定位在一起，组成一个独立的整体；

所述中间连接体由磁性橡胶辊和套装在磁性橡胶辊上的磁敏检测元件组成，磁性橡胶辊用于中间连接并起到导磁作用，其中间部分比两端要窄，用来提供磁敏元件和信号电路安装的空间；磁敏检测元件是将差分线圈和贴片线圈结合起来同时使用；中间连接体与其两端的磁化体的连接方式为粘合，磁化体的磁铁以及钢管筒体的端面与磁性橡胶辊的端面粘接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：

探头驱动机构包括旋转脉冲编码器、电缆***、控制箱、电缆卷盘、步进电机、一组辅助滑轮、软管电缆；在控制箱上安装有电缆卷盘，通过电缆卷盘来控制与检测探头连接的软管电缆的升降；电缆***也安装在控制箱上，用于使软管电缆缠到电缆卷盘上；信号处理计算机用于控制步进电机，步进电机用于控制电缆卷盘的转动；一组辅助滑轮均安装在控制箱上，其作用是将软管电缆导通到电缆卷盘以及信号处理计算机接口处，旋转编码器与电缆卷盘相切安装，旋转脉冲编码器与信号处理计算机连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：检测探头数量为多个时，多个检测探头串联在一起以用于放置在一个螺旋换热管内，多个串联在一起的检测探头受控于所述的探头驱动机构。

4.根据权利要求1或2所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：检测探头数量为多个时，检测探头分成两组或两组以上，每组包含一个检测探头或一个以上串联在一起的检测探头，各组检测探头一一对应地放置在各个螺旋换热管内；各组检测探头均受控于所述的探头驱动机构。

5.根据权利要求1或2所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：所述钢珠支撑体中钢珠的材料选用GCr9钢，同时夹板需要与钢珠之间保留一定的用于容纳润滑油的余隙，以保证钢珠可滚动；夹板Ⅰ和夹板Ⅱ的材料选用304成型不锈钢。

6.根据权利要求5所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：所述磁化体中衔铁选用锰锌铁氧体材料制造的衔铁，钢管筒体的材料选用304成型不锈钢管；磁铁选用铷铁硼磁铁制造的磁铁。

7.根据权利要求5所述的一种小直径螺旋换热管漏磁内检测装置，其特征在于：中间连接体与磁化体的连接方式为粘合，首先对磁铁的端面进行喷砂处理，然后使用100号汽油进行清洗除尘，接下来在磁铁以及钢管筒体的端面上涂抹热硫化粘合剂，与磁性橡胶辊进行高温模压硫化成型。

8.一种利用权利要求1所述装置的小直径螺旋换热管漏磁串并联检测方法，其特征在于，所述串并联检测方法采用内穿法进行缺陷检测，检测探头采用串并联混合的方式，其过程为：

串联检测过程：

(1)将N个检测探头利用软管电缆串接在一起，每个检测探头的长度为L，在最下部的检测探头的下方连接若干个钢球，构成串联的检测探头组；将与检测探头组上端的软管电缆缠绕在电缆卷盘上，步进电机控制电缆卷盘旋转，串联的检测探头组在受到小球自身重力作用下，下放到螺旋换热管的底端；

(2)到底端后，通过电缆卷盘旋转，带动检测探头组上提，每次上提距离为L，可实现检测N×L的距离；

(3)为了避免多个检测探头对同一个缺陷进行重复检测，在慢速上提L的距离后，快速上提(N-1)×L的距离，此过程不进行检测；

(4)然后再重复上述的慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，以此类推，直到上提到螺旋换热管的上端，完成一根螺旋换热管的检测；

并联检测过程：

将多组串联的检测探头组分别下放到不同的螺旋换热管的底端，将上述检测探头组通过相对应的软管电缆并列缠绕到电缆卷盘上，保证每根软管电缆运动状态同步，重复串联检测中慢速上提L、快速上提(N-1)×L距离的过程，可同时对多根螺旋换热管进行漏磁检测，实现串并联混合的检测。

9.根据权利要求8所述的小直径螺旋换热管漏磁串并联检测方法，其特征在于：

在串并联上提检测过程中，通过计算机来控制步进电机速度，控制每次上提的距离；

在探头串并联检测过程中，每一个检测探头都接有一单独信号线输出相应的检测信号给信号处理计算机；通过计算机软件分析，实现对检测信号的反演，从而实现螺旋换热管缺陷的定位以及后续的定性、定量检测。