一种管道内氧化皮堆积的定量检测方法及检测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种管道内氧化皮堆积的定量检测方法及检测仪。
【背景技术】
[0002]近年来，大型火力发电机组锅炉中普遍使用耐高温、抗腐蚀性能更好的不锈钢制造过热器和再热器的管道。但是，锅炉经过较长时间运行后，长期恶劣的工况环境易使管道内壁发生氧化，在内壁表面形成氧化皮。当工况环境发生剧烈变化时，如停炉和启炉时，管道内壁的氧化皮非常容易剥落，剥落的氧化皮容易堆积在过热器和再热器管道弯头部位，严重时甚至堵塞管道，导致管道在加热时爆裂。因此，需要对锅炉管道内氧化皮堆积量进行检测，及时发现堆积量高的管道，并做出及时清理。
[0003]目前，检测锅炉管道内沉积氧化物的无损检测方法主要为Y射线成像法，但日本Ishikawajima-HarimaHeavyIndustriesC0.Ltd.研究所的 Ohtomo 等人在研究报告“MagneticMeasurementoflnternalScaleinAusteniticStainlessSteelTubes”中指出,使用 Y 身寸线探伤装置对锅炉管道内沉积的氧化物进行无损检测时，当沉积氧化物的数量较少时，难以从图像上辨认确定，尤其当管壁厚度增大时，检测灵敏度低的问题更加突出；而且使用Y射线存在危险性；同时还具有检测装置体积庞大、检测费用昂贵的不足，因此未在现场得到广泛应用。
[0004]Ohtomo等人基于上述研究报告还提出了一种磁性无损检测方法。该种方法原理为:在管道外部施加交流磁场，通过检测管道磁导率的变化，对管道内氧化物堆积情况进行判断，此种方法更类似于涡流检测法，如低频涡流、远场涡流和脉冲涡流等。然而，该种检测方法仍然存在许多缺陷，一方面，使用交流磁场对管道进行磁化，无磁管道壁因电磁感应而产生涡流，进而使交流磁化场以及管内氧化物的感应磁信号都发生衰减，降低了检测灵敏度；另一方面，交流磁场的幅值强度低，磁场穿透深度小，在检测厚管壁的管道时具有检测信号弱的问题，影响检测的灵敏度。另外，同涡流检测一样，检测装置的输入一输出均为交流信号，输出信号(检测装置输出到传感器的信号)通常需要的功率比较大，而输入信号(传感器检测到的磁场信号)为微安级的电流，在复杂工况下很难精确检测出电流的大小，因而检测装置的信号发生系统和信号处理系统均比较复杂，检测信号还比较容易受到干扰。另外，传感器的制作同样比较复杂，如:涡流检测装置的传感器探头价格贵，针对一种管道，需要特定型号的探头；此餐，检测装置的能量损耗也比较大。因此，尽管与射线法相比，该种方法已经具有了较大进步，但仍然具有系统复杂、检测装置价格昂贵、检测灵敏度有限等问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种管道内氧化皮堆积的定量检测方法及检测仪，具有检测原理简单、携带方便、灵敏度高以及成本低的优点，可应用于电厂中检测不锈钢管道内氧化皮堆积量，具有较大的优越性及应用前景。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
[0007]本发明提供一种管道内氧化皮堆积的定量检测方法，包括以下步骤:
[0008]SI，将专用传感器放置在被测管道表面的初始检测点，沿管径轴向方向移动所述专用传感器，所述专用传感器记录初始检测点坐标以及在所述被测管道的移动距离；并将所述初始检测点坐标以及在所述被测管道的移动距离实时传输到主机；
[0009]同时，在所述被测管道的各个检测点，所述专用传感器均产生稳恒的25mT_30mT强磁场，通过所述强磁场激励和磁化检测点位置所述被测管道内的氧化物；该氧化物被激励和磁化后产生原始磁场信号，该原始磁场信号被所述专用传感器接收；
[0010]S2，所述专用传感器将各检测点接收到的所述原始磁场信号依次发送到信号处理装置；同时将所述初始检测点坐标以及在所述被测管道的移动距离发送到主机；
[0011]S3，所述信号处理装置对接收到的所述原始磁场信号进行处理，得到处理后的模拟形式的磁场信号，并发送到数据采集装置；
[0012]S4，所述数据采集装置包括多通道AD采集器和通讯模块；所述多通道AD采集器将接收到的所述模拟形式的磁场信号转化为数字形式磁场信号，然后将所述数字形式磁场信号通过所述通讯模块发送到主机；
[0013]S5，所述主机不断分析处理所述数字形式磁场信号，并结合所述初始检测点坐标以及专用传感器在所述被测管道的移动距离，得到所述被测管道内各检测点的氧化皮堆积量。
[0014]优选的，所述信号处理装置包括依次相连的前置放大器、低通滤波器和调理放大器；S3具体为:
[0015]所述前置放大器包括一组运算放大器，对来自所述专用传感器的原始磁场信号进行信号放大处理，得到磁场放大信号；
[0016]所述低通滤波器对来自所述前置放大器的磁场放大信号进行滤波操作，去掉频率高于阈值的杂信号，得到磁场纯净信号，并发送到所述调理放大器；
[0017]所述调理放大器放大所述磁场纯净信号，使放大后的信号满足数据采集装置量程范围，得到最终的所述模拟形式的磁场信号。
[0018]优选的，S5具体为:
[0019]S51，所述主机预先建立氧化皮堆积量计算模型；其中，所述氧化皮堆积量计算模型为具有自适应学习能力的BP神经网络模型；
[0020]S52，所述主机将所述数字形式磁场信号作为所述氧化皮堆积量计算模型的输入，经过计算，输出被测管道内检测点的氧化皮堆积量。
[0021]优选的，所述BP神经网络模型为三层BP神经网络，该三层BP神经网络包括输入层1、隐含层j和输出层t ;其中，所述输入层包含3个神经元，分别为被测管道壁厚、数字形式磁场信号的大小、以及所述专用传感器产生的稳恒强磁场的磁场强度；所述隐含层包含P个神经元；所述输出层包含I个神经元，为被测管道内检测点的氧化皮堆积量Y1。
[0022]优选的，所述主机通过分析所述数字形式磁场信号的信号大小，判断被测管道内检测点的氧化皮堆积量。
[0023]本发明还提供一种管道内氧化皮堆积的定量检测仪，包括:专用传感器、信号处理装置、数据采集装置和主机；
[0024]所述专用传感器用于:所述专用传感器被放置在被测管道表面的初始检测点，并沿管径轴向方向移动；所述专用传感器在每一个检测点产生稳恒的25mT-30mT强磁场，通过所述强磁场激励和磁化检测点位置所述被测管道内的氧化物，然后接收该氧化物被激励和磁化后产生的原始磁场信号；所述专用传感器还具有距离测试的功能，具体为:测量所述专用传感器在所述被测管道的移动距离；
[0025]所述信号处理装置用于:对来自所述专用传感器的原始磁场信号进行处理，得到处理后的模拟形式的磁场信号，并发送到数据采集装置；
[0026]所述数据采集装置包括多通道AD采集器和通讯模块；所述多通道AD采集器将接收到的所述模拟形式的磁场信号转化为数字形式磁场信号，然后将所述数字形式磁场信号通过所述通讯模块发送到主机；
[0027]所述主机用于:不断分析处理所述数字形式磁场信号，并结合所述初始检测点坐标以及专用传感器在所述被测管道的移动距离，得到所述被测管道内各检测点的氧化皮堆积量。
[0028]优选的，所述信号处理装置包括依次相连的前置放大器、低通滤波器和调理放大器；
[0029]所述前置放大器包括一组运算放大器，对来自所述专用传感器的原始磁场信号进行信号放大处理，得到磁场放大信号；
[0030]所述低通滤波器对来自所述前置放大器的磁场放大信号进行滤波操作，去掉频率高于阈值的杂信号，得到磁场纯净信号，并发送到所述调理放大器；
[0031]所述调理放大器放大所述磁场纯净信号，使放大后的信号满足数据采集装置量程范围，得到最终的所述模拟形式的磁场信号。
[0032]优选的，所述主机包括:配置有ARM9嵌入式系统的中央处理单元、以及分别与所述中央处理单元连接的数据库、存储模块、外围设备以及主USB端口和从USB端口；还包括用于分别向所述中央处理单元、所述数