用于管道内检测的交流电磁场检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其包括：圆筒，其具有中空通道；线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器；多个支撑机构，所述支撑机构连接于所述线圈单元与所述圆筒之间，所述线圈单元通过所述支撑机构能径向移动地连接于所述圆筒的外壁。本发明能够对管道内壁进行检测，结构简单，操作方便，检测精度高，使用寿命长，适用范围广。
【专利说明】
用于管道内检测的交流电磁场检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种无损检测装置，特别是一种用于管道内的检测装置，具体是一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置。
【背景技术】
[0002]在石油化工、航空航天等领域中大量的应用着各式各样的管道，由于其特殊的工作环境，一旦发生损坏将会造成严重的后果，而管道上的裂纹等缺陷往往是造成管道损坏的诱因，因此，必须针对裂纹等缺陷，对该些管道进行定期或不定期的检测。
[0003]交流电磁场检测是近几年兴起的一种无损检测技术，主要用来检测导磁材料表面的裂纹或缺陷。交流电磁场检测的工作原理遵循电磁感应原理，在被检测部件表面感应出交变磁场，如部件表面没有缺陷，则部件表面附近的空间感应磁场分布是均匀的，如部件表面存在的裂纹等缺陷，则感应电流从缺陷周围绕过，会引起部件表面感应磁场扰动，对磁场分布产生影响，使磁场分布产生畸变，测量磁场畸变信号从而得到缺陷信息。
[0004]传统的交流电磁场检测探头只适用于检测部件外表面的缺陷，能够实现对管道外表面的检测，而在实际情况中，管道内表面的缺陷经常出现，如果不能准确的判断管道内缺陷的数目及形状，可能导致严重的安全事故。
[0005]交流电磁场检测技术为非接触式测量技术，其可以考虑应用于对管道的内表面上的裂纹等缺陷的检测，并且能够实现缺陷的定量评估，且检测结果不受管道内介质和管道内表面的油漆、蜡层的影响，因此开发一种检测装置，以利用交流电磁场检测技术进行管道内检测，对于有效防止因管道损伤导致的恶性事故、保障油气资源的安全输送、提高我国油气管道内检测技术水平具有重要的科学探索价值和工程实际意义。
[0006]有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，来克服上述缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其能够对管道内壁进行检测，结构简单，操作方便，检测精度高，使用寿命长，适用范围广。
[0008]本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
[0009]本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其包括:圆筒，其具有中空通道;线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器;多个支撑机构，所述支撑机构连接于所述线圈单元与所述圆筒之间，所述线圈单元通过所述支撑机构能径向移动地连接于所述圆筒的外壁。
[0010]在优选的实施方式中，所述支撑机构包括两个支撑杆，两个所述支撑杆的一端分别连接于所述线圈单元的两侧，两个所述支撑杆的另一端枢接于所述圆筒的外壁，两个所述支撑杆之间设有连接杆，所述连接杆的下方设有弹簧，所述弹簧连接于所述圆筒的外壁。
[0011]在优选的实施方式中，所述圆筒的外壁上固设有底板，所述弹簧的顶端抵接于所述连接杆，所述弹簧的底端抵接所述底板。
[0012]在优选的实施方式中，所述弹簧的顶端凸设卡座，所述连接杆卡设于所述卡座内。
[0013]在优选的实施方式中，所述支撑杆包括相互枢接的上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆枢接于所述线圈单元的侧壁，所述下支撑杆枢接于所述圆筒的外壁，所述连接杆的端部枢接于所述上支撑杆。
[0014]在优选的实施方式中，所述线圈单元包括绕线板，所述绕线板上设有两组激励线圈，两组所述激励线圈分别设置在所述绕线板的两端，所述绕线板的外壁面设置有多个所述传感器，多个所述传感器位于所述绕线板的外壁面中间并位于两组所述激励线圈之间。
[0015]在优选的实施方式中，所述绕线板呈圆弧形，由多个所述绕线板围设形成的所述线圈机构与所述圆筒同轴心设置。
[0016]在优选的实施方式中，多个所述传感器于所述绕线板的中央呈直线排列，所述直线平行于所述圆筒的中心轴线。
[0017]在优选的实施方式中，所述绕线板由铁磁性材料制成。
[0018]在优选的实施方式中，所述线圈单元为六个，每个所述线圈单元上设有六个所述传感器。
[0019]本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的特点及优点是:
[0020]1、环设于圆筒外的线圈机构由多个线圈单元组成，多个线圈单元沿圆筒的圆周均匀设置，使激励线圈能在待检测管道内壁上均匀感应出磁场，并通过多个传感器采集待检测管道内壁上的磁场信号，实现对管道内表面上裂纹等缺陷的检测，并能够确定缺陷的尺寸、形状和位置等重要信息；
[0021]2、支撑机构的两个支撑杆之间枢接连接杆，连接杆下端设有弹簧，弹簧连接于圆筒的外壁，使弹簧的弹力直接作用于连接杆，进而使连接杆与支撑杆一起支撑线圈单元，从而使线圈单元能稳定保持在一固定位置，且线圈单元还可在外力作用下沿圆筒的径向移动，避免激励线圈与管道内壁的硬性接触，以适应不同内径管道的内表面缺陷的检测，延长使用寿命，操作简单，检测精度高，适用范围广；
[0022]3、支撑机构的支撑杆的一端枢接于线圈单元的侧壁的中心，另一端枢接于圆筒的外壁，并通过支撑机构的两个支撑杆分别枢接于线圈单元的两侧，使线圈单元能保持平稳状态。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的立体示意图；
[0025]图2为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的主视图；
[0026]图3为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的左视图；
[0027]图4为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的支撑机构的立体示意图；
[0028]图5为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的支撑机构的主视图；
[0029]图6为本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的支撑机构的俯视图。
[0030]附图标号说明:
[0031]I圆筒，2线圈机构，3线圈单元，4绕线板，5支撑杆，6上支撑杆，7下支撑杆，8连接杆，9弹簧，10底板，11激励线圈，12传感器，13中空通道，14卡座。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]如图1至图6所示，本发明提供一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其包括:圆筒I，其具有中空通道13;线圈机构2，其环设于所述圆筒I外，所述线圈机构2由多个线圈单元3组成，多个所述线圈单元3沿所述圆筒I的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元3的外壁上均设置有多个传感器12;多个支撑机构，所述支撑机构连接于所述线圈单元3与所述圆筒I之间，所述线圈单元3通过所述支撑机构能径向移动地连接于所述圆筒I的外壁。
[0034]具体的，如图1至图3所示，所述圆筒I呈圆柱筒状，圆筒I内部的中空通道13内可设置电流输入设备，并将电流输入设备固定到圆筒I的内壁上，以使电流输入设备向各线圈单元3供应电流，通过连接于线圈单元3与圆筒I之间的支撑机构，使线圈单元3可径向移动，以使本发明的交流电磁场检测装置置入被检测管道内时，避免线圈单元3与管道内壁的硬性接触，保护线圈单元3和设置在线圈单元3上的传感器12，延长本发明的使用寿命，在一实施例中，所述线圈单元3为六个，且两两线圈单元3之间的间距相等。
[0035]如图1至图6所示，所述线圈单元3包括绕线板4，所述绕线板4上设有两组激励线圈11，两组所述激励线圈11分别设置在所述绕线板4的两端，且绕线板4两端的两组激励线圈11呈对称设置，所述绕线板4的外壁面设置有多个所述传感器12，多个所述传感器12位于所述绕线板4的外壁面中间并位于两组所述激励线圈11之间。
[0036]具体的，所述绕线板4由铁磁性材料制成，所述绕线板4呈圆弧形，由多个所述绕线板4围设形成的所述线圈机构2与所述圆筒I同轴心设置，每个激励线圈11的匝数可调，较佳的，激励线圈11均匀绕在绕线板4上，激励线圈11的匝数为30，各激励线圈11的绕线方向一致，当然也可根据检测要求将激励线圈11设置为其他匝数，例如，如图1至图6所示的实施例中的激励线圈11的匝数为15，多个所述传感器12于所述绕线板4的中央呈直线排列(如图3和图6所示)，所述直线平行于所述圆筒I的中心轴线，以在长度方向上对待测管道进行均匀检测;在一实施例中，每个绕线板4上的激励线圈11还可以设置为一个、四个、六个等，只要能在管道内表面均匀产生磁场即可，在一实施例中，每个线圈单元3的绕线板4上设有六个所述传感器12，当然也可根据待检测管道长度和绕线板4的宽度设置为其他合理数量，在此不做限制。
[0037]如图2至图5所示，所述支撑机构包括两个支撑杆5，两个所述支撑杆5的一端分别连接于所述线圈单元3的两侧，两个所述支撑杆5的另一端枢接于所述圆筒I的外壁，两个所述支撑杆5之间设有连接杆8，所述连接杆8的下方设有弹簧9，所述弹簧9连接于所述圆筒I的外壁，具体的，两个所述支撑杆5的一端分别连接于绕线板4的两侧，在弹簧9、连接杆8和支撑杆5的共同作用下实现线圈单元3的支撑和径向移动，在无外力作用于线圈机构2时，弹簧9在自身弹力的作用下支撑连接杆8，连接杆8带动支撑杆5对线圈单元3的绕线板4实现支撑，使线圈单元3距离圆筒I的外壁面的垂直高度保持一固定值，使线圈单元3保持稳定状态，在线圈机构2受外力作用时(例如将本发明置入内径较小的待检测管道内时)，外力会通过线圈单元3传递给连接杆8，连接杆8下压弹簧9，以减小线圈单元3距离圆筒I的外壁面的垂直高度，由此避免线圈单元3与管道内壁的硬性接触，在外力消失后，弹簧9的回复力会趋使连接杆8移动，并带动与连接杆8枢接的支撑杆5移动，通过支撑杆5带动线圈单元3径向移动，以使线圈单元3距离圆筒I的外壁面的垂直高度恢复到固定值，使线圈机构2在弹簧9的作用下可以实现径向弹动。
[0038]进一步的，如图1和图4所示，所述圆筒I的外壁上固设有底板10，所述弹簧9的顶端抵接于所述连接杆8，所述弹簧9的底端抵接所述底板10，具体的，所述底板10可为长方形薄板，当然其也可为其他适合弹簧9抵接的形状，底板10对应设有弹簧9的下方而固设于圆筒I的外壁上，且底板10的数量与弹簧9的数量相同，当然，在一实施例中，也可以在圆筒I的外壁上环设一个环形底板，环形底板对应多个弹簧9，以使多个弹簧9抵接于一个环形底板上，弹簧9的顶端抵接于连接杆8的中间位置，以使弹簧9作用于连接杆8上的力能均匀地传递到线圈单元3的绕线板4两端，使线圈单元3保持平稳。
[0039]更进一步的，如图4至图6所示，所述弹簧9的顶端凸设卡座14，所述连接杆8卡设于所述卡座14内，具体的，所示弹簧9的顶端沿径向凸设卡座14，卡座14内设有沟槽，沟槽的延伸方向与连接杆8的轴向相同，且沟槽的直径略小于连接杆8的直径，使连接杆8固定于卡座14的沟槽后不会脱开，以使连接杆8与弹簧9稳定相连，当然，也可使连接杆8通过粘接或焊接等方式固定连接于弹簧9顶端的卡座14，在此不做限制。
[0040]进一步的，如图2至图5所示，所述支撑杆5包括相互枢接的上支撑杆6和下支撑杆7，所述上支撑杆6枢接于所述线圈单元3的侧壁，所述下支撑杆7枢接于所述圆筒I的外壁，所述连接杆8的端部枢接于所述上支撑杆6，具体的，上支撑杆6枢接于线圈单元3的侧壁的中心，使线圈单元3保持平稳，上支撑杆6具有一呈钝角的弯折角，连接杆8的两端分别枢接于支撑机构的两个支撑杆5的弯折角处，以利于线圈单元3的径向移动，通过上支撑杆6和下支撑杆7对线圈单元3的绕线板4进行支撑，使绕线板4保持平稳，且将上支撑杆6与下支撑杆7枢接设置，使上支撑杆6的上端与下支撑杆7的下端之间的垂直距离可调，方便线圈单元3的径向移动，以适应不同内径尺寸的管道的检测，较佳的，上述的枢接可以采用铰链连接，当然也可采用其他方式，在此不作限制。
[0041]本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置是基于交流电磁场原理进行工作的，将其置入待检测管道(例如由钢材制造的输油输气管道、长输管线等)内部，通过电流输入设备连接各线圈单元3的激励线圈11，给激励线圈11通过预定的电流(例如一定幅值的正弦交变电流)，使待测管道的内壁感应出磁场，通过绕线板4的外壁面上设置的多个传感器12进行磁场信号的采集，如果待检测管道的内壁没有缺陷，则传感器12采集到的磁场信号是均匀的，如果待检测管道的内壁存在缺陷，感应电流会从缺陷周围绕过，则传感器12采集到的该缺陷位置的磁场信号会发生扰动，通过分析所采集的信号即可定量的判断缺陷的位置、形状及尺寸等参数；
[0042]当线圈机构2的外径等于或微小于待检测管道内径时，交流电磁场检测装置置入待检测管道内后，弹簧9的弹力会使线圈单元3的绕线板4保持稳定状态，当线圈机构2的外径大于待检测管道内径时，使线圈单元3沿径向向内移动，线圈单元3距离圆筒I的外壁面的垂直高度减小，进而使线圈机构2的外径减小，从而使交流电磁场检测装置能置入待检测管道内，检测完后取出交流电磁场检测装置后，在弹簧9回复力的作用下，支撑机构带动线圈单元3恢复到与圆筒I的外壁面的垂直高度的固定值处。
[0043]本发明用于管道内检测的交流电磁场检测装置的特点和优点是:
[0044]1、环设于圆筒I外的线圈机构2由多个线圈单元3组成，多个线圈单元3沿圆筒I的圆周均匀设置，使激励线圈11能在待检测管道内壁上均匀感应出磁场，并通过多个传感器12采集待检测管道内壁上的磁场信号，实现对管道内表面上裂纹等缺陷的检测，并能够确定缺陷的尺寸、形状和位置等重要信息；
[0045]2、支撑机构的两个支撑杆5之间枢接连接杆8，连接杆8下端设有弹簧9，弹簧9连接于圆筒I的外壁，使弹簧9的弹力直接作用于连接杆8，进而使连接杆8与支撑杆5—起支撑线圈单元3，从而使线圈单元3能稳定保持在一固定位置，且线圈单元3还可在外力作用下沿圆筒I的径向移动，避免激励线圈11与管道内壁的硬性接触，以适应不同内径管道的内表面缺陷的检测，延长使用寿命，操作简单，检测精度高，适用范围广；
[0046]3、支撑机构的支撑杆5的一端枢接于线圈单元3的侧壁的中心，另一端枢接于圆筒I的外壁，并通过支撑机构的两个支撑杆5分别枢接于线圈单元3的两侧，使线圈单元3能保持平稳状态。
[0047]以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述用于管道内检测的交流电磁场检测装置包括: 圆筒，其具有中空通道； 线圈机构，其环设于所述圆筒外，所述线圈机构由多个线圈单元组成，多个所述线圈单元沿所述圆筒的圆周方向均匀设置，每个所述线圈单元的外壁上均设置有多个传感器； 多个支撑机构，所述支撑机构连接于所述线圈单元与所述圆筒之间，所述线圈单元通过所述支撑机构能径向移动地连接于所述圆筒的外壁。2.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述支撑机构包括两个支撑杆，两个所述支撑杆的一端分别连接于所述线圈单元的两侧，两个所述支撑杆的另一端枢接于所述圆筒的外壁，两个所述支撑杆之间设有连接杆，所述连接杆的下方设有弹簧，所述弹簧连接于所述圆筒的外壁。3.根据权利要求2所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述圆筒的外壁上固设有底板，所述弹簧的顶端抵接于所述连接杆，所述弹簧的底端抵接所述底板。4.根据权利要求3所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述弹簧的顶端凸设卡座，所述连接杆卡设于所述卡座内。5.根据权利要求2所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述支撑杆包括相互枢接的上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆枢接于所述线圈单元的侧壁，所述下支撑杆枢接于所述圆筒的外壁，所述连接杆的端部枢接于所述上支撑杆。6.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述线圈单元包括绕线板，所述绕线板上设有两组激励线圈，两组所述激励线圈分别设置在所述绕线板的两端，所述绕线板的外壁面设置有多个所述传感器，多个所述传感器位于所述绕线板的外壁面中间并位于两组所述激励线圈之间。7.根据权利要求6所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述绕线板呈圆弧形，由多个所述绕线板围设形成的所述线圈机构与所述圆筒同轴心设置。8.根据权利要求6所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，多个所述传感器于所述绕线板的中央呈直线排列，所述直线平行于所述圆筒的中心轴线。9.根据权利要求6所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述绕线板由铁磁性材料制成。10.根据权利要求1所述的用于管道内检测的交流电磁场检测装置，其特征在于，所述线圈单元为六个，每个所述线圈单元上设有六个所述传感器。
【文档编号】G01N27/82GK105911134SQ201610258226
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】郑文培, 冯璟, 冯一璟, 张来斌
【申请人】中国石油大学(北京)