加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置及方法
【专利摘要】本发明涉及加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置及方法。目的是提供的装置应能沿着储罐罐体内表面的周向自动行走并进行漏磁检测；方法具有适用范围广的特点。技术方案是：一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，包括框架以及牵引驱动组件，框架上安装着磁化结构组件以及磁?电信号转换与定位组件。一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测方法，包括以下步骤：(1)标定阶段：将检测装置运行在定制有人工标准缺陷的标定板上，最终得到每个磁传感器的检测标定曲线；(2)检测阶段：将检测装置运行在和标定板相同厚度相同材料的加油站埋地储罐罐体内，通过比对磁传感器的检测标定曲线即获得被检储罐的腐蚀缺陷当量。
【专利说明】
加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及加油站埋地储罐检测技术领域，具体是一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置及方法，亦可以适用于某些特定曲率的卧式容器及罐车的检测。
【背景技术】
[0002]加油站埋地储罐量多面广，通常采用直埋方式布置，由于储罐材料不可避免的出现老化、腐蚀等缺陷，极易引起介质泄漏，再加上地下储罐的隐蔽性和特殊性，更容易导致严重的经济和社会损失。由于埋地储罐存储介质的危险性及空间限制采用无法满足常规超声检测、磁粉检测技无损检测方法对被检表面要进行打磨处理的要求，因此常规无损检测方法无法实现对储罐进行可靠的全面检测，致使埋地储罐一直处于检测技术的边缘地带，同时我国亦缺少有效的地下储罐安全检测监测技术和检测仪器装备。因此，埋地储罐存在着安全检测的技术盲区。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服上述【背景技术】的不足，提供一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置和方法，该装置应能沿着储罐罐体内表面的周向自动行走并进行漏磁检测，具有检测效率高、人力物力消耗少的特点；该方法具有适用范围广、检测成本低的特点。
[0004]本发明提供的技术方案是:
[0005]—种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于该装置包括框架以及驱动框架的牵引驱动组件，所述框架上安装着通过磁力吸合在被检储罐罐体内表面且对被检储罐罐体内表面进行磁化的磁化结构组件以及对储罐罐体内表面进行检测的磁-电”信号转换与定位组件；
[0006]所述框架由固定连接框架以及分别与固定连接框架的两端固定连接的两个侧翼固定板组成；
[0007]所述牵引驱动组件包括驱动脚轮以及通过减速器带动驱动脚轮的驱动电机；
[0008]所述磁化结构组件包括固定在侧翼固定板上的两组行走脚轮以及组成磁桥结构的衔铁、永磁体和极靴;该磁化结构组件形成符合某一特定曲率的曲面结构，该特定曲率与被检埋地储罐罐体内表面的曲率相同；
[0009]所述磁-电”信号转换与定位组件包括通过高度调节组件定位在衔铁上的传感器阵列组、用于导出传感器阵列组检测数据的传输接头以及用于确定检测位置的编码器定位组件;所述编码器定位组件包括通过编码器固定支架固定在衔铁上且用于确定检测位置的定位编码器以及驱动定位编码器的编码器传动齿轮组。
[0010]所述前后两组行走脚轮分别通过相互平行布置的支撑轴可转动地定位在两个侧翼固定板上，所述磁化结构组件安装在前后两组行走脚轮之间，其中衔铁的左右两端还分别与两个侧翼固定板固定连接。
[0011]所述传感器阵列组通过传感器阵列组安装板定位在两个极靴之间;所述高度调节组件包括底端固定在传感器阵列组安装板背面的两个调节螺杆，两个调节螺杆还分别穿套有高度调节弹簧并且顶端往上穿越过衔铁后再分别一一与两个高度调节螺母拧紧固定。
[0012]所述的驱动脚轮的直径以及前后两组行走脚轮的直径均相同，且驱动脚轮的轴线和两个支撑轴的轴线同处某一特定曲率，该特定曲率与被检埋地卧式储罐罐体内壁的曲率相同。
[0013]所述编码器传动齿轮组将行走脚轮的位移数据传递给编码器，以使编码器的转动与磁化结构组件的行走同步。
[0014]所述驱动脚轮及行走脚轮均为外覆聚氨酯包胶层以防止脚轮打滑的防磁化轮毂。
[0015]所述框架上还固定一提手。
[0016]所述的传感器阵列组中采用的磁传感器为霍尔传感器，霍尔传感器相对于检测面水平布置，用以检测漏磁信号；霍尔传感器的相互间隔距离为5mm-7mm，多个霍尔传感器形成传感器阵列组的长度。
[0017]—种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测方法，包括以下步骤:
[0018](I)标定阶段:将检测装置运行在定制有人工标准缺陷的标定板上，该标定板带有三组缺陷，每组含有深度/板厚分别为20 %、40 %、60 %、80 %的4个圆形缺陷，缺陷间隔为60mm ；每组缺陷的轴向方向间隔为0.3d，周向方向间隔为120mm;将磁传感器组均匀分成左、中、右三组进行分别标定，在标定时，将磁传感器阵列组的中间位置对准标定板中间的那组缺陷；标定后可以获得每个传感器所对应标定板上20%、40%、60%、80%四个缺陷的特征信号值，按照三组传感器的分组，以各组中特征信号值最大的那个传感器为特征传感器可以确定三个特征传感器;按照线性拟合每个特征传感器的从标定板上获得的四个缺陷的特征信号值可以获得每个特征传感器的检测标定曲线;将每组特征传感器的检测标定曲线赋值给该组中其他传感器，最终得到每个磁传感器的检测标定曲线；
[0019](2)检测阶段:将检测装置运行在和标定板相同厚度相同材料的加油站埋地储罐罐体内，磁传感器组获得漏磁检测数字信号，对这些数字信号处理和分析可识别腐蚀缺陷的漏磁信号;通过比对磁传感器的检测标定曲线即获得被检储罐的腐蚀缺陷当量。
[0020]所述数字信号处理的步骤为:
[0021 ] (I)对信号进行一阶差分处理yl (η) =χ(η)-χ(η_1);
[0022](2)对信号进行低通数字滤波处理y2(n)=yl(n)*hl(n);
[0023](3)对信号进行反向处理y3(n) =y2(N-l_n)
[0024](4)对信号进行高通数字滤波处理y4(n) =y3(n)*h2(n);
[0025](5)对信号进行反向处理y(n) =y4(N_l_n)；
[0026]其中x(n)为信号的原始序列，N为信号的序列长度，hl(n)为低通数字滤波器冲击相应序列，h2 (η)为高通数字滤波器冲击相应序列，y (η)为输出结果序列。
[0027]本发明的有益效果是:本发明提供的加油站埋地储罐罐体漏磁自动扫描磁化装置可沿储罐罐壁的周向自动行走，具有磁化功能和信号转化与传输功能，因而检测效率高、人力物力消耗少、检测成本低;所述方法可广泛应用于钢制埋地储罐、卧式容器及罐车的检测(适用范围广)，检测成本也低。
[0028]图说明
[0029]图1为本发明的立体结构示意图。
[0030]图2为本发明中带特定曲率的磁化结构组件的立体结构示意图。
[0031 ]图3为本发明中编码器定位组件的立体结构示意图。
[0032]图4为本发明中牵引驱动组件的立体结构示意图。
[0033]图5为配套于本发明的标定板结构示意图。
[0034]图中有:驱动脚轮I，提手2，减速器3，驱动电机4，固定连接框架5，侧翼固定板6，行走脚轮7，编码器传动齿轮组8，定位编码器9，编码器数据线10，编码器固定支架11，组高度调节螺母12，数据线接头13，衔铁14，支撑轴15，极靴16，传感器阵列组17，永磁体18，高度调节弹簧19，编码器联轴节20，标定板21，圆形缺陷22，调节螺杆23。
【具体实施方式】
[0035]为保障地下储罐的安全运行并为安全监管提供技术支撑，本发明将漏磁检测技术引入地下储罐检测中，提供了一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置和方法。
[0036]所述的加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置主要应用在钢制埋地储罐、卧式容器及罐车的检测，装置的基本功能是沿储罐的周向自动行走功能、磁化功能和信号转化与传输功能。因为工作壁面是埋地储罐内壁表面，且检测为罐壁表面的全面普查，需检测面积较大，工作环境也比较复杂，因此加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置及方法应满足以下几点要求:
[0037](I)应保持一定的驱动力，能够使机器人在储罐内表面壁面上自动行走；
[0038](2)应具有强磁化能力，漏磁检测需要外加强磁场来实现对被检工件的磁化，同时强磁场也可以提供足够的吸附力，防止装置在沿储罐罐壁行走时坠落；
[0039](3)应能实现缺陷漏磁检测信号的转化与传输。
[0040]下面结合说明书图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。[0041 ]如图1、图2所示，本发明所述的加油站埋地储罐罐体漏磁自动扫描磁化装置包括磁化结构组件(带特定曲率的磁化结构组件)、磁-电”信号转换与定位组件和牵引驱动组件;其中，磁-电”信号转换与定位组件包括通过高度调节组件定位在衔铁上的传感器阵列组件、传输接头、编码器定位组件(编码器定位组件包括定位编码器以及编码器传动齿轮组)。所述磁化结构组件由组成磁桥结构的衔铁14、永磁体18、极靴16以及侧翼固定板6、行走脚轮7、行走脚轮支撑轴15共同组成(其中衔铁14为符合某一特定曲率的曲面结构，两个极靴分别通过永磁铁固定在衔铁的前后两端，形成桥式结构)，整个磁桥结构固定于侧翼固定板6上(侧翼固定板的底边优选为与被检罐体的曲率相同)，通过穿套在支撑轴15上的行走脚轮7实现行走(如图1所示)；磁化结构组件中的行走脚轮与牵引驱动组件中的驱动脚轮共同与被检储罐罐体内内表面(优选直径为2450mm的筒体)相内切，使装置可以沿圆柱形地下储罐罐体的内表面作周向移动，亦可根据需要改变磁桥结构的曲率半径，以适应不同规格储罐或罐车内表面周向检测。
[0042]所述磁-电”信号转换与定位组件包括通过高度调节组件定位在衔铁上的传感器阵列组17、用于导出传感器阵列组检测数据的传输接头以及用于确定检测位置的编码器定位组件;通过传感器阵列组将检测到的缺陷漏磁场转化为可进行计算机处理的电信号，并通过传输接头和数据传输线传输到外部的处理终端对其进行分析及处理。
[0043]所述传感器阵列组采用的磁传感器为霍尔传感器，霍尔传感器相对于检测面水平布置，用于检测漏磁信号；霍尔传感器阵列布置的间隔为5mm-7mm，多个霍尔传感器形成磁传感器组(即传感器阵列组)的阵列长度;这些均为常规配置结构。
[0044]所述高度调节组件的结构为:两个调节螺杆23分别穿套着高度调节弹簧19，两个调节螺杆的底端固定在传感器阵列组安装板背面，而顶端则往上穿越过衔铁后再分别一一与两个高度调节螺母12拧紧固定。显然，拧动两个高度调节螺母，传感器阵列组就会上下移动，从而与被检罐体表面的距离发生变化。
[0045]所述编码器定位组件包括通过编码器固定支架11固定在衔铁上以用于确定检测位置的定位编码器9以及驱动定位编码器的编码器传动齿轮组8(图3中可见编码器传动齿轮组包括固定在行走脚轮端面的主动齿轮8-1以及与主动齿轮啮合的被动齿轮8-2，被动齿轮通过编码器联轴节20固定在编码器轴8-3上)，所述编码器传动齿轮组将行走脚轮的位移数据传递给编码器，再通过编码器数据线10将位置信号传递至传输接头，以使编码器的转动与磁化结构组件的行走同步，从而实现在检测过程中缺陷的定位。
[0046]所述牵引驱动组件包括驱动脚轮I以及通过减速器3带动驱动脚轮的驱动电机4。图4中显示:直流驱动电机、减速器(蜗轮蜗杆减速器)、驱动脚轮以及用于放置及提起整个装置的提手2，均固定在固定连接框架5上。
[0047]为检测准确，需在检测前先进行标定。附图5所示的标定板21(带曲率的标定板)，曲率与被检储罐罐体的内表面的曲率相同；标定板板上的圆形缺陷22事先已知，所以通过对标定板的检测，可测试本发明漏磁检测的性能。
[0048]由于磁化结构组件带有一定曲率，在磁传感器阵列水平分布中，存在一定的磁场不均匀性，因此用传统的一次标定来确定所有传感器的标定曲线存在较大误差。为了减少这种误差，将磁传感器组均匀分成左、中、右三组进行分别标定，为了快速一次性标定三组传感器，采用带有三组缺陷的标定板进行标定。考虑到缺陷之间对信号的干扰，三组缺陷在水平和垂直方向均间隔一定间距。在标定时，将磁传感器阵列组的中间位置对准中间的那组缺陷。标定后可以获得每个传感器所对应20%、40%、60%、80%四个缺陷的特征信号值，形成各自的检测标定曲线及拟合的曲线斜率。将左、中、右三组磁传感器中的每个传感器的最终检测标定曲线定为各分组的曲线斜率为最大的那个标定曲线。
[0049]本发明的使用方法包括以下步骤:
[0050](I)标定阶段:将检测装置运行在定制有人工标准缺陷的标定板上，该标定板带有三组缺陷，每组含有深度/板厚分别为20 %、40 %、60 %、80 %的4个圆形缺陷，缺陷间隔为60mm ο每组缺陷的轴向方向间隔为0.3d，周向方向间隔为120mm。将磁传感器组均匀分成左、中、右三组进行分别标定，在标定时，将磁传感器阵列组的中间位置对准标定板中间的那组缺陷。标定后可以获得每个传感器所对应标定板上20%、40%、60%、80%四个缺陷的特征信号值，按照三组传感器的分组，以各组中特征信号值最大的那个传感器为特征传感器，从而确定三个特征传感器。按照线性拟合每个特征传感器的从标定板上获得的四个缺陷的特征信号值可以获得每个特征传感器的检测标定曲线。将每组特征传感器的检测标定曲线赋值给该组中其他传感器，最终得到每个磁传感器的检测标定曲线。
[0051](2)检测阶段:将检测装置运行在和标定板相同厚度相同材料的加油站埋地储罐罐体内，磁传感器组获得漏磁检测信号，通过传输接头和数据线输至外部处理终端的计算机，进行信号处理和分析，识别腐蚀缺陷的漏磁信号。通过磁传感器的检测标定曲线获得被检储罐的腐蚀缺陷当量。
[0052]所述信号处理的步骤为:
[0053](I)对信号进行一阶差分处理yl (η) =χ(η)-χ(η_1);
[0054](2)对信号进行低通数字滤波处理y2(n)=yl(n)*hl(n)；
[0055](3)对信号进行反向处理y3(n) =y2(N-l_n)
[0056](4)对信号进行高通数字滤波处理y4(n) =y3(n)*h2(n)；
[0057](5)对信号进行反向处理y(n) =y4(N_l_n)。
[0058]其中x(n)为信号的原始序列，N为信号的序列长度，hl(n)为低通数字滤波器冲击相应序列，h2 (η)为高通数字滤波器冲击相应序列，y (η)为输出结果序列。
[0059]鉴于漏磁检测技术已经成熟并已经应用推广，故检测原理不再一一细述。
[0060]本发明中所有的元器件均可外购获得。
【主权项】
1.一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于该装置包括框架以及驱动框架的牵引驱动组件，所述框架上安装着通过磁力与被检储罐罐体内表面吸合且对被检储罐罐体内表面进行磁化的磁化结构组件以及对储罐罐体内表面进行检测的磁-电”信号转换与定位组件； 所述框架由固定连接框架(5)以及分别与固定连接框架的两端固定连接的两个侧翼固定板(6)组成； 所述牵引驱动组件包括驱动脚轮(I)以及通过减速器(3)带动驱动脚轮的驱动电机(4)； 所述磁化结构组件包括固定在侧翼固定板上的两组行走脚轮(7)以及组成磁桥结构的衔铁(14)、永磁体(18)和极靴(16);该磁化结构组件形成符合某一特定曲率的曲面结构，该特定曲率与被检埋地卧式储罐罐体内壁的曲率相同； 所述磁-电”信号转换与定位组件包括通过高度调节组件定位在衔铁上的传感器阵列组(17)、用于导出传感器阵列组检测数据的传输接头(13)以及用于确定检测位置的编码器定位组件;所述编码器定位组件包括通过编码器固定支架(11)固定在衔铁上且用于确定检测位置的定位编码器(9)以及驱动定位编码器的编码器传动齿轮组(8)。2.根据权利要求1所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述前后两组行走脚轮分别通过相互平行布置的支撑轴(15)可转动地定位在两个侧翼固定板上，所述磁化结构组件安装在前后两组行走脚轮之间，其中衔铁的左右两端还分别与两个侧翼固定板固定连接。3.根据权利要求1或2所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述传感器阵列组通过传感器阵列组安装板定位在两个极靴之间；所述高度调节组件包括底端固定在传感器阵列组安装板背面的两个调节螺杆(23)，两个调节螺杆还分别穿套有高度调节弹簧(19)并且顶端往上穿越过衔铁后再分别一一与两个高度调节螺母(12)拧紧固定。4.根据权利要求3所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述的驱动脚轮的直径以及前后两组行走脚轮的直径均相同，且驱动脚轮的轴线和两个支撑轴的轴线同处某一特定曲率，该特定曲率与被检埋地卧式储罐罐体内壁的曲率相同。5.根据权利要求4所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述编码器传动齿轮组将行走脚轮的位移数据传递给编码器，以使编码器的转动与磁化结构组件的行走同步。6.根据权利要求5所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述驱动脚轮及行走脚轮均为外覆聚氨酯包胶层以防止脚轮打滑的防磁化轮毂。7.根据权利要求6所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于:所述框架上还固定一提手(2)。8.根据权利要求7所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测装置，其特征在于所述的传感器阵列组中采用的磁传感器为霍尔传感器，霍尔传感器相对于检测面水平布置，用以检测漏磁信号；霍尔传感器的相互间隔距离为5mm-7mm，多个霍尔传感器形成传感器阵列组的长度。9.一种加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测方法，包括以下步骤: (1)标定阶段:将检测装置运行在定制有人工标准缺陷的标定板(22)上，该标定板带有三组缺陷，每组含有深度/板厚分别为20 %、40 %、60 %、80 %的4个圆形缺陷，缺陷间隔为60mm ；每组缺陷的轴向方向间隔为0.3d，周向方向间隔为120mm;将磁传感器组均匀分成左、中、右三组进行分别标定，在标定时，将磁传感器阵列组的中间位置对准标定板(22)中间的那组缺陷；标定后可以获得每个传感器所对应标定板上20 %、40 %、60 %、80 %四个缺陷的特征信号值，按照三组传感器的分组，以各组中特征信号值最大的那个传感器为特征传感器可以确定三个特征传感器;按照线性拟合每个特征传感器的从标定板上获得的四个缺陷的特征信号值可以获得每个特征传感器的检测标定曲线;将每组特征传感器的检测标定曲线赋值给该组中其他传感器，最终得到每个磁传感器的检测标定曲线； (2)检测阶段:将检测装置运行在和标定板相同厚度相同材料的加油站埋地储罐罐体内，磁传感器组获得漏磁检测数字信号，对这些数字信号处理和分析可识别腐蚀缺陷的漏磁信号;通过比对磁传感器的检测标定曲线即获得被检储罐的腐蚀缺陷当量。10.根据权利要求9所述加油站埋地储罐罐体内表面腐蚀周向漏磁检测方法，其特征在于所述数字信号处理的步骤为: (1)对信号进行一阶差分处理yl(n)=x(n)-x(n-l); (2)对信号进行低通数字滤波处理y2(n)=yl(n)*hl(n); (3)对信号进行反向处理73(11)=72(1'|-1-11) (4)对信号进行高通数字滤波处理y4(n)=y3(n)*h2(n)； (5)对信号进行反向处理y(n)=y4(N-l-n)； 其中x(n)为信号的原始序列，N为信号的序列长度，hl(n)为低通数字滤波器冲击相应序列，h2 (η)为高通数字滤波器冲击相应序列，y (η)为输出结果序列。
【文档编号】G01N17/00GK105823723SQ201610329961
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】钟海见, 凌张伟, 郑慕林, 蔡伟勇, 杜兴吉, 唐萍, 缪存坚
【申请人】浙江省特种设备检验研究院