Магнитный дефектоскоп стальных канатов



Магнитный дефектоскоп стальных канатов
Магнитный дефектоскоп стальных канатов
Магнитный дефектоскоп стальных канатов

 


Владельцы патента RU 2491541:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества стальных канатов. Сущность: канат 2 перемещается в канале 1, намагничивающий узел 3 создает магнитный поток, частично замыкающийся по участку каната 2. Локальные магнитные поля рассеяния от дефектов каната 2 преобразуются блоком 6 измерительных магниточувствительных элементов в электрические сигналы. Эти же магнитные поля рассеяния от дефектов, а также от структурных и геометрических неоднородностей каната обнаруживаются последовательно во времени магниточувствительными элементами 8 и 9 и преобразуются в идентичные друг другу по форме и величине электрические сигналы на выходах этих элементов. С генератора 14 импульсов на управляющие входы блоков 7, 11 и 12 одновременно подаются управляющие импульсы с заданной частотой. В момент прихода этих импульсов мгновенные значения сигналов с блока измерительных магниточувствительных элементов 6 фиксируются в памяти блока 7 обработки сигналов, а с магниточувствительных элементов 8 и 9 - в памяти блоков 11 и 12 регистрации магнитограмм. В результате в блоке 7 формируется дефектограмма каната, а в блоках 11 и 12 формируются магнитограммы M1 и М2. В блоке 13 обработки магнитограмм происходит совместная обработка магнитограмм M1 и М2, что позволяет разметить в единицах длины координату для полученной в процессе контроля дефектограммы. Технический результат: повышение точности определения координат дефектов. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для дефектоскопии стальных канатов.

Известен магнитный дефектоскоп стальных канатов, содержащий намагничивающий узел с полюсами, обращенными к зоне контроля, последовательно соединенные блок измерительных магниточувствительных элементов и блок обработки сигналов, а также датчик дистанции перемещения контролируемого каната [1]. В известном дефектоскопе датчик дистанции перемещения контролируемого каната содержит выполненное с возможностью вращения колесо, предназначенное для механического контакта с поверхностью контролируемого каната, а также преобразователь угла поворота колеса в пропорциональный ему выходной сигнал датчика.

Недостаток известного дефектоскопа состоит в погрешности определения координат выявленных дефектных участков, связанной с возможным проскальзыванием и даже остановкой колеса из-за наличия на поверхности каната смазки, грязи, воды.

Наиболее близок к предложенному, принятый за прототип, магнитный дефектоскоп стальных канатов, содержащий канал для прохождения контролируемого каната, намагничивающий узел с магнитными полюсами, обращенными к каналу, блок измерительных магниточувствительных элементов, блок обработки сигналов, подключенный своим входом к выходу блока магниточувствительных элементов, а также датчик дистанции перемещения контролируемого каната, расположенный между полюсами намагничивающего узла [2].

Однако и этот дефектоскоп обладает высокой погрешностью определения координат выявленных дефектных участков, так как и в нем используется датчик с колесом, предназначенным для механического контакта с контролируемым канатом.

Цель изобретения - повышение точности определения координат дефектов, выявленных при дефектоскопии стальных канатов.

Поставленная цель в магнитном дефектоскопе стальных канатов, содержащем канал для прохождения контролируемого каната, намагничивающий узел с магнитными полюсами, обращенными к каналу, блок измерительных магниточувствительных элементов, расположенный между магнитными полюсами, блок обработки сигналов, подключенный своим входом к выходу блока измерительных магниточувствительных элементов, блок обработки магнитограмм, подключенный своим входом к выходу блока обработки сигналов, достигается тем, что, он снабжен двумя дополнительными идентичными магниточувствительными элементами, размещенными между магнитными полюсами намагничивающего узла на поверхности канала на одной линии, параллельной оси канала, на заданном расстоянии друг от друга, двумя идентичными управляемыми блоками регистрации магнитограмм, подключенными каждый своим информационным входом к одному из дополнительных магниточувствительных элементов, генератором импульсов с заданной стабильной частотой, блок обработки сигналов и блоки регистрации магнитограмм выполнены управляемыми, блок обработки магнитограмм и представления информации выполнен с двумя дополнительными входами, подключенными соответственно к выходам блоков регистрации магнитограмм, а управляющие входы блока обработки сигналов и блоков регистрации магнитограмм подключены к генератору импульсов.

Проведенные заявителем патентно-литературные исследования не выявили технических решений с существенными признаками, идентичными или эквивалентными отличительным признакам заявляемого объекта.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого дефектоскопа; на фиг.2 и фиг.3 приведены примеры магнитограмм, полученных с помощью идентичных, смещенных вдоль оси канала дефектоскопа двух магниточувствительных элементов.

Магнитный дефектоскоп стальных канатов содержит канал 1 для прохождения контролируемого каната 2, намагничивающий узел 3 с магнитными полюсами 4 и 5, обращенными к каналу 1, блок 6 измерительных магниточувствительных элементов, управляемый блок 7 обработки сигналов, подключенный своим информационным входом к выходу блока 6 магниточувствительных элементов. Кроме того, заявляемый дефектоскоп содержит два дополнительных магниточувствительных элемента 8 и 9, размещенных между магнитными полюсами 4 и 5 на поверхности канала 1 на одной линии 10, параллельной оси канала 1, на заданном расстоянии В друг от друга, два идентичных управляемых блока 11 и 12 регистрации магнитограмм, подключенных каждый своим информационным входом к одному из дополнительных магниточувствительных элементов 8 и 9, блок 13 обработки магнитограмм, к основному входу которого подключен выход блока 7 обработки сигналов, а к двум дополнительным входам - выходы блоков 11 и 12 регистрации магнитограмм, а также генератор 14 импульсов, подключенный к управляющим входам блока 7 обработки сигналов и блоков 11 и 12 регистрации магнитограмм.

Магниточувствительные элементы 8 и 9 рекомендуется выполнять в виде датчиков Холла. Рекомендуемое расстояние В между ними - (1…2)D, где D - внутренний диаметр канала 1. Магниточувствительные элементы 8 и 9 могут быть расположены как по одну, так и по разные стороны относительно блока 6 измерительных магниточувствительных элементов. Рекомендуемая частота следования импульсов генератора - 1…5 кГц при скорости перемещения каната 0,1…5 м/с.

Заявляемый дефектоскоп работает следующим образом. Контролируемый канат 2 перемещается в канале 1 с помощью соответствующего устройства (не показано) вдоль его оси.

Намагничивающий узел 3 создает магнитный поток, частично замыкающийся по участку каната 2, находящемуся в канале 1. Дефекты каната 2 в зоне контроля между полюсами 4 и 5 вызывают над поверхностью движущегося каната локальные магнитные поля рассеяния, преобразуемые блоком 6 измерительных магниточувствительных элементов в электрические сигналы. Эти же магнитные поля рассеяния от дефектов, а также от структурных и геометрических неоднородностей каната (которые всегда имеются), обнаруживаются последовательно во времени магниточувствительными элементами 8 и 9 и преобразуются в идентичные друг другу по форме и величине электрические сигналы на выходах этих двух элементов.

С генератора 14 импульсов на управляющие входы блоков 7, 11 и 12 одновременно подаются управляющие импульсы с заданной частотой.

В момент прихода этих импульсов мгновенные значения сигналов с блока измерительных магниточувствительных элементов 6 фиксируются в памяти блока 7 обработки сигналов, а с магниточувствительных элементов 8 и 9 - в памяти блоков 11 и 12 регистрации магнитограмм.

В результате проведенного контроля каната в блоке 7 обработки сигналов формируется дефектограмма каната, а в блоках 11 и 12 регистрации магнитограмм формируются магнитограммы M1 и М2. Дефектограмма и магнитограммы формируются как зависимости соответствующих сигналов от текущей временной координаты, определяемой количеством импульсов генератора 14.

Магнитограммы M1 и М2 передаются в блок 13 обработки магнитограмм. Реальный пример таких магнитограмм M1 и М2 с участка каната на задаваемом в блоке 13 временном интервале приведен на фиг.2 и фиг.3. На обоих графиках есть зона, общая для обеих магнитограмм. В этой общей зоне содержатся идентичные по форме и величине сигналы, например, экстремумы (помечены цифрами), вызванные прохождением одних и тех же структурных неоднородностей или дефектов каната сначала под магниточувствительным элементом 8, а затем - под магниточувствительным элементом 9. В блоке 13 обработки магнитограмм происходит совместная обработка этих двух магнитограмм, основанная, например, на корреляционном анализе. На обеих магнитограммах выявляются и фиксируются идентичные по форме и величине сигналы (на фиг.2 и фиг.3 отмечены одинаковыми цифрами). Выявляются и фиксируются n таких сигналов. Чем больше число n, тем точнее будет определена длина проконтролированного участка каната и координата каждого выявленного дефекта.

Фиксируется время tn появления каждого такого сигнала на магнитограмме M1 и сдвиг по времени Δtn появления соответствующего сигнала на магнитограмме М2. Определяются значения мгновенных скоростей Vn, с которыми канат двигался относительно дефектоскопа в каждый момент tn: Vn=В/Δtn.

Определяется зависимость скорости движения каната от времени записи магнитограмм: V=f(t).

Координата L в метрах любой точки на магнитограмме, а, следовательно, и на дефектограмме, поступившей с блока обработки сигналов 7 на основной вход блока обработки магнитограмм 13, определяется как

L = 0 T V d t , где Т - время записи магнитограммы до этой точки.

Дефектограмма каната, оцифрованная в единицах длины, регистрируется в памяти блока 13 обработки магнитограмм и визуализируется на дисплее (мониторе).

Заявляемый дефектоскоп, по сравнению с известными, обеспечивает большую надежность в работе, более точное определение длины проконтролированного участка каната и координат выявленных дефектов. Повышение надежности и точности достигается за счет бесконтактного определения дистанции перемещения контролируемого каната.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент США №4659991, НКИ 324/241, МПК G01N 27/82;

2. Дефектоскоп для неподвижных стальных канатов. Патент РФ №2313084 МПК G01N 27/82 (прототип);

Магнитный дефектоскоп стальных канатов, содержащий канал для прохождения контролируемого каната, намагничивающий узел с магнитными полюсами, обращенными к каналу, блок измерительных магниточувствительных элементов, расположенный между магнитными полюсами, блок обработки сигналов, подключенный своим входом к выходу блока измерительных магниточувствительных элементов, блок обработки магнитограмм, подключенный своим входом к выходу блока обработки сигналов, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными идентичными магниточувствительными элементами, размещенными между магнитными полюсами намагничивающего узла на поверхности канала на одной линии, параллельной оси канала, на заданном расстоянии друг от друга, двумя идентичными управляемыми блоками регистрации магнитограмм, подключенными каждый своим информационным входом к одному из дополнительных магниточувствительных элементов, генератором импульсов с заданной стабильной частотой, при этом блок обработки сигналов и блоки регистрации магнитограмм выполнены управляемыми, блок обработки магнитограмм выполнен с двумя дополнительными входами, подключенными соответственно к выходам блоков регистрации магнитограмм, а управляющие входы блока обработки сигналов и блоков регистрации магнитограмм подключены к генератору импульсов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для дефектоскопии стальных прядных канатов. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при контроле эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. .

Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов, в частности к датчикам положения сварочного электрода относительно стыка. .
Изобретение относится к области разработки способов метрологической поверки, настройки и калибровки измерителей износа стальных проволочных канатов, в частности магнитных дефектоскопов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к внутритрубной дефектоскопии, и может быть использовано для контроля технического состояния стенок труб непосредственно в процессе транспортировки поставляемого по трубе жидкого или газообразного продукта, например газа по магистральному газопроводу.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности может быть использовано в целях обнаружения избыточных изгибных напряжений в рельсовом пути, в металлических профилях промышленных конструкций, трубопроводах и других протяженных деталей и объектов, непосредственно при их эксплуатации.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для диагностирования трубопроводов и других стальных пустотелых сооружений. .

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе контролируемый объект намагничивают постоянным магнитным полем, возбуждают с помощью вихретокового преобразователя на контролируемом участке вихревые токи, регистрируют вносимое в вихретоковый преобразователь напряжение U _ в н и по нему судят о наличии дефектов, и согласно изобретению путем изменения параметра Р, регулирующего воздействие постоянного магнитного поля на контролируемый объект, плавно изменяют напряженность Н постоянного магнитного поля от минимальной величины до максимальной, регистрируют максимум Uмax амплитуды вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения U _ в н и величину соответствующего ему значения параметра Р, а параметры дефекта оценивают по совокупности значений Uмах и Р. Технический результат - повышение чувствительности и информативности контроля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для контроля технического состояния колесной пары железнодорожного транспорта при его движении по рельсовому пути. Согласно способу после наезда колеса (9) на стык (4) в колесе начинает распространяться круговая волна, которая проходя по колесу (9), вызывает появление акустической волны, исходящей от колеса и регистрируемой датчиком (1). Датчик преобразует акустическую волну в электрический сигнал. При отсутствии трещин длительность и частота сигнала будут иметь определенное значение. В случае наличия трещины в колесе указанные параметры изменятся - длительность и частота уменьшатся, что будет свидетельствовать о недопустимости дальнейшей эксплуатации этого колеса. Затем колесо (9) начнет катиться по участку (5), протяженность которого в данном случае равна половине длины окружности колеса, на котором с помощью акустических датчиков осуществляется проверка качества поверхности катания. В результате упрощается конструкция осуществляющего контроль устройства, повышаются эксплуатационные характеристики, снижается энергопотребление. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе, малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций. Техническим результатом изобретения является повышение точности способа трассирования, снижение энергоемкости устройства, а также повышение производительности труда оператора при использовании предлагаемого способа и устройства. Сущность изобретения состоит в использовании новой навигационной системы, включающей узел датчиков, который состоит из двух групп. Каждая группа включает три однокомпонентных датчика, причем одноименные оси датчиков параллельны, тогда как оси датчиков каждой из групп ортогональны, причем оси двух датчиков в каждой из групп параллельны друг другу и направлению движения и расположены в горизонтальной плоскости. При этом измерение компонент переменного магнитного поля производят непрерывно, на основе измеренных компонент вычисляют углы поворота и наклона узла датчиков, а также величину отступа узла датчиков от проекции оси трубопровода. Команды оператору выдают в виде речевых указаний на известном оператору языке на основе сравнения сигналов, соответствующих углам поворота и наклона, а также величинам отступов, по заранее определенным пороговым значениям этих сигналов. Информацию о техническом состоянии трубопровода получают на основе отношений ортогональных компонент, измеренных вдоль горизонтальной и вертикальной осей в каждой из групп. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций. Технический результат: повышение точности определения траектории залегания трубопровода, обнаружения, геометризации и ранжирования дефектов металла и изоляции. Сущность: в способе диагностики в качестве датчиков поля используют, по меньшей мере, 18 однокомпонентных датчиков постоянного магнитного поля, осуществляют компенсацию влияния на результаты измерений флуктуации постоянного магнитного поля Земли. Математическую обработку измерений проводят на основе суммы и разности сигналов соосных компонент поля. В качестве математической обработки используют тензорную обработку матрицы градиентов, составленной на основе результатов измерений, с получением линейных, квадратичных и кубических инвариантов и вычисления компонент магнитных моментов аномалий дефектов, полученных на основе решения системы уравнений. При обработке измерений исключают из обработки интервалы записи измерений, превышающие время действия перегрузок, определяемое по превышению амплитуд пороговых значений измеряемых сигналов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к внутритрубной дефектоскопии и может быть использовано для обнаружения отверстий в трубопроводах. Сущность: инструмент содержит соединенные между собой блок питания (1), позиционирующий и управляющий блок (2) и блок магнитных датчиков (3). Блок магнитных датчиков выполнен в виде постоянных магнитов, расположенных радиально в короне датчиков с возможностью взаимодействовать своим магнитным полем с датчиками Холла (302). Функция инструмента заключается в его прохождении через трубопровод по всей его длине, контролируя толщину этого трубопровода и обнаруживая любое отверстие по пути прохождения и, в соответствии с полученными данными, устанавливая расстояние, на котором расположены отверстия, начиная от исходной точки, время в момент обнаружения, а также положение по окружности трубопровода. Все измерения являются частью онлайнового процесса, выполняемого по мере движения инструмента через трубопровод. В конце выполнения процесса информация может быть загружена в компьютер, где она становится доступной для использования и для принятия соответствующих решений относительно целостности трубопровода. 2 табл., 36 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к бесконтактной диагностике металлических труб в процессе эксплуатации. Сущность: способ включает определение места и глубины залегания трубопровода на исследуемом участке, установку вдоль оси трубопровода, по крайней мере, двух идентичных датчиков для измерения напряженности (тангенциальной составляющей) магнитного поля, синхронную запись изменения напряженности магнитного поля, вызванного блуждающими токами, сравнительную обработку информации от всех датчиков и диагностическое заключение. Устройство содержит, по крайней мере, два идентичных датчика для установки вдоль оси трубопровода, определяющих напряженность магнитного поля, средство для привязки на местности, средство определения глубины залегания трубопровода, средство синхронизации включения и работы датчиков, средство записи изменения напряженности магнитного поля, вызванного блуждающими токами, и обработки данных. Технический результат: упрощение поиска мест коррозии на трубопроводе, повышение точности локализации повреждений. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил., 11 табл.

Изобретение относится к производственной промышленности и может быть использовано для обнаружения и локализации металлических предметов в готовой продукции или в сырье. Техническим результатом заявленного изобретения выступает повышение чувствительности металлодетектора и уменьшение влияния внешней электромагнитной обстановки, что влечет уменьшение количества ложных срабатываний. Технический результат достигается благодаря тому, что в промышленном детекторе для конвейерных линий площадь приемных катушек в разы меньше площади «окна» металлодетектора. Сигналы с приемных катушек поступают на входные усилители (отдельные для каждой катушки), с выхода усилителя сигнал подается на сумматор, где он суммируется с сигналом «компенсации», приходящим с ЦАП, который позволяет скомпенсировать сигнал х.х., затем сигнал поступает на АЦП. Данные со всех АЦП, датчика скорости и еще одной приемной катушки, включенной параллельно передающей, а также данные с весов (опционально) подаются на блок центрального процессора, в котором происходит определение присутствия металла. Также параллельно передающей катушке включена петля калибровки, которая периодически замыкается, что позволяет прибору самостоятельно производить автопроверку и автокалибровку. В рассматриваемом металлодетекторе катушка возбуждения, подключенная к генератору переменного тока, создает переменное магнитное поле возбуждения, воздействующее на обследуемый объект, перемещающийся сквозь контрольную зону. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области дефектоскопического контроля состояния трубопровода и может быть использовано для обнаружения и оконтуривания зон напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и его изоляционного покрытия, выявления несанкционированных врезок, а также диагностики технического состояния других подземных металлических трубопроводов и металлоконструкций. Сущность изобретения сводится к реализации возможности измерения реальных во времени градиентов вдоль продольной оси трубопровода компонент постоянного магнитного поля на нескольких уровнях с помощью, по крайней мере, 3-х линеек магниторезисторов, перемещаемых оператором при движении вдоль оси трубопровода. Две линейки магниторезисторов установлены вертикально, а одна горизонтально. Каждая линейка состоит из трех трехкомпонентных датчиков. На основе этих записей вычисляются градиенты (т.е ∂Xi/∂у, ∂Yi/∂у, ∂Zi/∂у) для каждой компоненты каждого датчика за интервал времени, определяемый быстродействием аппаратуры, т.е. со скоростью 6256 измерений в секунду. Градиенты определяются как разности (Xi+1-Xi)/Δу, (Yi+1-Yi)/Δу, (Zi+1-Zi)/Δу при Δу→0. Использование градиентов, получаемых за малый интервал времени, позволяет избавиться от погрешностей, связанных с нестабильностью работы датчиков, изменений их чувствительности, увеличения разброса параметров датчиков и их зависимости от температуры. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение быстродействия и точности выявления дефектов подземных трубопроводов, а также улучшение эксплуатационных характеристик устройства диагностики технического состояния подземных трубопроводов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для диагностики рельсов и других протяженных объектов. Способ заключается в том, что магнитным дефектоскопом, установленным на вагоне-дефектоскопе, обследуют участок рельсового пути. Обнаруживают дефекты и конструктивные элементы (болтовые и сварные стыки рельсов, рельсовые металлические подкладки и т.п.), сигналы от которых и их положение сохраняют в диагностической карте. Используют данные о конструктивных элементах рельсового пути для навигации при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии того же участка рельсового пути. Подробно анализируют УЗ дефектоскопом объекты, обнаруженные магнитным дефектоскопом. Корректируют диагностическую карту по результатам дефектоскопии. В результате повышается точность, качество и скорость обнаружения дефектов рельсов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте. Сущность: протяженные конструкции в процессе их эксплуатации, изготовленные из однородного ферромагнитного материала и имеющие сечение профиля простой симметричной формы, намагничивают с образованием полюсов симметричного магнитного поля на оси симметрии сечения профиля по всей длине объекта наблюдения. О наличии дефектов или механических напряжений в зонах сечения профиля конструкции судят по изменению величин электрических напряжений, непрерывно снимаемых с индуктивных датчиков, установленных в одной плоскости в попарно симметричных точках сечения на его границах, при движении этих датчиков вдоль длины профиля конструкции. Технический результат: возможность оперативного выявления дефектов и оценки местных напряжений в материале протяженных конструкций, с помощью автоматизированных мобильных технических средств. 1 ил.
Наверх