换热器内管壁厚超声测定系统.pdf

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第22卷第12期
无损檢测
Vo122 No 12
2000年12月
NDT
2000
换热器内管壁厚超声测定系统
田浩于石声
(哈尔滨工业人学,哈尔15000
摘要研制的HY-188换热器内管壁厚超声测定仪可对换热器内管因腐蚀等导致管壁减薄
状态进行统计评价。介绍了该系统的软、硬件组成及其测试分析方法,给了部分测试结果。
主题词换热器管超声测厚仪频谱分析
AN ULTRASON THCKNESSMDA SURING SYSTEMI
FOR HEAT-EXCHANGER P IPES
Hao Yu Sh sheng
(Ha erb in Institute of Techno lgy)
Abstract HY-188 ultra so n ic th ickncssm ca suring systam r hcat-cxchangcrp pcs dcvc loped can be used for
statistically evaluating the w all th ickness reduction of a heat-exchanger p pe caused by ero son The so ft are
harw arc and m casu ring m thod of thc systcm arc in tro duced A nd som c m casur ing rcsults arc givcn
Keywords Heat-exchanger Pipe U Trason ic th ickness gauge Spectral ana lysis
换热器是能源电力和石油化工等企业必不可少
信号
的重要设备之一。其损环主要是因换热器内管的腐
键盘
微「门分析
似,为确保装置安?稳定、持续运行,査换热器内
显示器「计
时序
打印机下十算「控制
发射接收/大
超声
管的腐似情况是很有必要的
水枪厂
传感器
换热器内管腐蚀检测技术难度较人,主要是由
软盘
机口「数据
水
丁①换热器内管长度长、直径小,大多数是长度为6
采集
12m、外径为?925mm的磯钢管,增加了内管
测控系统
传感器系统
检测传感器结构设计的难度。(②被腐似的换热器内
图1仪器系统框图
管内外表而很粗糙,信号处理法要求具有很高的
抗噪能力。③)换热管数量很大,一台小型换热器内
也有数百根,?此速度应能满足实吋检测的要求
2硬件组成
山北京燕山イ化和哈尔滨、业大学联合研制的21传感器
HY-188换热器内管壁厚超声测定仪是一台便携式
在线换热管的壁厚能从管内进行测量,本研
全数字化超声波测定设备,用丁对各种规格换热器究采取超声波水浸式测厚。檢测时管内通以水流,将
?管进行厚测定,评价其腐蚀滅薄稈度。该仪器已超声役感器插入管内,使超声東垂直入射管壁,为了
通过中国石化总公司组织的科研成果鉴定。
获得整根内管的全部厚度值,使超声朿沿垂直内管
的中心轴线方向螺旋线式前进。参考国际相关技术
系统总体方案
研制的超声传感器如图2所示。
传感器主要由超声波聚焦换能器売体、45声
整个系统(图1)分成测控仪器和水枪感器两反射镜、叶轮、轴承和文撑弹片构成。超声波换能
大部分,从功能上可具体分为传感器送线机ね水器采高频宽带换能器,中心频率10MHz,带有焦
枪、超声波发射和接收装置、数据采集卡、吋序控制
于被测管壁的聚焦透镜,斤接15Sm长同轴屏敝电
卡、信号分析卡、微机和软件系统九个主要部分。
统売体上加工有水流导问榑以增加叶轮转动效率
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山沿等:换热器内管棨厚超声测定系统
弹
由软件程发射触发脉沖至超声波脉冲发射电
被测管
叶轮轴承支架
外壳
路,出接收电路提供的内表而回波信号控制A
触发,实现采样起点动态跟踪回波信号的要求。
水流
27信号分析卡
为保证檢测的实时性,系统安装了山中科院声
学所提供的AT总线高速数字信号处理卡,它具有
45声反射镱聚焦换能器信号电
浮点快速傅里叶变换(FFT)和复数求模等功能,对
1024点复数FFT运算速度可高达Q5ms/次。
图2传感器结构图
28微机系统
整个传感器在水流冲击下沿内管中心轴线前进,从
采用了486CX/3T业仪器计算机,23am(9n)
VGA彩显与主机一体,配有标准键盘以及并、串型
超声聚焦探头父射的超声脉沖经45反射镜反射戸接口各一个,主板六个扩展榑现白接安装『了A
次反射的回波沿原路返回,被超声换能器接收。叶轮
卡、FFT卡和时序控制卡。
在水流作用下带动45声反射镜旋转,使发射和接3测厚原理
收声束沿被测管作螺旋线式扫查。弹簽攴持架的作
用是保持传感器的中心轴线尽可能和内管中心轴线
埋想情況下或测试条件较好时,超声测厚可采
重合。
用换热管内外表面反射回波的时问问隔测量法”。
22送线机构
研制的换热器内管壁厚超声测定仪的超声传感器在
巾手枘利用卞从滑轮摩擦力手控收放导线,在
内管水流的冲击下高速旋转利轴向运动,山于钢水
15m长导线的收放过程中具有盒内导线不打结
界而的声反射率很高、管内壁粗糙,传感器与被测管
仪器连接端不扭转的特点(图3)。
难以保证严格同轴以及水流中微小气泡和颗米的散
射等原因,实际接收的回波信号信噪比不高、幅度变
送鬚手树
传器
化较大,难以直接山时域信号脉问隔测量厚度。
水检
超声宋在管壁中的多次反射产牛的回波貝有严
销线盒
格的重复性,其频域特征表现为在管肇炳表而间超
声波谐振的频处现共振峰值2,利用这些峰值
信号线
计算厚度,其结果的分辨力有显著的提高,且对时域
水检机
噪声的敏感性也大人降低。因此,本研究采用频谱测
厚方案H
图3水枪送线机构结构图
软件设计
23水枪
系统支持软件使用 Borland C++厂发环境编
可巾水枪扳机开关水流并控制水流述力,使传程设计,将检测统计分析利数据库管理功能集成在
感器进入稳定运转状态(图3)。
个软件包内,采用独立于系统的全汉化人机界面,
24超声波发射和接收装置
实现了检测分析的统一管理,具有数据采集时序挫
超声波发射接收装置山通用CTS-23型超声波制和FFT三部分电路控制与数据传递,以及厚度计
探伤仪的发射接收板收装成,换能器触发脉冲巾时算、结果分析数据管理及测试报告打印等功能。具
序控制电路提供,双极性输出信号经适配进入A体操作步骤如
模拟输入端检波输出信号提供给吋序电路踪内
(1)参数设置设置待测换热器基本参数,真
表而回波,放大电路增益在~80B范围内可调
写检验员和检验?期等信息。
25数据采集卡
2)开始检测