[发明专利]一种高温管道磁致伸缩导波监测系统

说明书

本发明涉及一种高温管道磁致伸缩导波监测系统，包括：设置于待监测高温管道一端的导波发射单元，用于将超声导波信号发送至所述待监测高温管道内；设置于待监测高温管道另一端的导波接收处理单元，用于接收经所述待监测高温管道内传播后的超声导波信号并进行处理。本发明系统在设置于监测终端的便携式计算机上可以实时获得被监测管道壁厚、腐蚀和裂纹信息，不需要检测人员到现场进行壁厚检测，在提高管道系统安全性的同时，大大降低了劳动强度和操作风险。

技术领域

本发明属于磁致伸缩超声导波检测领域，涉及一种高温管道磁致伸缩导波监测系统。

背景技术

高温管道在石油化工、煤化工、核电等领域应用普遍，由于长期处于高温高压工作环境，管道存在壁厚减薄、腐蚀开裂、穿孔泄露等失效风险。针对高温管道局部磨损失效问题，目前主要的预防措施是使用高温测厚仪定期对管道进行定点测厚，该方法虽然能够在一定程度上减少事故的发生，但无法从根本上克服管道壁厚减薄的突发性和偶然性特征。由于工作于设备现场的管道数量众多，壁厚检测一般采取按比例抽样的方式，很难保证危险部位的全覆盖。同时，应用于高温检测场景的超声波探头和高温耦合剂成本很高，对高温管道进行壁厚测量时需要近距离接触，工作条件差，危险性高。为了克服现有技术的不足，采用非人工接触的方式对高温管道进行实时在线监测具有重要意义。

磁致伸缩效应是指磁性物质在磁化过程中因外磁场条件的改变而发生几何尺寸可逆变化的效应，利用磁致伸缩效应可以实现机械能和电磁能的转换。常用的磁致伸缩导波探头分为非接触式和接触式两种类型。接触式导波探头通过在管道表面粘贴高饱和磁致伸缩带的方式激励和接收超声导波。此类探头应用于管道检测时，必须对管道表面进行打磨处理，容易造成管道表面损伤，无法实现高温、带包覆层等表面难以处理管道的检测。非接触式探头利用铁磁性管道自身的磁致伸缩效应实现非接触式检测，适用于高温、带包覆层等表面难以处理的管道。非接触式探头通过对激励螺线管线圈通以交变电流产生动态磁场，动态磁场与永磁铁提供的偏置磁场共同作用，在被检测管件内部激励出导波。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种高温管道磁致伸缩导波监测系统，在新建管道时或者现有管道检修期间，将发射探头和接收探头安装到高温管道待监测部位两端，发射探头和接收探头之间为有效监测范围，根据被监测管道条件的不同，监测范围为1-10米，长时间稳定工作温度150℃。整套系统设置完毕后，在设置于监测终端的便携式计算机上可以实时获得被监测管道壁厚、腐蚀和裂纹信息，不需要检测人员到现场进行壁厚检测，在提高管道系统安全性的同时，大大降低了劳动强度和操作风险。

为至少解决上述技术问题之一，本发明采取的技术方案为：

一种高温管道磁致伸缩导波监测系统，包括：设置于待监测高温管道一端的导波发射单元，用于将超声导波信号发送至所述待监测高温管道内；设置于待监测高温管道另一端的导波接收处理单元，用于接收经所述待监测高温管道内传播后的超声导波信号并进行处理，提取反映管道特征的参数。

进一步的，所述导波发射单元包括：FPGA信号发射模块、数模转换模块、功率放大器和发射探头，所述FPGA信号发射模块用于发射导波信号，所述数模转换模块与所述FPGA信号发射模块相连，所述功率放大器与所述数模转换模块相连，所述发射探头的两端分别与所述功率放大器和所述待监测高温管道一端相连。

进一步的，所述导波接收处理单元包括：接收探头、放大电路、数据采集模块和便携式计算机，所述接收探头的两端分别与所述待监测高温管道另一端和所述放大电路相连，所述放大电路与所述数据采集模块相连，所述便携式计算机与所述数据采集模块相连。

进一步的，所述发射探头与接收探头的结构相同，所述发射探头包括：探头内套和探头外壳，所述探头内套套设于所述待监测高温管道上，且所述探头内套的内表面环设有螺旋线圈，用于与所述功率放大器相连；所述探头外壳套设于所述探头内套的外表面且与所述探头内套形成容纳腔，位于所述容纳腔内的所述探头内套上分别设有温度测量元件和用于为所述螺旋线圈提供偏置磁场的永磁铁。