管道環(huán)焊縫TOFD檢測(cè)自動(dòng)掃查系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、管道被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)和人民生活的大動(dòng)脈，對(duì)保衛(wèi)國家能源安全、保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)和居民生活具有重要意義。在安裝和焊接過程中由于人為因素的影響或者在運(yùn)行過程中受到介質(zhì)、壓力等因素的影響，管道最脆弱的地方——“對(duì)接環(huán)焊縫”可能出現(xiàn)不同程度的缺陷，從而影響管道的安全運(yùn)行。為了保障在役管線能夠安全、有效、穩(wěn)定地運(yùn)行，必須定期進(jìn)行無損檢測(cè)。傳統(tǒng)的手動(dòng)無損檢測(cè)在過去一直是工業(yè)管道定期檢驗(yàn)的主要手段；隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，自動(dòng)化無損檢測(cè)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。在

2、眾多的無損檢測(cè)中，超聲檢測(cè)因其自身特性而成為自動(dòng)化無損檢測(cè)采用的主要技術(shù)；自動(dòng)化超聲檢測(cè)具有檢測(cè)效率高、掃查重復(fù)性好等特點(diǎn)，越來越受到青睞。
　　本文依托中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院的工程應(yīng)用類研究項(xiàng)目“反饋式管道自動(dòng)掃查裝置研制”，以衍射時(shí)差法（TOFD）超聲檢測(cè)為技術(shù)手段，設(shè)計(jì)自動(dòng)掃查器，通過掃查器搭載TOFD探頭對(duì)在役管道環(huán)焊縫進(jìn)行自動(dòng)化TOFD檢測(cè)研究。主要研究工作如下：
　?。?）分析了國內(nèi)外管道環(huán)焊縫自動(dòng)掃查系統(tǒng)的研究

3、現(xiàn)狀；比較了幾類結(jié)構(gòu)的自動(dòng)掃查器的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)掃查器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大且運(yùn)動(dòng)不靈活等缺點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)一款更靈活、方便、小巧的自動(dòng)掃查器。本掃查器采用磁輪吸附式小車結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的自動(dòng)掃查器相比，增加了CCD循跡功能，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏；同時(shí)，采用無線控制，便于操作。
　?。?）完成了對(duì)整個(gè)掃查器機(jī)械結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)。
　?。?）通過對(duì)主控制器模塊、CCD采集模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線遙控模塊和電源轉(zhuǎn)換等模塊的設(shè)計(jì)完成

4、了電路原理圖；最后制作了PCB板、焊接了相關(guān)元器件，完成了整個(gè)硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作。
　　（4）規(guī)劃了掃查器的控制流程，分別采用黑線提取算法和PID控制算法，通過編程完成CCD循跡控制和PWM電機(jī)控制；建立了電機(jī)模型，對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行仿真；在Matlab中建立了控制系統(tǒng)的Simulink模型，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到的系統(tǒng)仿真響應(yīng)曲線滿足響應(yīng)時(shí)間快，運(yùn)行穩(wěn)定等要求。
　?。?）分別在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了