管道環(huán)焊縫TOFD檢測自動掃查系統(tǒng)設計.pdf

1、管道被譽為現(xiàn)代工業(yè)和人民生活的大動脈，對保衛(wèi)國家能源安全、保障經濟建設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行過程中受到介質、壓力等因素的影響，管道最脆弱的地方——“對接環(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行。為了保障在役管線能夠安全、有效、穩(wěn)定地運行，必須定期進行無損檢測。傳統(tǒng)的手動無損檢測在過去一直是工業(yè)管道定期檢驗的主要手段；隨著工業(yè)自動化水平的提高，自動化無損檢測成為一個研究熱點。在

2、眾多的無損檢測中，超聲檢測因其自身特性而成為自動化無損檢測采用的主要技術；自動化超聲檢測具有檢測效率高、掃查重復性好等特點，越來越受到青睞。
　　本文依托中國特種設備檢測研究院的工程應用類研究項目“反饋式管道自動掃查裝置研制”，以衍射時差法（TOFD）超聲檢測為技術手段，設計自動掃查器，通過掃查器搭載TOFD探頭對在役管道環(huán)焊縫進行自動化TOFD檢測研究。主要研究工作如下：
　?。?）分析了國內外管道環(huán)焊縫自動掃查系統(tǒng)的研究

3、現(xiàn)狀；比較了幾類結構的自動掃查器的優(yōu)缺點，并針對現(xiàn)有的自動掃查器結構復雜、體積較大且運動不靈活等缺點，提出設計一款更靈活、方便、小巧的自動掃查器。本掃查器采用磁輪吸附式小車結構，與現(xiàn)有的自動掃查器相比，增加了CCD循跡功能，以實現(xiàn)自動糾偏；同時，采用無線控制，便于操作。
　　（2）完成了對整個掃查器機械結構及其關鍵部件的設計。
　?。?）通過對主控制器模塊、CCD采集模塊、電機驅動模塊、無線遙控模塊和電源轉換等模塊的設計完成

4、了電路原理圖；最后制作了PCB板、焊接了相關元器件，完成了整個硬件電路系統(tǒng)的設計與制作。
　　（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電機控制；建立了電機模型，對電機性能進行仿真；在Matlab中建立了控制系統(tǒng)的Simulink模型，對整個控制系統(tǒng)進行仿真，得到的系統(tǒng)仿真響應曲線滿足響應時間快，運行穩(wěn)定等要求。
　?。?）分別在實驗室環(huán)境和工業(yè)現(xiàn)場進行試驗，驗證了