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X射線管道爬行器的研製

2019-10-31 13:22   评论:64 点击:622
  中國鋼管信息港市場行情訊息:試驗研究X射線管道爬行器的研製張曆成華博張宏亮(中國石油自然氣管道一公司,盤錦利用效果及其具體的研製過程 ,包括硬件和軟件設計過程中應當考慮的-些關鍵題目,並將輻射場反饋、內定時等新方法利用於管道爬行器。通過大量的實踐檢驗和技術數據對比 ,證實此爬行用具有經濟、高效的特點主題詞射線拍照爬行裝配管道硬件軟件DEVELOPMENTOFX-RADIOGRAPHICCRAWLER隨著我國石油產業的全麵發展 ,對外承攬石油基建工程多,由我國承建的第一條國外大型輸油管道逐一蘇丹輸油管道工程於1998年開始建設,這條管道全長1500km,直徑711mm(28in),工期1a(年),要求管道對接焊縫100%射線檢測 ,總檢丈量將達15萬道口以上這是一項國際投標工程,大型管道中的流量丈量近年來已普遍引發人們的重視,並認真地著手解決。不少企業為節省場地 ,便於安裝,在管道中流體壓力不大的情況下 ,常采用矩形管道貼壁安裝,如火電廠進風管道、大型透風係統,采用邊長達2~3m的矩形管道已屢見不鮮。這類管道中的流量丈量有一些特殊題目,不能照搬圓管中的丈量方法和儀表,而中又少有先容。前二年,筆者為解決某工程的這個題目,進行了探索,設計、製造了二台機翼流量計,並一次調試、投運成功。
  
  1流體在矩形管道中的活動特點早在1926年 ,Nikuradse就對流體在矩形管道中的活動進行了測試,其等速線如所示。它顯示出不同於圓管中的同心圓等速線,並且發現有二次流。
  
  二次流從本質上來看,是在紊流條件下,在管道橫截麵上,有垂直於軸向的法向活動,它與軸向活動疊加後形成二次流,也可稱為渦流。由於層流不存在法向活動,所以在層流條件下不可能發生二次流。
  
  (成都科學技術服務中間,成都(Sioooo)後,1964年 ,Brundrett及Baines又對矩形光滑管及粗糙管中的活動進行了測試。他們以為矩形管道中的二次流是由橫截麵上的雷諾力所引發的,而起首要感化的是法向應力強度 ,這是一種非等熵活動,紊流活動是形成二次流的基礎。1973年Landei和Ying采用分析方法描述了這類複雜的活動。他們論證了二次流有使壁麵應力均勻化的趨勢,並指出二次流將改變摩擦因子的大小,其幅度約為±10%.長期以來,人們對這類活動的研究側重在對阻力的影響,很少涉及流量的丈量,近年來才有所考慮,有關論述參見。
  
  中國鋼管信息港市場行情訊息:也曾有人企圖隻測矩形管道軸向的壓力梯度dp/d,來解決流量丈量題目,其公式為1/2高度;為流體動力粘性係數;dPl/ck為無量綱軸向壓力梯度 。
  
  這類方法至今還未聽說利用到實際工程中,題目在於這個計算公式是否確切地描述了實際的活動情況,是否可精確確定邊界條件。這些還有待於實踐證實。假如仍然采用國內常用的檢測手段,即定向X射線機雙壁單影法檢測,無論從施工速度、職員數目還是造價上,都完全不具備競爭能力唯一可行的辦法就是采用射線管道爬行器拍片,由於壁厚及標準的啟事,Y射線管道爬行器在此難以適用 ,隻有采用X射線管道爬行器 ,它采用內曝光,具有底片質量好、速度快等優點,但需要進口,價格昂貴,日常維護工作量大且維修困難在這類情況下,我們研製出了X射線管道爬行器 ,並成功地大範圍地在蘇丹輸油管道建設中投進了試運行,實踐證實 ,該爬行器操縱維護簡單,工作穩定可靠,定位精度滿足使用要求,拍照質量符合美1104-94標準,完全達到進口產品的使用水平,取代了進口產品1國內外技術概況根據資料調查,國外對X射線管道爬行器己研究了多年 ,技術相對較成熟,並己經有係列產品出售,首要國家有法國、英國、美國及比利時等。而國內基本處於研製階段,未見大範圍推廣利用及產品出售。
  
  在國內,射線拍照檢測目前仍然首要依托X射線探傷機與Y射線源在管道外麵通過雙壁透射進行,因雙壁單影透照,厚度加必須大管電壓,焦距長又必須加曝光時間,所以不但底片靈敏度欠佳,而且檢測效率與內曝光相比也十分低下。
  
  目前,一台進口X射線管道爬行器的價格約100萬元人民幣,一般無現貨,訂貨期最少3個月,不但價格昂貴,售後服務題目也難以得到及時有效的解決我們己於1997年研製成功了首台Y射線管道爬行器,並己通過局級鑒定此外,公司還有10a以上利用進口X射線管道爬行器的經驗,在此基礎上開發研製X射線管道爬行器己不存在技術障礙在國外,長間隔輸油管道早已普遍采用10(%射線檢測 ,國內正在向這個方向發展,是以,用目前的管外透照已難以滿足檢測工作量迅速遞增的現狀,特別是參加國外工程施工,就更有必要改進現有的檢測手段2整體設計2.1整體方案在為期3個月的調研過程中,查閱了近期國外爬行器廠家的有關技術資料,對現有的進口X射線管道爬行器的性能、控製方法、適用範圍及工作條件等進行了對比分析,並到國內有關探傷設備的生產廠家進行了調查,確定了如下方案:21.1主體部分主體分為電動車(含控製)X射線機和充電電源車(專為射線機供電)三部分。整機電路方框圖見產生裝配,由機械行走部分帶動射線發生裝配在管道內部行走 ,在管道外對接焊縫處貼X射線專用膠片和標記,通過管道外部遠控裝配的配合 ,可在管道內定位及曝光,從而對管道對接環焊縫進行X射線透照,實現管道對接環焊縫的無損檢測,另外,還可遠控爬行器的前進、後退和停機等動作。
  
  2.22硬件設計硬件設計包括機械行走部分、射線發生部分、定位傳感器、控製器(電路)部分、電源部分和主動救護車部分。
  
  機械部分由電動車、充電電源車24V直流電動機、減速器膠輪、輪軸及連接附件構成。
  
  充電電源車選用1mm厚不鏽鋼板,經衝壓焊接而成,要求本身有一定剛性不易變形,安裝耐磨材料車輪 ,整體長度根據電池體積決定,不能過長,以避免增大轉彎半徑和增加運輸難度。電池接線方這類分體式設計有益於搬運及多功能的實現當需要改為Y射線爬行器時,可以用具有電動開源收源機構的Y射線源取代X射線機和充電電源車部分。
  
  中國鋼管信息港市場行情訊息:當需要作為救護車使用時,可以用救護車部分取代X射線機和充電電源車部分。其中電動車部分采用電池驅動的直流電動機帶動減速機構建造,X射線機部分采用專門研製的直流供電型周向X射線機,充電電源車部分采用閥控密封免維護蓄電池串聯構成21.2爬行器設計的首要技術指標爬行間隔〉8km,爬坡坡度10,定位精度<25cm,工作溫度-10°C~+ 3mA,累計曝光時間〉80min 2.2設計22.1設計道理射線管道爬行器首要由機械行走部分、射線發生部分、定位傳感器、邏輯控製器電源及管道外部的遠控定位用指令源等構成,它是一種主動化射線射線機部分具體要求是直流高壓直接供電,固定管電壓160kV,管電流3mA,取消AC/DC部分 ,改變高壓包參數,提供故障反饋信號,散熱風扇按需主動打開及主動延時封閉,以節省電力。控製台體積要小且與射線機頭一體化安裝,結構上采取防塵設計。
  
  定位傳感器部分對於其中的抖動、誤動題目可以在程序設計中進行容錯處理,從而降低其設計複雜性因運輸途中振動很大,所以建造工藝要求較高,元器件嚴格篩選 ,並采取防振措施 。
  
  控製器(電路)部分根據研製Y射線爬行器的經驗,繼續采用原可編程控製器(FXO係列20點繼電器輸出型),它具有體積小供電方便可靠性高的特點。電路布線盡量簡單化 ,以方便維護,就近安排強電部件 ,將強電與弱電分離,以避免造成對控製係統的幹擾電動車供電考慮到控製器供電方便和電動機供電時間的要求,電動車電源采用24V直流電源,行走速度可達18m/min,以均勻工作電流為4A計算,可以連續爬行約7. 6h(以8(%放電容量計算),爬行間隔8208m爬行間隔遠是一項首要特色,如許可以適應一台爬行器在幾個工作麵輪流工作和“二接一”間隔檢測的施工技術要求射線機供電X射線管道爬行器供電方式有四種 :①燃油發電機供電②直流逆變器供電③有線電纜供電④純直流高壓供電目前的發展趨勢是純直流高壓供電方式,這類供電方式具有效率高、無噪音 、重量輕使用靈活方便等優點 。所以,從技術進步角度出發,選用純直流高壓供電為好,經綜合考慮,直流電壓選擇120V,如許便於X射線機和充電電源車的設計主動救護車部分利用12V直流電動機通過渦輪渦杆傳動帶動提升臂動作,要求升降到位,能夠自停。此部分作為一個單獨部分,當需要時再與任意一台普通爬行器的電動車相連接而構成主動救護車,並采用了唧插即用“的控製方式,在轉換為救護車時無需另外的轉換開關加以控製用於因電源供給題目或驅動電機故障而不能活動的爬行器的救護,可以主動將故障爬行器拖出管道此外,在充電電源車一射線機一電動車之間的掛接環節上了國外的設計,做到了既方便掛接、運行靈活,又不影響定位精度22.3軟件設計軟件設計首要包括運行過程程序化描述和PLC程序編製。
  
  運行過程程序化描述,就是根據實際工作要求和現場積累的工作經驗,作出用戶需求分析,在控製器內部通過編程對外設進行時間上的操縱安排,外設包括定位傳感器、按鍵、唆使燈、警報器、定時器電動機(繼電器組)、射線機和主動救護車等。
  
  程序設計采用梯形圖說話編製流程圖,利用手持式編程器調試(具體程序略)在軟件方麵設計了定位傳感器故障定時器故障、射線機故障等容錯能力,可在一定程度上主動修複或保護退出管道,最大限度地防止了割管的發生同時,我們還設計了一種新技術,使爬行器在工作過程中的曝光時間可以通過管道外部遠控調整,為壁厚變化的管道檢測提供了方便此外 ,還預先設計了管內積水傳感器和電流過流傳感器等1配套程序,以利於今後的功能擴展3性能試驗經實測其數據如下所述,適用管道直徑400~ 1200mm,運行速度可達18m/min,最大爬行間隔10.8km,最大爬坡坡度15,定位精度<±最小轉彎半徑10D(D為管道直徑) ,工作溫度72°C(蘇丹輸油管道施工現場管道內部氣溫),X射線機參數160kV/3mA,累計曝光時間82min,電動車電壓DC24V ,射線機工作電壓DC120V,射線機工作電流6A 4結論長達1a時間的試驗運行實踐證實,各項技術性能指標己經達到了原設計的要求成功地實現了以國產取代進口,節約了大量的外匯效率與雙壁單影透拍照比最少進步8倍以上,表1為對711mm管線進行實測的數據 。中國鋼管信息港市場行情訊息
  
  

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