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球墨铸铁管壁在线测厚装置
产品详情

产品概述:

EMAT2021-PL-OX 在线式球墨铸铁管电磁超声测厚仪不需要耦合介质、满足实现工业在线对表面涂层后对铸管进行管壁厚薄检测。

本设备可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测,监测它们在使用过程中受腐蚀后的减微信图片_20201119092146.png薄程度,也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。适用于恶劣环境,特别适用于在灵敏度要求高、检测物体温度高,表面粗糙有涂层的复杂现场,可广泛应用于石油、

化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。


整机出厂技术性能(铸管工艺参数):

◆检测管长度:1 m ~ 6 m ,

◆管壁厚范围:4mm~20mm,

◆晶粒密度:≤120,检测速度:1~1.2m

◆最大凹凸高度:≤0.8mm ,

◆测量稳定性:0.01mm/24 小时,

◆测量灵敏度:0.02mm

◆管头盲区:≤150 ,管尾盲区:≤100

◆安装位置:喷锌工序后

◆使用工位:单支架(适合超大管) 双工位:适合 400~1200mm

   四工位(适合小口径管)

◆输出信号:动态显示管厚度,纵向曲线并存储,同时显示并记录存储DMax,D,DMin;◆储存报表及通讯上传;坐标定位,对指导

◆测量行程:双向往复检测整机重量:12.9 吨

离心浇铸倾角进行修正;

◆系统与检测:上位机与控制一体化软件设计

◆纵向行走天车:800*1600*1200重量:1.2 吨

◆行走方式:轨道往返动力形式:变频电机+轨道链

◆探头机架:重量 0.26 吨垂直行走距离:800~ 1200m

◆探头方式:动轮牵引式探头通道数:2*2(备 2)

◆整机配置:固定主机架 2200*2000*8900

◆整机体积:高 22000*宽 2000*长 8900(单机架)


工作原理

◆电磁超声传感器激发超声波原理

电磁超声传感器是一种新型的超声发射接收装置。其换能器结构如图1

                   图1

     当此换能器置于金属表面上方时,就相当于在金属表面有一个通以交变电流的线圈,此线圈将产生一个交变磁场,金属表面相当于一个整体导电回路, 因此金属表面将感应出涡电流。其频率同线圈中的电流频率一致,方向与线圈电流相反,此电流在恒定磁场下将在金属表面产生交变的洛伦兹力。交变的洛伦兹力将在金属表面产生交变的应力,金属介质在交变应力的作用下将产生超声波。频率大于20k的应力波即为超声波。

     与此相反,由于此效应呈现可逆性,声波传播管内壁或遇到自然缺陷反射回程使质点的振动在磁场作用下也会使线圈两端的电压发生变化,因此可以通过接收装置进行接收并放大显示。用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声。

◆电磁超声测厚原理(压电超声围纵波,电磁超声为剪切横波)


     电磁超声传感器在金属的表面激发电磁超声波,垂直入射到被测物内,该超声波将沿被测物厚方向传播,在超声波遇到被测物另外一面将沿原路径反射回到被测表面,该回波信号被线圈接收,图 2 所示。被测体内的电磁超声可以在被测物体内来回多次折返运动。系统自动计算接收到的两个回波信号--回波 1和回波 2 (图 3 所示)的时间差(即为超声波在被测物体中的往返传播时间 t),由t=2D/V(其中D   为待测距离,VT 为电磁声在被测体中的声速)可求出厚度D值。D=t*VT/2.此方法是定义为:Peak—Peak(简称 P-P 法)。利用第一次回波方法,回波 1 的时间 t 与探头零点 t0(图 3 所示)的时间差(即为超声波在被测物体中的往返传播时间△t)


Zero—Peak(简称 Z-P 法)。此方法需要校正探头零点。


        图2                                            图3


超声波在钢板传播速度受温度T影响,温度越高,传播速度越慢, VT=V0-K*T

V0 为温度为 0℃时的超声横波波速,


K 为一比例系数,由经验所得,一般取 0.7086


通过公式即可得到在温度为 T 时的超声横波波速 VT,又由公式: D=VT*t/2

即可得到被测物在不同温度 T 时的厚度: D= (V0-K*T)*t/2


球墨铸铁管检测的难点及重要性:

◆球墨铸铁管壁厚测量是核心的检测和工艺控制点。全自动在线壁厚检测具有十分重要的意义。

◆球墨铸铁管表面十分粗糙,使在线测量成为行业难题。

电磁超声与传统压电超声测厚性能对比

电磁超声

评价

传统(压电超声)

评价

1

不需耦合介质,也就不会造成环境污染和资源浪费

需要耦合介质水或油,易造成环境污染和资源浪费

2

检测速度快,最高可到 2/秒,大大缩短检测时间

检测速度低,最快速度 1 米/秒

3

超声用横波,横波速度 3.2Km/S,检测精度高 优

超声波用纵波模式, 5.8km/S,检测精度低

4

探头不接触试件,因此对试件表面质量要求不高,

可对表面有锈垢及油漆层的物体直接检测。

探头接触试件,因此对试件表面质量要求高

5

电磁超声测厚装置抗干扰性强

易受噪音、电磁、钢板表面氧化铁皮等杂物、探头倾角随机偏离等各种因素干扰。

6

检测温度高,可探测在-40-650°范围内的钢管,在

线检测系统几乎不受温度影响

检测温度低,0-100°,在寒冷环境下极易造成检测表面结冰

7

探头与检测表面的垂直度要求低

PET 探头与检测表面垂直度要求高,倾角偏离 2~3°就会造成检测物中声场的重大失真,缺陷很容易被失检,故存在水

平和垂直线性误差参数

8

非接触测量,但有意外碰撞,所以有意外损坏

传感器与被测物有接触,传感器很容易磨损,传感器寿命短


电磁超声优点

◆对铁磁性材料来说,电磁超声是一种理想的测厚方式。其优势在于:

◆声波在被测表面凹凸处产生,真实反映管壁厚度

◆无需耦合剂,非接触,可检测极高温度(高达1000℃)和极低温度材料。不用耦合剂同时提高了可靠性和重复性,减少使用耦合剂带来的误差。

◆不受表面条件的影响。材料表面可以有涂层,粗糙或油污,因而测量时不需要处理这些部分。

◆声波在工件表面产生,方向敏感性低。

◆探头安置简单。因无需耦合剂和楔块,斯涅耳折射定律不适用,探头角度不影响传播方向。这使得探头容易控制和部署,尤其在自动化检测环境。


核心技术

◆巧妙的探头设计和基于DSP 的电路设计

◆全自动的机械和电气系统

◆特殊定制的自主知识产权软件


电磁超声系统参数

◆频率范围:200KHz-20MHz;

◆最大输出功率:200kHz -5MHz 时为 20KW;

◆最大输出电压:1800Vp-p;

◆阻抗:50Ω;

◆最大脉冲宽度:200μs;

◆最大占空比:1%;

◆最大增益:100dB。




整机系统组成

◆两轴同步运动的机械机构,使用双伺服电机完成爬行机构自动精确定位。电器部分使用PLC 系统、进口拉线编码器、进口变频器,全自动化、快速、连续检测。

◆高速采集数据和实时控制一体设计的系统软   件。厚度数据储存入数据库,可连接到工厂 MIS 系统。

◆特殊设计的超声波探头适应了铸管外形粗糙的特殊情况。采用高速FPGA + DSP + ARM 数字板卡的电磁超声嵌入式系统。


◆特殊设计的爬行和探头定位机构,满足在线检测需求。



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