压力容器自动化超声波探伤系统-飞泰检测仪器

发布时间：2023/8/10 10:46:04

自动化超声波探伤系统组成与工作原理

压力容器自动化超声波探伤系统主要包括机械支撑系统、超声波系统、油耦合系统、控制系统、缺陷记录与标示系统，属于多系统融合与集成技术。

系统的硬件部分主要包括滚轮架结构、探头夹持定位机构、超声波探头、压力供油装置( 提供耦合剂) 、工控机、示波器、编码器等。软件主要包括运动单元 PLC 控制程序，信号的自动采集，缺陷信号的自动判别、报警、波形实时显示，数据的存储记录和缺陷标记等各种功能。

探伤检测流程：通过滚轮架驱动，使工件匀速滚转，探伤装置探头自适应定位并以一定压力压在工件的表面，且沿着工件轴向方向匀速往复移动，在此运动规律下，探头中心在工件表面所留检测轨迹为双螺旋线，并且设置使探头在工件每旋转一周后，回到与原始位置向前或向后相差一个步距( 探头直径与重叠检测区域宽度之和) 的地方，直至探头扫查轨迹覆盖整个工件表面；由编码器检测工件旋转角度和探头轴向位置；供油系统为探头和工件提供机油作为耦合剂；超声波系统采集检测信号，并通过软件进行实时处理、保存和显示；缺陷记录标示系统通过软件对采集到的缺陷信号进行位置标记，然后将标记区域进行人工复查，完成整个检测过程。

自适应调整装置

面对表面圆周弧率不同的工件，为保证探头架的通用性和探头架上的 3 个探头始终与工件表面相切，探头架采用自适应调整装置。在调整装置中，中间探头支撑架是基准，与探头架外部装置固定在一起，外侧探头支撑架对称分布在中间探头支撑架两侧，与摆角调节机构固定连接在一起。摆角调节机构由两个对称的曲柄滑块机构所组成，两曲柄滑块机构共用一个机架和一个滑块，由于结构尺寸相同，通过调节滑块位置，就可以实现相同的曲柄摆角，即探头面法线摆角。

油耦合系统设计

在超声波探伤设备中，要想得到高质量的探伤信号，其耦合剂的供给非常重要。根据超声波的性质，如果探头与工件耦合困难，超声波的反射率高，大量的超声波能量无法进入工件，探头采集不到理想信号，也就无法对缺陷进行准确识别。本探伤设备中使用机油作为耦合剂，整个油耦合系统由油箱、过滤器、油泵、阀、输油管线以及回油收集箱等部件组成。整个供油系统负责耦合剂机油的供应以及油的回收，油量可调，可循环利用。

控制系统设计

整套自动化探伤系统共用 4 台伺服电动机和 2 台交流电动机，其中伺服电动机用于驱动探头架的轴向运动，交流电动机用于驱动工件的回转运动。

系统控制原理

整套自动化探伤系统设备属于多轴运动控制系统，采用 PLC 作为运动控制器的控制方案，以实现将预定目标转换为期望的机械运动，准确实现位置控制、速度控制。本系统主要由旋转运动控制单元、直线伺服驱动单元、数据通讯单元、安全保护单元、状态监测及指示单元等组成。

系统控制过程

具体控制过程如下:

( 1) 系统启动后，进入触摸屏人机交互界面，在工件尺寸输入界面输入工件实际尺寸( 高度、直径和壁厚) 。

( 2) 根据输入的工件尺寸，由系统运动算法自动确定出工件和探头的运动速度以及完成整个探伤过程探头需要往复运动的周期数、每周期的步进量等，并将这些信息生成运动指令，输送给 PLC 控制器。

( 3) 采用点动方式，实现探头架及探头的初始定位，调整好探头的位置和初始压力。

( 4) 启动滚轮架的驱动电动机，通过控制器单元调速系统使工件达到设定速度。

( 5) 当工件运行平稳并通过设置的轴向起始位置磁开关时，触发启动探头架伺服电动机，使其按照加速－匀速－减速的运动规律完成单个行程运动。

( 6) 开始反行程运动，其运动规律与正行程运动相同。