基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷检测器

　　1　引　　言

　　储罐是油库、港口和石油化工企业存储液体原料和中间产品的重要装置。随着石化工业的快速发展以及国家战略原油储备体系的逐步建立,我国储罐数量和容量都在迅速增加。因此,加强对储罐的质量监测,提高检测效率和检测结果的可靠性,已成为确保储罐安全运行的必要条件。位于储罐最底层的底板工况极为恶劣,是储罐最容易发生腐蚀的区域[1]。储罐一旦发生泄漏,往往会引起大火、爆炸和环境污染等灾难性事故,导致重大经济和财产损失。为了实现对储罐底板的快速普查并对其腐蚀缺陷做出定量评价,人们研究出了多种方法[2]。其中,漏磁无损检测法直接利用储罐底板材料固有的良好导磁性能,具有原理简单、检测速度快、不受储罐底板表面油污及其他非导磁覆盖物限制等优点,在储罐底板腐蚀缺陷检测方面表现出独特的优势。美国石油学会颁布的《储罐检测、维修、更换和重建》标准API Std 65322001中规定,“内部开罐检验时,应采用漏磁技术对储罐底板的腐蚀状态进行扫描检测”[3]。英国Silverwing公司开展储罐底板漏磁检测技术研究较早,其研制的FLOORMAP 2000型储罐底板检测仪已取得了较好的应用效果,在中国也有用户,但从实际应用情况看,该检测仪尚存在检测灵敏度和量化精度均不高、软件使用不方便、电机驱动轮易打滑等不足。国内一些单位也开展了相应的研究工作[2,4],但所研制的罐底检测器通道数较少,属于中低清晰度检测器。本文基于国内外研究现状[5]和已有的研究基础[628],开发了一种基于虚拟仪器技术的高清晰度储罐底板缺陷漏磁检测器,同已有设备相比,该检测器具有更高的检测灵敏度和缺陷量化精度,本文介绍了其技术实现方法。

　　2　储罐底板漏磁检测器结构

　　储罐底板漏磁检测器的结构框图如图1所示,它主要包括传感器模块(含磁化装置和检测探头)、数据采集与传输模块、机械扫查与运动控制模块和检测数据分析处理软件等。在可调速直流电机及其传动机构的驱动下,传感器模块沿直线运动,其漏磁探头对储罐底板进行扫查,探头阵列输出的漏磁检测信号经过放大、滤波等预处理后,由数据采集与传输模块实现模数转换,并经增强并口(enhanced parallel port,EPP口)进入笔记本电脑进行分析处理,以实现数据显示、缺陷识别和量化分析。

　　2.1　磁化及传感器模块

　　磁化是漏磁检测的前提,如果磁化得不充分,缺陷不能引起可被探头检出的漏磁场。因此,磁化合适与否是影响漏磁检测器性能的关键。一般来说,外加磁场越强,铁磁构件被磁化得越充分,缺陷处产生的漏磁场也就越大。所以,为了提高检测的灵敏度和可靠性,通常采用尽可能强的外加磁场来磁化储罐底板。但对储罐底板漏磁检测器而言,磁化场越强,所要求的永磁体体积就越大,这势必使检测器的尺寸、重量增加,进而给检测器进出储罐带来困难。再有,外加磁场越强,所产生的磁吸附力也越大,这就要求检测器有更大功率的驱动电机。因此,对于较厚的储罐底板,一般都采用近饱和磁化的方法,以实现检测器尺寸、驱动电机功率、检测灵敏度及检测效率之间的优化配置。