换热器内管壁厚超声测定系统

　　换热器是能源电力和石油化工等企业必不可少的重要设备之一。其损坏主要是因换热器内管的腐蚀,为确保装置安全、稳定、持续运行,检查换热器内管的腐蚀情况是很有必要的。

　　换热器内管腐蚀检测技术难度较大,主要是由于:

　　①换热器内管长度长、直径小,大多数是长度为6～12m、外径为Φ19～25mm的碳钢管,增加了内管检测传感器结构设计的难度。

　　②被腐蚀的换热器内管内外表面很粗糙,信号处理方法要求具有很高的抗噪能力。

　　③换热管数量很大,一台小型换热器内也有数百根,因此速度应能满足实时检测的要求。由北京燕山石化和哈尔滨工业大学联合研制的HY-188换热器内管壁厚超声测定仪是一台便携式全数字化超声波测定设备,用于对各种规格换热器内管进行壁厚测定,评价其腐蚀减薄程度。该仪器已通过中国石化总公司组织的科研成果鉴定。

　　1　系统总体方案

　　整个系统(图1)分成测控仪器和水枪传感器两大部分,从功能上可具体分为传感器、送线机构、水枪、超声波发射和接收装置、数据采集卡、时序控制卡、信号分析卡、微机和软件系统九个主要部分。

　　2　硬件组成

　　2.1　传感器

　　在线换热管的壁厚只能从管内进行测量,本研究采取超声波水浸式测厚。检测时管内通以水流,将超声传感器插入管内,使超声束垂直入射管壁,为了获得整根内管的全部厚度值,使超声束沿垂直内管的中心轴线方向螺旋线式前进。参考国际相关技术研制的超声传感器如图2所示。

　　传感器主要由超声波聚焦换能器、壳体、45°声反射镜、叶轮、轴承和支撑弹簧片构成。超声波换能器采用高频宽带换能器,中心频率10MHz,带有焦点于被测管壁的聚焦透镜,后接15m长同轴屏蔽电缆;壳体上加工有水流导向槽以增加叶轮转动效率;整个传感器在水流冲击下沿内管中心轴线前进,从超声聚焦探头发射的超声脉冲经45°反射镜反射后沿内管的半径方向垂直入射管壁,经壁内外表面多次反射的回波沿原路返回,被超声换能器接收。叶轮在水流作用下带动45°声反射镜旋转,使发射和接收声束沿被测管作螺旋线式扫查。弹簧支持架的作用是保持传感器的中心轴线尽可能和内管中心轴线重合。

　　2.2　送线机构

　　由手柄利用主从滑轮摩擦力手控收放导线,在15m长导线的收放过程中具有盒内导线不打结、与仪器连接端不扭转的特点(图3)。

　　2.3　水枪

　　可由水枪扳机开关水流并控制水流压力,使传感器进入稳定运转状态(图3)。