Патент ссср 157501

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз СоВетски

Социллистижки

ГЕСПЛЛИК

ГасудАвствк ни ь".й комигг;г по двл- ...!

11зс: F FTF н и и и отк"

СССР

77сдаися

М. Г. Рейфисов, С. И. Тишин, А. 3. Краев, E. П. Аленичеь, Л. А. Жердев, В. Г. Герасимов, Ю. М. Шкарлет и А. И, Кулыгин

УСТАНОВКА ДЛЯ ЬЕСКОНТАКТНОГО, ОДНОВРЕМЕННОГО

И НЕЗАВИСИМОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА И СРЕДНЕИ

ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТОНКОСТЕННЫХ И ОСОЬО

ТОНКОСТЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУЬ

Известны устройства для бесконтактного и одновременного контроля диаметров и средней толщины стенок неферромагнитных труб.

Известны дефек;секо iht для выявления дефектов в металлах. Все известные приборы рассчитань на контроль труб из определенны.; сплавов и позволяют контролировать одновреме1шо и независимо пе оолее двух параметров.

Описываемая установка предназначена для бесконтактного, однозременного и независимого измерения;и!аметра и средней толщины степки тонкостенных и особо тонкостенны.; металли iecKIlx труб при помощи метода вихревых токов и отличается тем, что для одновре-!

tell«ot о, независимого, автоматизированного зя)!еря тяк)ке p«311ocTpilltocTII тр) о II ooII«p) жепия дефектов в се!енин трубы и локальных дефектов 0113 снабжена приборами указанного назначения, основанными 113 использовании метода вихревых токов и имеющими соответственно проход ttte или накладные индуктивные датчики, сигналы от которых суммируются в блоке автоматики, выдающем сигналы о размерах и дефектах.

Для измерения диаметра и средней толщины степки труо из сплавов с диапазоном электропроводностп QT 1,5 до 45 и/о.)! .н5и- в приборе для измерения диаметра и средней толщины стенки Tðóá установлены «втогенератор, перекрывающни oo;tt IItoiI дпя. Язон частот, и c P!Iíûe чястот11ые дпскр:! м ни «тор ь1.

Для обеспечения высокой точности измерения (порядка 1 — 2 .1!к) и устранения влияния изменений толщины стс !ки трубы пя показания измерителя диаметра, а также изменений размера диаметра на показан.lÿ измерителя толщины стенки трубы перед ч«стотпым дискриминатором установлен амплитудный ограничитель.

Для повышения чувстьитсль IocTII и разрешающей способности прибор для обняруже,шя дефектов в сечении труоы снабжен проходным датчиком, включенным по дифференциальной, схеме, токовая катушка которого 5!вл51етс5! элементом колебательного контура автогенератора этого прибора.

Для повышения чувствит IbhocTII и рязрсшяющей cllocooHocTII, я T«1 же «тр;!«с:11151 в IHIIIIII5! зазора между трусой и дят:шком Il« показания дефеl ос! оп« для 001 яр) жеlt1151 локальных дефектов имеется;1«ил«дион ипд1 ктивный дятчи! .. вк.)1счeitithili В IiO;I PL) «Te." ный контур задающего автсгенсрятора данного прибора и связанный с электродинямичсским механизмом, чувствительным и изменениям частоты задающе;. ) Явтогепсратора, о 1575()1 возникающим при изменении величины зазора между датчиком и трубой.

Для повышения надежности и стабильности показаний измерителя разностенности, а

Так>КЕ ДЛЯ(ООЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПОКЯ3 с»! ИЙ порядка 1 >як в приборе установлен РС фазоврашатсль, выполненный ilo мостовой схеме, а в измерительном каскаде этого прибора имеется корректирующая цепочка. включенная последовательно co cTpc;Io (ным (Индикатором и осуществляющая коррскци о измерительного каскада при переходе с 0 I»îãо предела измсPoh1iH To#»lIH11 на ДР; гой.

В каждом из приборов, входящих в описываемую уста»овку, имеется релейное устройство, которое вы(ает в блок автоматики сигналы о геометрических размерах и дефектах контролируемых —,ðóá, а также сигналы, возникающие при прохождении концов труб через датчики; кроме того., релейное уc Ipo()ство выдает сигналы в систему сигнализации, а также включает индикаторы приборов при получении командного сигнала с олока (»г(оЧЯТИКИ.

1ля суммирования сигналов о браке от всех в одяших в описываемую установку приборов, устране((ия ложных сигналов, B03HHKH(o»(H при прохо>кдении концов труб через датчики, а также для управления сортирующим механизмом и отметчиками брака, блок автоматики содержит: электронные реле времени, запуск которых осуществляется возникающими при прохо>кдении концов труб (ерез датчики сигналами блоков, выдающих с задержкой командные сигналы на релейные устройства приборов для включения индикаторов; электромагнитные реле, суммирующие сигналы о ораке от всех приборов и выдающие сип(алы на отметчики брака и сортируюший механизм, а также включающие световую сигнализацию, которая указывает, по какому параметру забракована труба.

На фиг. 1 изобра>кена блок-схема описываемой установки; на фиг. 2 — структурная схема прибора для измерения диаметра и сред»ей толщины стенки труб; на фиг. 3 — структурная схема дефектоскопа с проходным датчиком; на фиг. 4 — структурная схема дефектоскопа с накладным датчиком; на фиг. 5 — структурная схема измерителя разностенности; на фиг. б — структурная с: ема блока автоматики; на фиг. 7 — принципиальная схема блока автоматики.

Описываемая установка (фиг. 1) состоит из измерителя диаметра и средней толщины стенки труб 1, измерителя 2 раз»осте»ности труб, дефектоскопа 3 с проходным датчиком, дефектоскопа 4 с накладным датчиком, блока 5 автоматики, суммирующего сигналы от всеx приборов, а также блока отметчиков 6, сортируюшего механизма 7, фотореле 8 и 9, подающего механизма 10 и протяжных механизмов 11 и 12.

Подле>кашая контролю труба 18 укладывается на ролики подающего механизма 10, после чего установка включается для работы на явтох(ати (ески(1 ре>ких(. Ролики подаlОт трубу к протя>кному механизму 11, который сообшает трубе врашательно-поступательное движение с за Ii»1»(((xi шагом подачи. Когда передний конец трубы выходит из этого протя>к»ого механизма, он прерывает луч фотореле 8. Получив кох(анду от фотореле 8, подающий механизм 10 возвращается в исходное положение, а труба продол>кает двигаться в прежнем направле:(ии.

Датчиком 14 (фиг. 2) прибора для измерения диаметра и средней толщины стенки труб является катушка индуктивности, помещенная в латунный экран. Лвтогенератор 15 выдает (япря>кснне высокой частоты на амплитудный ограничитель 16, детекторы 17, 18 и 23. Под влиянием изменения геометрических размеров труб, проходящих -1;рез датчик, изменяются частота и амплитуда генерируемого ня.(ряжения.

Ограничитель 17 служит для подавления амплитуднь(х изменений. благодаря чему сигнал, проходящий в канал измерения диаметра, имеет только частотные изменения, зависящие от изменения диаметра трубы. С ограничителя 16 напряжение высокой частоты постоянной амплитуды подается на дискриминатор 19. который создает на входе измерителя 20 диа. ».тра, постоянное напряжение, пропорциональное отклонению частоты генерации от выбранной рабочей частоты.

Летекторы 17 и 18 вместе с делителем 21 напря>кения подают на вход измерителя 20 диаметра постоянное напряжение, величина которого пропорциональна изменению амп1Hтуды генерируемого напряжения и которое служит для компенсации изменений частоты за счет изменений толшины стенки.

Измеритель 20 диаметра суммирует основной сигнал, поступающий с дискриминатора !9, и сигнал компенсации влияния изменения толщины стенки труоы, поступающий с детекторов 17 и 18, и выдает на стрелочный прибор сигнал, пропорциональный величине отклонения размера диаметра от номинального, а также через релейно-контактную систему 22, срабатывающую при отклонениях диаметра, превышающих допуск, управляет световой сигнализацией и выдает сигналы ня вход блока 5 автоматики.

¹ 157 5О1

Детектор 28 вырабатывает постоянное l апря>кецие, величина которого пропорппональ а отклонениям толщины стенки от номппзльI ой. Измеритель 24 толщины стенок суммирует основной сигнал, поступаю1ций с детектора 28, и сигнал компенсации влия!гия изменений ра;мера диаметра, поступающий с дискриминатора 19 через делитель 25 напряжения, и на выходе выполняет фун".öèè, аналогичные функциям измерителя диг..1етра.

Дефектоскоп с проходным датчиком (фиг. 3) содержит генератор 26, катушкой инндуктивкости контура которого является токовая обмотка 27 проходного дифференциального датчика с встречно вкл!Оченньв|и измерительными обмотками 28 и 29, а также амплитудный детектор 80, балансный вольтметр 81 и релейно-контактную систему 22. При появлении дефектного участка трубы в зоне датчика на выходе последнего появляется сигнал ра-,баланса, величина которого зависит от характера дефекта.

Продетектированное напряжение дз r«:I",а измеряется балансцым вольтметром 31 и вызывает срабатывание релейно-контактной системы 22, которая выдает сигнал о наличии дефекта на вход блока 5 автоматики.

Дефектоскоп с пакладпым датчиком (фиг. 4) содержит автогенератор 82, паклздной датчик 88, амплитудный детектор 34, индикаторный каскад 85, дифференцирующую цепочку 86, пороговое устройство 87, исполнительное устройство 88, частотный детектор 39. усилитель постоянного тока 40, электромехани !еское устройство 41 и релейно-„.îíòàêòíóþ систему 22. Датчик 88 представляет собой накладную катушку, включенную с помощью коаксиального кабеля в контур звтогенератора 82. Напряжение на контуре автогенератора 82 зависит от состояния участка трубы, находящегося под датчиком 83. Это напря>кениее поступает н а ам ил итуд11ы и детектор 34. выходное напря>кение которого измеряется балансным вольтметром 85.

Для компенсации влияния расстояния между контролируемой труоo"! и датчиком 88 на показания прибора напряжение с автогенератора,32 подается на частотный .етектор 89 и далее — на усилитель посто "»! IIO!.o тока 40, к выходу которого подкл1очен электродинамический механизм 41, перемещающий датчик 33.

При изменении расстояния между датчиком и трубой меняется частота генерации автогенератора. Усиленное выходное напряжение частотного детектора приводит в действие электродинамический механизм. который перемещает датчик до тех пор, пока частота автогенератора не станет равной частоте настойки детектора, что соответствует первоначально установленному зазору между датчиком и

-P VOOIl.

B приборе имеется шпе олин капал устранения влияния зазора между,1,3 .чиком и трубой на показания прибора, состоящий пз дпфференцирующей цепочки, порогового устройства и исполнительного устройства. Выходное напряжение амплитудного детектора дпфференц;1руется дпфференцпруюшей цепочкой. по;тупает!!3 пороговое устройство и далее — на исполнительное устройство. которое выдаег сигнал в момент прохождения под датчиком дефектногo места трубы. Однако этот канал может оыть использован только в том случае, если скорость изменения зазора знз 1ительно меньше, чем скорость врашеш!я труоы, т. е. скорость прохождения дефектного места трубы под датчиком.

Измеритель разностенности (фпг. 5) состоит из генератора 42 высокой частоты, датчика 48, эталона датчика 44, усилителя напряжения высокой частоты 45, амплитудного детектора 46, фазового детектора 47, балансных усил11теле!! 48 !IocIOIII !Io! o тока, фазовращателя 49, усилителя 50 фззоврашателя. электро3 I I I! 3 . !1 H! I e C I O I м е х 3 и и 3 м а 5 1, II H 3 I I li a T O p 3 52, Напряжение высокой частоты с ге.1ерагора

IIolaåòñk из токовые обмотки датчика -18 и эталона датчика -14. С измер1ггельных Обмоток системы датчика напряжение подается Ila усилитель. после 1е, 0 усиленное напряжение поступает в два канала. В канале индикации оно детектируется амплитудным детектором 46 и подается а индикзто;> 52. В кaía,Iå следящей системы напряжение подается на фазовый детектор 47, усиливается и приводит в действие электродинамическпй механизм 51, связанный с датчиком 48. Опорное напряжение на фазовый детектор 47 подается через фазоврашзтель -19 и усилитель 50. Первоначальное расстояние между датчиком и контролируемой трубой устанавливается таким, чтобы на выходе системы дат!иков напряжение было минимальным. Затем фазоврзщателем 49 фаза опорно"0 напряжения устанавливается Такой, чтобы на выходе фазового детектора напряжение равнялось нулю.

При изменении расстояния между датчиком и кÎнтролируемой труоой меняется фаза напряжения на датчике 48; при этом нз выходе фазового детектора появляется напряжение, знак которого зависит от знака изменения зазора. Это напряжение усиливается и приводит в действие электродинамический механизм 51, который перемещает датчик. Таким образом, при перемещениях контролируемой трубы датчик следит за ее положением, так что расстояние между датчиком и трубой остается неизменным. № 157501

Сигналы о размерах и дефектах от всех приборов подаются в блок автоматики (фиг. 6 и

7) . Блок автоматики включает девять иден.»!ÿíû.; электронных реле времени 53, пять эле»сгромагнитных реле Р», Р, Р;;, Р», Р;,, пять III 1!3 IbI! I>1 % IFI мп 54.

Блок автоматики можно разделить на пять обособленны: секций (по числу основных измерительных приборов), абсолютно идентичrrIr>:, кроме секции, связанной с измерителем диаметра и средпсй толщины секции, связанной с измерителем диаметра и средней толщипь, отличающейся наличием дополнительного реле времени, реле Р; и дополнительной сигнальной лампы. Принцип действия блока автоматики поясняется на секции, связанной с измерителем разностенности. При наличии сигнала о браке релейно-контактная система 22 замыкает цепь разряда конденсатора 5 » (фиг. 7) реле времени 53, через определенный промежуток времени реле Р, своим контактом К включает цепь питания реле Р» и реле отметчика брака. Реле Р» при срабатывании включает сигнальную лампу 54, выдает сигнал па механизм отбраковки и приводит в рабочее состояние релейно-контактную систему 22 измерителя разностенности, освобождая ее от самоблокировки. Реле Р, при входе трубы в датчик43 срабатывает с определенной задержкой времени, включает цепь питания релейноконтактной системы 22 измерителя разностенности и контактом К7 подготовляет цепь самоблокировки реле Р». При замыкании контакта К-, реле Р, самоблокируется с помощью контакта К». При поступлении сигнала о начале выхода труоы из датчика 43 реле времени 53нсмедлепно приводит в нерабочее состояние указанные цепи, чем устраняется воз IO>Kность появления ложного сигнала о браке.

Предмет изобретения

1. Установка для бесконтактного, одновременного и независимого измерения диаметра и средней толщины степки тонкостенных и особо тонкостенных металлических труб при помощи метода вихревых токов, о т л и ч а Ioщ а я с я тем, что, с целью одновременного, независимого, автоматизированного замера также разностенности труб и обнару>кения дефектов в сечении трубы и локальных, она (установка) снаожена приборами указанного назначения, основанными на использовании метода вихревых токов и имеющими соответственно проходные или накладные индуктивные датчики, сигналы от которых суммируются в блоке автоматики, выдающем сигналы о размерах и дефектах.

2. Установка по п. 1, отлич а ю щ а я с я тем, что, с целью измерения диаметра и средней толщины стенки труо из сплавов. например, с диапазоном электропроводности от 1,5 до 45 л»ол . л.я-, r; приооре для измерения ди".метра и средней толщины стенки труб установлены автогенератор, перекрывающий боль— шой диапазон частот, и сменные частотные дискриминаторы, а с целью обеспечения гысокой точности измерения (порядка 1 — 2 лк) и устранения влияния изменений толщины стенки трубы на показания измерителя диаметра, а также изменений диаметра на показания измерителя толщины стенки трубы, перед частотным дискриминатором установлен амплиту,»ный ограничитель.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей спосооности, прибор для обнару>кения дефектов в сечении трубы снабжен проходным датчиком, включенным по дифференциальной схеме, токовая катушка которого является элементом колебательного контура автогенератора этого прибора.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности, а также устранения влияния зазора между трубой и датчиком на показания дефектоскопа для обнаружения локальных (местных) дефектов, данный приоор снабжен накладным индуктивным дат IHком, включенным в колебательпый конт р задающего автогенератора данного прибора и связанным с электродина>»ических» механизмом, чувствительным к изменениям частоты задающего автогенератора, вызванным изменением зазора между датчиком и трубой.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности показаний, а также точности порядка 1 .чк, измерителя разностенности, в последнем установлен RC фазовращатель, выполненный по мостовой схеме, а в измерительном коскаде этого прибора установлена корректирующая цепочка, включенная последовательно со стрелочным индикатором и осуществляющая коррекцгио измерительного каскада при переходе с одного предела измерения толщин на другой.

6. Установка по пп. 1 — 5, отл ич а ю щаяс я тем, что во всех приборах, входящих в нее, установлено релейное устройство, которое выдает сигналы на блок автоматики о геомет рических размерах и дефектах контролируе. мых труб, а также сигналы, возникающие при прохо>кдении концов труб через датчики, и, кроме этого, выдает сигналы на систему сигнализации, а также включает индикаторы приборов при получении командного сигнала с блока автоматики.

7. Установка по пп. 1 — 6, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью суммирования сигналов

¹ 157501 о браке от всех входящих в нее приборов, устранения ложны.: сигналов, возникающ iê п,ii прохождении концов труб черсз датчики, и управления сортирующим механизмом и отметчиками брака, блок автом :тики содержii i: электронные реле времени, запускаемые сигналами от приборов, входящих в установку, возникающими при прохождении концов труо через датчики, и выдающих с задержкой командные сш палы на репейные устройства приборов для включения индикаторов; электромагнитные реле, с> ммирующие сигналы о браке от всех приоороз, выдающие сигналы на отметчики брака и сортирующий механизм и включающие световую сигнализацшо, указывающую, по какому параметру забракована труба. о 57о() ) Составитель К. Хоряк

Редактор А. С. Вайсберг Техред Т. П. Курилко

Корректоры: P. Т. Келембет и О. Б, Тюрина

Подп. к печ. 30)XI — 63 г. Формат бум. 60 X 90 /з Объем 0,83 изд. л.

Заказ 2535/7 Тираж 900 Цена 4 коп

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2.