[发明专利]锅炉用奥氏体不锈钢弯管内铁磁性物沉积量检测装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测装置，具体涉及一种锅炉用奥氏体不锈钢弯管内铁磁性物沉积量检测装置。

背景技术

新建电站锅炉在建设过程中，因制造、安装、试运行过程中产生的铁屑、眼镜片、氧化物等铁磁性物易遗留在受热面管内，在管内节流孔及弯管内形成堵塞；在役电站锅炉管在使用过程中也通常会出现严重的蒸汽侧氧化皮剥落，剥落的氧化皮也易在锅炉管内节流孔或弯管内形成堵塞，堵塞的锅炉管温度急剧上升从而引发过热爆管，严重影响锅炉的安全稳定运行。为了防止爆管事故的发生，对锅炉管内铁磁性物沉积/堆积量的检测十分必要。而目前对锅炉管内节流孔或弯管内氧化皮、铁屑等铁磁性物沉积堵塞的测量一般采用射线仪器检测，由于受到现场空间的限制，实施该方法难度较大且容易漏检，而且由于射线对人体的危害较大，影响其他检修工作的顺利进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种不受现场限制、使用方便、检测效果好、效率高的锅炉用奥氏体不锈钢弯管内铁磁性物沉积量检测装置。

实现本发明目的采用的技术方案如下： 

本发明提供的锅炉用奥氏体不锈钢弯管内铁磁性物沉积量检测装置，包括检测探头、磁通量积分器、漂移调整系统、中央处理单元（CPU）和输出显示系统（A/D转换）；其中所述检测探头输出端与磁通量积分器输入端相连，磁通量积分器输出端与中央处理单元输入端相连且与漂移调整系统串联，中央处理单元（CPU）输出端与输出显示系统（A/D转换）相连。

所述漂移调整系统采用数模转换器DAC、电阻R2和电阻R3组成自动调漂移电路，其中DAC与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端和磁通量积分器连接，电阻R3的另一端接地。

本发明原理是：由检测探头内产生励磁磁场，对检测对象内形成导磁回路，检测探头内检测线圈用于磁通检测；由于奥氏体不锈钢呈顺磁性，导磁率接近于空气的导磁率，探头形成的磁路不会发生变化，检测线圈中不会有感应信号；若不锈钢管内有铁磁性物（如氧化皮、铁屑、铁素体类钢块等），由于铁磁性物呈铁磁性，则管内导磁率远大于空气的导磁率，探头形成的导磁回路的磁阻减小，线圈中会产生感应信号，检测线圈检测信号与激励磁场的磁感应强度及检测不锈钢内沉积的铁磁性物的面积（即形成导磁回路的面积）有关，在均匀激励磁场下，则检测线圈内磁通量与检测不锈钢内沉积的铁磁性物的面积（即形成导磁回路的面积）成正比。通过建立不锈钢弯管内铁磁性物沉积量与检测线圈磁通量之间的函数关系，设置合适的积分器量程，校准相应的量程与质量对应的系数，就可以很准确地测量不锈钢管内铁磁性物沉积量。

当检测对象不锈钢弯管内沉积铁磁性物时，将本发明的检测探头与弯管下部接触，利用弯管内铁磁性物所形成的导磁回路，则检测探头内检测线圈产生磁通量的感应信号，输入至磁通量积分器中，磁通量积分器的主要功能是将磁性检测探头感应的微弱电压信号转换为可以进行精确测量的模拟电压，磁通量积分器输出电压与检测探头磁通量感应信号成正比。由于磁通量积分器易产生漂移，通过漂移调整系统对漂移进行补偿，消除长时间工作下磁通量积分器数据的漂移的影响。输出电压输入进中央处理单位（CPU）4进行数据存储、处理等，再由输出显示系统（A/D转换）5进行模拟信号向数字信号转换，输出显示。

磁通积分器是磁测领域里使用最普遍的测量仪器之一，其作用是将磁性检测探头感应的微弱电压信号转换为可以进行精确测量的模拟电压。

本发明的有益效果是：使用时无需对管道外壁进行特殊处理，即可对不锈钢弯管内的铁磁性物进行无损检测，自动消除了漂移的影响，使测量数据准确，具有简单、安全、可靠、灵敏度高的特点，因此对检测的环境要求宽松，且方便快捷，尤其是对狭小的管排空间都能够有效地检测到位，从而大幅度地提高了检测效率。本发明适用于对大型锅炉的奥氏体不锈钢材质受热面管内的氧化皮、铁屑等铁磁性物沉积/堆积量的检测。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明装置一个具体实施例的结构框图。

图2是本发明装置中磁通量积分器与漂移调整系统的串联电路参考图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供的锅炉用奥氏体不锈钢弯管内铁磁性物沉积量检测装置，包括检测探头1、磁通量积分器2、漂移调整系统3、中央处理单元（CPU）4和输出显示系统（A/D转换）5；其中所述检测探头1输出端与磁通量积分器2输入端相连，磁通量积分器2输出端与中央处理单元（CPU）4输入端相连且与漂移调整系统3串联，中央处理单元（CPU）4输出端与输出显示系统（A/D转换）5相连。

本发明装置中，检测探头1采用公开号为CN201210449544.7，名称为“一种检测锅炉受热面管内铁磁性物沉积的探头”专利文献公开的探头；其匹配的磁通量积分器2采用常规的RC式积分器；漂移调整系统3（参见图2），采用数模转换器DAC、电阻R2和电阻R3组成自动调漂移电路，其中DAC与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端和磁通量积分器连接，电阻R3的另一端接地。由于运放存在输入失调电压，不做补偿时，磁通积分器2会以较快的速度漂移，影响测量，采用数字的方式实现对数字增益和漂移量调整，DAC就是用于积分器2漂移的自动调整，采用的DAC为AD5621，为12位，6脚SC70封装。漂移调整系统3与RC式积分器2相连，其工作原理及电路简图如图2所示，其中：n为检测探头的探测线圈；R1，C分别为积分电阻、电容；DAC、R2和R3组成自动调漂移电路，即漂移调整系统3；当检测探头1的探测线圈中的磁通发生变化时，线圈n两端感应电压为e，则感应电压e通过电阻R1对电容C积分，则积分器输出电压与链过探测线圈的磁通成正比，比例系数为1/RC。中央处理单元（CPU）4采用了32位的STM32F100C8处理器；输出显示系统（A/D转换）5采用了24位AD7799的ADC芯片，具有3个模拟输入通道，应用中一个通道用于转换检测相关磁通信号（A/D转换），通过常规的嵌入式的LED进行数据的数字显示。