Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД)
Созданная на основе технологии контроля состояния поверхности труб, модель УЗД-робота снабжена функцией поперечного пересечения внутреннего диаметра относительно протяженных сетей трубопроводов с вертикальными секциями и изгибами диаметром 1.5D, включая 100% картирование остаточной толщины стенки трубы, выявление внешних и внутренних дефектов, таких как коррозия и т.п.
Цветная фронтальная камера высокого разрешения и поворотный координатный лазер обеспечивают возможность для дополнительного контроля состояния внутренней поверхности, а также определения масштаба участка внутри, разъеденного коррозией.
Перед осмотром трубы следует очистить от мусора или накипи.
Кроме того, робот способен проводить осмотр трубы и осуществлять сбор данных, перемещаясь как вперед, так и назад со скоростью приблизительно 25 м/ч; макс. длина хода составляет около 300 м., включая изгибы и учитывая состояние самой трубы.
Главным образом, в состав УЗД-робота входят следующие устройства:
Цветная фронтальная камера высокого разрешения и поворотный координатный лазер обеспечивают возможность для дополнительного контроля состояния внутренней поверхности, а также определения масштаба участка внутри, разъеденного коррозией.
Перед осмотром трубы следует очистить от мусора или накипи.
Кроме того, робот способен проводить осмотр трубы и осуществлять сбор данных, перемещаясь как вперед, так и назад со скоростью приблизительно 25 м/ч; макс. длина хода составляет около 300 м., включая изгибы и учитывая состояние самой трубы.
Главным образом, в состав УЗД-робота входят следующие устройства:
- Три или четыре приводных блока с электродвигателями постоянного тока и кодирующими системами, предназначенные для измерения пройденного расстояния;
- Поворотный блок, состоящий из ультразвуковых щупов [зондов], прижимных планок для сенсоров, подвесного и поворотного механизмов, коллекторных колец (водяных и электрических), электродвигатели постоянного тока, кольцевая кодирующая система, датчик установки на ноль и центрирующий механизм высокой точности;
- Цветная фронтальная осмотровая камера высокой степени разрешения с поворотным механизмом, 10-кратным оптическим увеличением, автоматическим/ручным режимом фокусировки и подсветкой;
- Цветная сенсорная видеокамера высокого разрешения (прямой обзор), с подсветкой;
- Цветная камера заднего вида высокого разрешения (прямой обзор), с подсветкой;
- Поворотный координатный лазер;
- Гибкие сильфоны из нержавеющей стали для приводного блока, поворотной головки и корпуса муфты;
- Корпуса с аппаратными средствами для управления роботом и поворотной головкой, ультразвуковым оборудованием и кабельным соединением;
- Ультразвуковые аппаратные средства PCUS Pro, разработанные Институтом Фраунгофера IKTS;
- Анализирующая УЗ-система с программным обеспечением UT PCUS Pro LAB (разработка Института Фраунгофера IKTS), обеспечивающая 100% картирование внутренней и внешней коррозии и портативным компьютером;
- Устройство управления роботом;
- Спецкабель с износостойкой внешней защитной оболочкой, с трубками и проводами следующих типов: медных, волоконно-оптических, а также трубок для подачи воздуха/воды, кабелей для подключения УЗД-робота к устройству управления.
Посредством гибких сильфонов приводные блоки соединены как с модулем для проведения дефектоскопии, так и с прочими электронными модулями для перемещения УЗД-робота вперед и назад внутри трубы, а также для его центровки и стабилизации.
Каждый приводной блок представляет собой алюминиевую конструкцию на двух колесных опорах, которые можно пневматически прижать к внутренней стенке трубы. Блок снабжен двумя управляемыми электродвигателями постоянного тока и в общей сложности восемью фрикционными роликами из специальной резиновой смеси. С учетом специфики конкретного диаметра трубы колеса можно легко заменять.
Один из трех приводных блоков оборудован кодирующей системой для измерения расстояния хода. В систему входит цифровое кодирующее устройство, установленное в задней части электродвигателя постоянного тока, позволяющее измерять дальность пройденного расстояния с учетом направления движения. Скорость и пневматически подаваемое давление на колесные опоры контролируются из пункта управления.
Каждый приводной блок представляет собой алюминиевую конструкцию на двух колесных опорах, которые можно пневматически прижать к внутренней стенке трубы. Блок снабжен двумя управляемыми электродвигателями постоянного тока и в общей сложности восемью фрикционными роликами из специальной резиновой смеси. С учетом специфики конкретного диаметра трубы колеса можно легко заменять.
Один из трех приводных блоков оборудован кодирующей системой для измерения расстояния хода. В систему входит цифровое кодирующее устройство, установленное в задней части электродвигателя постоянного тока, позволяющее измерять дальность пройденного расстояния с учетом направления движения. Скорость и пневматически подаваемое давление на колесные опоры контролируются из пункта управления.
Поворотный УЗ-модуль, включая датчики, является основным конструктивным компонентом УЗД-робота, и закрепляется между двумя приводными блоками с помощью гибкого сильфонного соединения. Выставленный по центру посредством высокоточного пневматического центрирующего механизма, УЗ-модуль состоит из неподвижной части и непрерывно вращающейся рабочей части.
Поворотная рабочая часть:
В данную часть модуля входят: вращающийся цилиндр, зажимное приспособление с водяной камерой и держатели для УЗ-датчиков.
В процессе картирования вышеуказанное зажимное приспособление с помощью электродвигателя постоянного тока будет смещаться, т.е. держатель зондового датчика, закрепленный на универсальном шарнире/пружине, для обеспечения максимально эффективной гибкости с учетом параметра «овальность трубы», а также изгибов и т. п., может быть прижат к её внутренней поверхности.
При скорости вращения до 60 об/мин. (в зависимости от диаметра) непрерывный поток воды обеспечивает сцепление УЗ-датчика.
Неподвижная часть:
Неподвижная часть УЗД-головки состоит из коллекторного кольца, необходимого для передачи ультразвуковых сигналов, а также для подачи воды и воздуха, обеспечивающих непрерывное вращение держателя зондового датчика. Более того, сюда входят электродвигатели постоянного тока, обеспечивающие фактическое осуществление вращения. Следует также сказать о датчике постоянного нуля, который выдает сигнал после каждого поворота на 360°, и о круговой кодирующей системе для определения относительного расположения УЗ-датчиков.
Центрирующий механизм:
Центрирующий механизм узла поворота чрезвычайно важен для обеспечения надлежащего постоянного положения ультразвукового блока по центру трубы, независимо от её диаметра, овальности и т. п. Помимо всего прочего, этот механизм должен обладать достаточной маневренностью для пересечения изгибов, сварных швов или фланцев труб.
Конструкция робота предусматривает наличие двух центрирующих механизмов, между которыми находится узел поворота. В состав каждого центрирующего механизма входят три пневматических ограничителя хода, закрепленные между собой с использованием механических средств.
Данная разработка предполагает высокую точность центровки и необходимую функциональную гибкость.
Поворотная рабочая часть:
В данную часть модуля входят: вращающийся цилиндр, зажимное приспособление с водяной камерой и держатели для УЗ-датчиков.
В процессе картирования вышеуказанное зажимное приспособление с помощью электродвигателя постоянного тока будет смещаться, т.е. держатель зондового датчика, закрепленный на универсальном шарнире/пружине, для обеспечения максимально эффективной гибкости с учетом параметра «овальность трубы», а также изгибов и т. п., может быть прижат к её внутренней поверхности.
При скорости вращения до 60 об/мин. (в зависимости от диаметра) непрерывный поток воды обеспечивает сцепление УЗ-датчика.
Неподвижная часть:
Неподвижная часть УЗД-головки состоит из коллекторного кольца, необходимого для передачи ультразвуковых сигналов, а также для подачи воды и воздуха, обеспечивающих непрерывное вращение держателя зондового датчика. Более того, сюда входят электродвигатели постоянного тока, обеспечивающие фактическое осуществление вращения. Следует также сказать о датчике постоянного нуля, который выдает сигнал после каждого поворота на 360°, и о круговой кодирующей системе для определения относительного расположения УЗ-датчиков.
Центрирующий механизм:
Центрирующий механизм узла поворота чрезвычайно важен для обеспечения надлежащего постоянного положения ультразвукового блока по центру трубы, независимо от её диаметра, овальности и т. п. Помимо всего прочего, этот механизм должен обладать достаточной маневренностью для пересечения изгибов, сварных швов или фланцев труб.
Конструкция робота предусматривает наличие двух центрирующих механизмов, между которыми находится узел поворота. В состав каждого центрирующего механизма входят три пневматических ограничителя хода, закрепленные между собой с использованием механических средств.
Данная разработка предполагает высокую точность центровки и необходимую функциональную гибкость.
Данная модель робота для осмотра оснащена тремя цветными ПЗС-камерами, обеспечивающими высокое разрешение изображения, с встроенным светодиодным источником света для идеального освещения.
Фронтальная камера:
Закрепленная на первом блоке привода, данный тип камеры необходим для управления перемещением по системе трубопроводов, а также может использоваться для визуального контроля (> 460TVL, 10-кратное оптическое увеличение, авто/ручная фокусировка).
Благодаря наличию дополнительной поворотной функции представляется возможным проводить детальный осмотр каждой точки внутренней поверхности трубы.
Сенсорная видеокамера:
Данный тип камеры снабжен функцией прямого обзора УЗ-датчиков для проверки контакта зондов с поверхностью трубы во время осмотра и выявить связь по водяной струе.
Камера задней проекции:
Закрепленная на последнем приводном блоке эта камера несет полезный функционал при перемещении назад.
Представляется возможность отображения с камеры параллельно двух изображений (например, с фронтальной и сенсорной видеокамеры) с последующей записью на жесткий диск DVD-плеера также и всех прочих параметров, таких как дальность передачи данных и т.п.
Фронтальная камера:
Закрепленная на первом блоке привода, данный тип камеры необходим для управления перемещением по системе трубопроводов, а также может использоваться для визуального контроля (> 460TVL, 10-кратное оптическое увеличение, авто/ручная фокусировка).
Благодаря наличию дополнительной поворотной функции представляется возможным проводить детальный осмотр каждой точки внутренней поверхности трубы.
Сенсорная видеокамера:
Данный тип камеры снабжен функцией прямого обзора УЗ-датчиков для проверки контакта зондов с поверхностью трубы во время осмотра и выявить связь по водяной струе.
Камера задней проекции:
Закрепленная на последнем приводном блоке эта камера несет полезный функционал при перемещении назад.
Представляется возможность отображения с камеры параллельно двух изображений (например, с фронтальной и сенсорной видеокамеры) с последующей записью на жесткий диск DVD-плеера также и всех прочих параметров, таких как дальность передачи данных и т.п.
Пункт управления обеспечивает контроль за всеми функциями УЗД-робота, c отображением всех данных и эксплуатационных отказов, необходимых для его запуска, а также для контроля поворотной головки.
Более того, для контроля за всем функционалом робота в пункте управления сосредоточены необходимые программы и прочее программное обеспечение.
Главными функциональными компонентами пункта управления в сборе являются: шкаф электропитания, шкаф управления с монитором и портативный компьютер для управления роботом, включая соответствующее программное обеспечение.
В шкафах управления сосредоточены следующие функциональные компоненты:
Более того, для контроля за всем функционалом робота в пункте управления сосредоточены необходимые программы и прочее программное обеспечение.
Главными функциональными компонентами пункта управления в сборе являются: шкаф электропитания, шкаф управления с монитором и портативный компьютер для управления роботом, включая соответствующее программное обеспечение.
В шкафах управления сосредоточены следующие функциональные компоненты:
- Блоки подачи питания (блок переменного тока 100 – 240 В/блок постоянного тока 24 В/ блок постоянного тока 12 В);
- Вентиляционно-приточный агрегат (агрегат с регулируемым давлением воздуха);
- Предохранительные устройства (блок главных выключателей, аварийных выключателей, предохранителей и т. п.);
- Аппаратура регулирования (ПЛК, реле);
- Аппаратура регулирования двигателем постоянного тока (регулятор постоянного тока для электродвигателей приводных блоков, электродвигателя рычага датчика и электродвигателя приводной головки);
- Аппаратура регулирования камерами (устройство управления всеми камерами и подсветкой);
- Операторский пульт (переключатели, кнопки, элементы изображения и т. п.); • Программное обеспечение (ПЛК, панели управления, средства управления роботом и камерами);
- Система подачи воды (сама система + насос);
- Волоконно-оптический преобразователь (управляющий интерфейс для робота, УЗ-аппаратный интерфейс);
- Монитор/DVD-плеер (20-дюймовый TFT-монитор + HDD-рекордер, установленные вместе в отдельном шкафу).
Подсоединение УЗД-робота к пункту управления и системе УЗ-анализа практически реализуется посредством специального, устойчивого к износу кабеля. Это автономный спецкабель, состоящий из трубки для подачи воды, трубки для подачи воздуха, а также медных и волоконно-оптических кабелей.
Состав УЗД-узла: мощный портативный компьютер со специализированным программным обеспечением УЗ-контроля PCUS Pro LAB для сканирования и анализа областей A, B и C; аппаратное УЗ-обеспечение PCUS Pro, входящее в состав робота. Поставщик программного УЗ-обеспечения (PCUS Pro LAB), а также УЗ-аппаратных средств (PCUS Pro): Институт Фраунгофера IKTS.
Портативный компьютер подключается к шкафу управления через USB-разъем.
Примененное ПО предназначено для параллельного анализа до восьми УЗ-датчиков, с возможностью картирования всей системы труб и обнаружения точечной коррозии. Программа сохраняет все данные строк и все изображения области А на жестком диске для последующего анализа.
Портативный компьютер подключается к шкафу управления через USB-разъем.
Примененное ПО предназначено для параллельного анализа до восьми УЗ-датчиков, с возможностью картирования всей системы труб и обнаружения точечной коррозии. Программа сохраняет все данные строк и все изображения области А на жестком диске для последующего анализа.
Рабочий диапазон диаметров:
Тип 4.000 190-340 мм (8 дюймов, 10-14 дюймов);
Тип 5.000 380-610 мм (16-20 дюймов, 20-24 дюймов).
Материал трубы: чувствительность к эхосигналам;
Обнаружение: 100% картирование толщины стенки:
Возможность осмотра вертикальных отсеков трубы: да;
Макс. рабочая длина: 300 м, в зависимости от изометрии трубы;
Скорость перемещения: до 200 м/ч;
Скорость осмотра: прибл. 20-25 м/ ч для 100% картирования толщины стенки;
Наличие функции измерения расстояния хода: да (кодирующая система);
Наличие функции позиционирования дефекта: да (расстояние, кодирующая система по окружности, датчик установки на ноль);
Диаметр обнаруживаемого дефекта: Ø ≥ 8 мм;
Точность: ± 0,2 мм;
Наличие инклинометра (прибора для измерения угла наклона): да;
Наличие влагоизоляции: влагоизоляция до 1 бар;
Наличие защиты от взрывов: нет;
ПЗС-фронтальная камера: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
ПЗС-Сенсорная камера: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
ПЗС-Камера задней проекции: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
Эксплуатационные условия: 5-45°C;
Подача воздуха: 6-8 бар;
Электропитание: 1 x 110-230 В, 50 Гц, 16 A.
Тип 4.000 190-340 мм (8 дюймов, 10-14 дюймов);
Тип 5.000 380-610 мм (16-20 дюймов, 20-24 дюймов).
Материал трубы: чувствительность к эхосигналам;
Обнаружение: 100% картирование толщины стенки:
- распознавание внутренних и внешних участков, подверженных коррозии
- внутреннее состояние поверхности, определение масштаба разъеденной внутренней области.
Возможность осмотра вертикальных отсеков трубы: да;
Макс. рабочая длина: 300 м, в зависимости от изометрии трубы;
Скорость перемещения: до 200 м/ч;
Скорость осмотра: прибл. 20-25 м/ ч для 100% картирования толщины стенки;
Наличие функции измерения расстояния хода: да (кодирующая система);
Наличие функции позиционирования дефекта: да (расстояние, кодирующая система по окружности, датчик установки на ноль);
Диаметр обнаруживаемого дефекта: Ø ≥ 8 мм;
Точность: ± 0,2 мм;
Наличие инклинометра (прибора для измерения угла наклона): да;
Наличие влагоизоляции: влагоизоляция до 1 бар;
Наличие защиты от взрывов: нет;
ПЗС-фронтальная камера: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
- функционал поворота на 180°;
- 10-кратный оптическое увеличение;
- авто/ручная фокусировка.
ПЗС-Сенсорная камера: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
- наличие функции прямого обзора;
- наличие мощных светодиодных ламп для подсветки.
ПЗС-Камера задней проекции: цветная, с высоким разрешением изображения> 460 ТВЛ,
- наличие функции прямого обзора;
- наличие мощных светодиодных ламп для подсветки.
- поворотный, замкнутого режима;
- замер дефектов диаметра, Ø ≥ 2 мм;
- сканирование профиля трубы (овальность) с точностью ± 0,1 мм.
Эксплуатационные условия: 5-45°C;
Подача воздуха: 6-8 бар;
Электропитание: 1 x 110-230 В, 50 Гц, 16 A.
