[发明专利]一种基于正交电磁原理的PCCP管断丝检测设备

说明书

本发明公开了一种基于正交电磁原理的PCCP管断丝检测设备，所述设备包括：激发器和检测器、保护电路、信号处理装置以及便于搭载检测装置的移动装置；所述激发器与所述检测器正交放置；所述保护电路用于保护激发器；所述激发器由低频正弦信号驱动产生交变磁场，所述检测器用于接收钢丝内感应电流引起的磁场信号；所述信号处理装置实现对微弱电磁信号的提取放大，判断断丝位置及数量。本发明通过内部电磁无损检测，可以针对性的对预应力钢丝腐蚀断丝情况进行排查，对PCCP管的健康状况进行评估。

技术领域

本发明涉及预应力钢筒混凝土管检测领域，尤其涉及一种基于正交电磁原理的PCCP(预应力钢筒混凝土管)管断丝检测设备。

背景技术

预应力钢筒混凝土管是一种高性能复合型管材，其结构示意图如图1所示，薄钢筒4覆盖在内层混凝土管芯5的表面，环向缠绕的预应力钢丝2缠绕在外层混凝土3的表面，钢丝外表面覆盖水泥砂浆保护层1。该管道抗压且耐腐蚀、钢丝抗拉、钢筒抗渗、水泥砂浆耐用等多种材料特点有机结合在一起，具有容量较大、承载能力较高、成本较低、安装维护简便等特点。

PCCP由于其性能优良，在国内外被广泛应用。自20世纪80年代末引入我国后，不仅广泛应用于农业和城市输水、跨流域引水等大型输水工程，而且在大型核电厂和火电厂的循环水工程、大型压力排水排污工程中得到普及，成为国家重点推广项目，是长距离、大口径、带压水利工程的首选管材，在国内已形成了一套包含：设计、制造、运输、施工、以及监理在内的较为完善的产业链。

环向缠绕的预应力钢丝的目的是保持混凝土压实，随着时间的推移，钢丝可能会被腐蚀并最终导致断裂，当发生这种情况时，所在部位管道强度下降。腐蚀进一步发展，同一部位出现更多断丝，管道强度显著降低，导致其包含的加压液体泄露，带来突发性和灾难性的爆管事故。爆管发生后，并不仅仅限于供水中断，还会引起交通中断、环境卫生、财产损失等问题。

目前，国内PCCP常规监测包括：流量、位移、内外水压力、管顶覆土压力及管道电腐蚀等，对PCCP结构本身的安全缺少监测手段，安全监测严重落后于工程建设。

发明内容

本发明提供了一种基于正交电磁原理的PCCP管断丝检测设备，本发明通过内部电磁无损检测，可以针对性的对预应力钢丝腐蚀断丝情况进行排查，对PCCP管的健康状况进行评估，详见下文描述：

一种基于正交电磁原理的PCCP管断丝检测设备，所述设备包括：激发器和检测器、保护电路、信号处理装置以及便于搭载检测器的移动装置；

所述激发器与所述检测器正交放置；

所述保护电路用于保护激发器；所述激发器由低频正弦信号驱动产生交变磁场，所述检测器用于接收钢丝内感应电流引起的磁场信号；所述信号处理装置实现对微弱电磁信号的提取放大，判断断丝位置及数量。

优选地，所述激发器和检测器之间设置有高磁导率的磁屏蔽装置，用于阻挡或衰减直接耦合的影响。

进一步地，所述激发器为驱动线圈，所述检测器是具有平行于管道的轴线并靠近管道壁边缘的检测线圈，用于接收钢丝内感应电流引起的磁场信号。所述驱动线圈、及检测线圈的直径不超过管径的三分之一。

另一实施例，所述保护电路为：

水泥电阻与电容串联后再与电感并联构成阻容吸收电路，后与压敏电阻并联，最后接到继电器的两端，当电压在正常范围内工作时继电器连通，当产生高瞬时电压时继电器关断。

具体实现时，所述信号处理装置是以锁相环为原理的信号锁相放大装置，参考信号是激励激发器的电压信号，将检测器中的信号与参考信号锁相、滤波后放大，观测所得波形。

具体实现时，所述移动装置包括：车体、主支撑架、激发器支撑架、检测器支撑架、屏蔽器支撑架、四个定向轮，