[发明专利]碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置及其使用方法

说明书

一种碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置及其使用方法，涉及管道无损检测技术领域，其利用无人机搭载电磁超声检测系统，能够有效实现碳钢管道壁厚的快速巡检。所述碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，包括：上位机控制系统、以及与其连接的下位机系统，且下位机系统包括无人机系统、以及与无人机系统连接的电磁超声检测系统；无人机系统包括：具有摄像头的无人机本体、以及位于无人机本体内的电源模块、无线通讯模块和GPS定位模块，且无人机系统用于负责整个下位机系统的飞行，并由无线手柄进行控制；电磁超声检测系统包括：检测系统本体，以及与检测系统本体连接的检测探头，且检测系统本体内部设置有电磁超声检测系统的组成电路。

技术领域

本发明涉及管道无损检测技术领域，尤其涉及一种碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置及其使用方法。

背景技术

目前，金属压力管道在油气运输、石油化工、煤化工、核电等领域应用普遍，由于管道使用时间较长，内部介质腐蚀和外部环境影响造成管道壁厚逐年减薄，同时在焊缝等薄弱部位，由于焊接材料选择不当、制造缺陷、安装应力等因素，容易出现疲劳腐蚀、点蚀等损伤，对于在用管道的损伤检测有较大的需求。

然而，本申请发明人发现，户外使用的露天管道数量巨大，安装位置错综盘绕，很多处于架空位置，检验人员接触不便，日常检验只能采用搭设脚手架，逐点抽查的方式，从而导致检验效率低，需要耗费大量人力物力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置及其使用方法，其利用无人机搭载电磁超声检测系统，能够有效实现碳钢管道壁厚的快速巡检。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，包括：上位机控制系统、以及与所述上位机控制系统连接的下位机系统，且所述下位机系统包括无人机系统、以及与所述无人机系统连接的电磁超声检测系统；

所述无人机系统包括：具有摄像头的无人机本体、以及位于所述无人机本体内的电源模块、无线通讯模块和GPS定位模块，且所述无人机系统用于负责整个所述下位机系统的飞行，并由无线手柄进行控制；

所述电磁超声检测系统包括：检测系统本体，以及与所述检测系统本体连接的检测探头，且所述检测系统本体内部设置有所述电磁超声检测系统的组成电路。

实际应用时，所述电源模块由充电式锂离子电池组和电源转换电路组成，且所述锂离子电池组的输出电压为12V，所述电源转换电路能够将12V电压转换为±5V及3.3V，并为所述无人机系统和所述电磁超声检测系统提供电能。

其中，所述无线通讯模块用于传输所述上位机控制系统的控制指令、所述无人机系统的飞行数据、所述摄像头的图像数据、所述GPS定位模块的位置数据、以及所述电磁超声检测系统的壁厚检测结果。

具体地，所述GPS定位模块用于确定管道检测位置的定位数据；所述摄像头用于拍摄所述无人机系统的飞行过程及待检测部位的图像信息。

实际应用时，所述电磁超声检测系统的所述组成电路包括：控制系统，以及与所述控制系统连接的探头开关电路和发射电路，且所述发射电路依次连接有所述检测探头、接收放大电路、以及信号处理电路。

其中，所述控制系统基于ARM和FPGA芯片系统搭建，用于控制所述电磁超声检测系统的同步协调，同时用于所述探头开关电路的接通和关闭，并由所述信号处理电路中计算出被检测管道的壁厚，且与所述无线通讯模块相连接，以将管道壁厚结果上传至所述上位机控制系统；

开始测量时，由所述ARM芯片控制所述FPGA芯片输出方波脉冲给所述发射电路，并进行信号发射。

具体地，所述探头开关电路采用两路常开式继电器控制所述检测探头中电磁铁的供电电路，且供电电压为所述锂离子电池组提供的12V电压，其中的COM1和COM2端口连接所述检测探头的接口，并保证其电压加到探头内部的所述电磁铁两端；