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一种管道爬行器的PLC改造设计
耿玉茹;黄世勇
【期刊名称】《自动化信息》
【年(卷),期】2006(000)010
【摘要】管道爬行器通常采用单片机控制的电路组成，其稳定性和可靠性差；采用PLC控制的爬行器，具有结构简化、可靠性高、稳定性强、爬行能力（距离、坡度）强、使用方便等优点，与以前的管道爬行器相比，具有明显优势。
【总页数】2页(P76-77)
【作者】耿玉茹;黄世勇
【作者单位】成都电子机械高等专科学校;中国核动力研究设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.一种可用于管道爬行器的静磁场型定位系统 [J], 吴知非;吴敏生
2.机械管道探测爬行器结构设计及分析 [J], 麻文龙;邱亚峰;周进
3.基于超磁致伸缩材料的管道爬行器设计 [J], 隋晓梅;方秀珍;赵章荣
4.一种海底管道射线检验爬行器救助装置的设计与应用 [J], 张天江; 张永波; 常宇尤; 卫宏; 曹雷; 徐振
5.自适应管道缺陷检测爬行器结构设计 [J], 王美奇;刘泓恺;陈均峰;黄裕宝;卢桂萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
x射线管道爬行器技术参数摘要：1.X射线管道爬行器的基本概述2.X射线管道爬行器的技术参数3.X射线管道爬行器的优势和应用领域4.购买和选择X射线管道爬行器的注意事项正文：X射线管道爬行器是一种用于管道探伤的设备，它可以在管道内部进行X 射线探伤，从而发现管道内部的缺陷和问题。
本文将介绍X射线管道爬行器的技术参数、优势和应用领域，以及购买和选择X射线管道爬行器的注意事项。
一、X射线管道爬行器的基本概述X射线管道爬行器是一种能够在管道内部进行X射线探伤的设备，它主要由X射线源、探测器、控制器、爬行器主体等部分组成。
通过对管道进行X射线照射，可以检测出管道内部的缺陷、裂纹等问题，对于确保管道的正常运行和安全具有重要意义。
二、X射线管道爬行器的技术参数1.爬行器定位：采用磁定位技术，定位准确、运行可靠。
2.成像效果：一次成像，拍片合格率达100%。
3.结构特点：结构合理、坚固防震、驱动力大、转动灵活、抗干扰能力强。
4.电源：自带电源，免维护、无污染、安全可靠、使用寿命长。
5.操作方式：操作简单、指令源在管外控制、指令源重量轻，保证人身安全。
三、X射线管道爬行器的优势和应用领域1.优势：定位准确、成像清晰、工作效率高、安全可靠、使用寿命长。
2.应用领域：广泛应用于石油、化工、冶金、建材、医药等行业管道的检测。
四、购买和选择X射线管道爬行器的注意事项1.选择正规厂家购买，确保产品质量和售后服务。
2.根据管道参数和检测需求选择合适的型号。
3.了解设备的操作难度和维护要求，确保正常使用。
4.考虑设备的成本和性能，实现最优投入产出比。
总之，X射线管道爬行器在管道检测领域具有重要作用，购买时需充分考虑设备的技术参数、优势、应用领域以及自身需求，选择合适的设备。
射线管道爬行器用磁传感器∗张宏亮;曹立江【摘要】介绍一种用于射线管道爬行器定位和控制的管道爬行器电磁传感器，利用低频交变磁场能穿透钢制管道壁的原理。
它由位于管道外部的磁发射器和管道内部的磁接收传感器组成，磁发射器由电池、稳压电路、直流电动机和钕铁硼永磁旋转体组成，由电池经稳压供电的直流电动机带动钕铁硼永磁旋转体旋转；磁发射器在管道外表局部空间产生交变磁场，在管道内部形成漏磁场，磁接收传感器由感应线圈、限幅器、仪表放大器、检波电路、积分电路、比较电路和防抖电路组成，输出一个开关量信号供爬行器使用，经过长期大范围使用，达到了代替原来放射性物质控制的作用，定位精度满足射线透照要求。
%This paper introduces a kind of electromagnetic sensors for pipeline ray pipeline crawler positioning and control of the crawler,principle can penetrate the steel pipe wall using low frequency alternating magnetic field. It is composed of a magnetic transmitter located in pipeline external and internal magneticsensor,magnetic emitter con￣sists of a battery,a voltage stabilizing circuit,a DC motor and a neodymium iron boron permanent magnet rotator,battery driven by DC motor regulated power supply of neodymium iron boron permanent magnet rotor rotation;mag￣netic transmitter produces alternating magnetic field in the pipe with outer localspace,formed in the internal pipe￣line leakage magnetic field,magnetic sensor by the induction coil,the instrumentation amplifier,limiter,detection circuit,integrated circuit,a comparison circuit and anti shake circuit,the output of a switch signal is used for craw￣ling,after long￣term use on alarge scale,to replace the original radioactive substancescontrol,positioning accuracy to meet the requirements of radiographic.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】6页(P284-289)【关键词】无损检测;爬行器;磁传感器;管道;X射线【作者】张宏亮;曹立江【作者单位】廊坊北检无损检测公司，河北廊坊065001;廊坊北检无损检测公司，河北廊坊065001【正文语种】中文【中图分类】TP393在长输管道无损检测施工中,射线管道爬行器广泛使用[1],它是一个专门在管道内部自行行走的射线照相用机器人,操作人员在管道外部对其进行遥控,包括定位、前进、后退、休息、曝光、改变曝光时间等。
X射线管道爬行器|管道爬行器|视频管道爬行器|磁控管道爬行器|高性能管道爬行器产品名称：X射线管道爬行器产品型号：TG-08-D300产品品牌：通广1、概述X射线管道爬行器是在管道敷设工程中对管道对接焊缝进行周向X光拍摄的检测设备。
用一个牵引小车将周向X射线探伤机带入管道内部，当射线机的射线发射窗口对准焊口位置时，通过磁力接收传感器，使射线机按照设定的曝光电压和曝光时间对管道内焊口进行曝光。
由于采用周向Ｘ射线探伤机在管道内部中心曝光，焦距短、单壁投影，一次曝光即可完成整道焊口的曝光，同定向射线机在外部双壁投影的方法相比，工作效率能够提高几十倍。
爬行器在管道内部的运动，由管道外部的磁力发射器控制箱进行控制，以完成前进、后退、停止、曝光等动作。
2、控制方式采用磁介定位控制的方式，在管道外部对X射线管道爬行器进行控制；操作人员手持一个磁力发射控制器对准管道需要检测的位置。
X射线管道爬行器上有一个磁力接收传感器，当接收传感器接收到磁力发射控制器发出的信号以后，便会按照指令控制进行前进、后退、曝光等一系列操作。
3、主要特点采用两种定位方式：可分别选用磁介定位或微波定位。
定位准确，运行可靠，停机制动迅速；工作效率高，一次成像，拍片合格率达标；结构合理、坚固防震、驱动力大、转动灵活、微电脑自动控制、抗干扰能力强；自带电源、免维护、无污染、安全可靠、使用寿命长、操作简便、卫生环保。
升压系统可靠，可将电池电压120V升至230V(稳压，曝光电流5mA)，并且连续可调，恒流恒压输出，曝光时间短，拍片黑度一致性好。
逆变器和爬车一体，逆变器可以单独取出，维修方便灵活。
逆变器系统具有功耗小，工作效率高的特点。
充电一次，曝光口数是传统爬行器1.5倍以上。
驱动采用步进电机，可实现在坡路中高精度定位。
具有完善的自救功能。
当主驱动器出现故障时，PLC会自动切换到备用驱动器，自行完成倒车指令。
具有遇水倒车功能：当管道内积水深度超过设备使用标准要求时该设备会自动退出；并具有遇阻倒车功能：当管道内不清洁有障碍物阻挡爬行器正常行驶时，设备也会自动退出。
管道爬行器的应用原理管道爬行器的定义管道爬行器是一种以机械方式在管道内行进的装置。
它能够在各种类型的管道中完成检测、维修和清洁等任务。
本文旨在介绍管道爬行器的应用原理。
管道爬行器的结构管道爬行器通常由以下部分组成： - 主体：主体是管道爬行器的核心部分，负责行进和导航。
- 轮轴和轮子：轮轴和轮子使爬行器能够在管道内行进，并保持平衡。
- 传感器：传感器用于检测管道内部的情况，如温度、湿度、压力等。
- 摄像头：摄像头能够拍摄管道内部的图像，为操作人员提供视觉信息。
- 电池：电池提供能量给爬行器运行。
管道爬行器的应用原理管道爬行器的应用原理基于以下几个关键步骤：步骤一：导航和定位管道爬行器通过内置的导航系统确定自身的位置，并根据预先设置的路径和目标进行导航。
导航系统通常使用惯性导航、GPS和传感器等技术来实现。
步骤二：行进和保持平衡爬行器通过轮轴和轮子实现在管道内的行进。
轮轴和轮子的设计能够适应不同类型的管道，保持平衡并稳定前进。
步骤三：数据采集和传输管道爬行器配备了各种传感器，用于采集管道内部的数据。
这些数据可以包括温度、湿度、压力和气体浓度等。
采集到的数据通过传输系统传送到操作中心，为后续的分析和处理提供依据。
步骤四：图像拍摄和传输爬行器上搭载的摄像头能够拍摄管道内部的图像，并通过传输系统传送到操作中心。
这些图像可以提供给操作人员对管道内部进行实时监视和评估。
步骤五：维修和清洁在需要进行维修或清洁的情况下，管道爬行器可以携带工具或清洁设备，进行相应的操作。
操作人员可以通过对爬行器的遥控来控制其进行维修或清洁。
步骤六：数据分析和处理收集到的数据经过处理和分析后，可以提供给相关人员进行判断和决策。
管道爬行器的数据分析和处理能力可以帮助发现管道内部存在的问题，并及时采取相应的措施。
管道爬行器的优势•管道爬行器能够在狭窄和复杂的管道环境中操作，完成各种任务。
•它提供了对管道内部的实时监测和评估能力，可以发现潜在问题并及时处理。
西南交通大学硕士学位论文管道检测机器人磁导航控制系统分析与设计姓名:罗奎申请学位级别:硕士专业:计算机应用技术指导教师:杨名利20080901西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要化工厂的某些管道由于长期暴露在外,风吹日晒,因材料老化或毒气腐蚀的影响,出现磨损、腐蚀,如不及时修复更换,则会造成气体泄露,甚至造成大面积有害气体扩散,最终导致严重事故。
所以,必须对输送管道定期巡视检查,随时了解管道及其周边状态,特别是检查是否有泄露发生,及时发现和消除隐患,预防事故的发生,确保安全。
有毒物质不仅危害人体健康, 而且管道架设在空中增加了巡检工作的难度和危险性,人工作业根本无法胜任,在这种情况下设计一个化学气体管道监测机器人完成监测工作是最好的解决办法。
本文完成了化学气体管道监测机器人的导航子系统的研究与设计,包括机器人导航系统的软硬件设计及其磁导航算法的研究与实现。
论文首先论述了基于磁导航的化学气体管道监测机器人的国内外现状,深入研究了磁阻传感器的导航原理,然后结合目前的研究现状,构建了化学气体管道监测机器人的磁导航系统的详细硬件架构和检测电路。
其次,为了实现机器人磁导航系统的闭环控制,针对履带式底盘驱动装置的特点,在软件上利用模糊控制算法来实现。
论文最后对所做的工作进行了总结,并指出了存在的不足之处。
该化学气体管道监测机器人已经在实际现场应用,系统满足设计要求。
关键词:管道监测机器人磁导航模糊控制西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页 Abst ractThe pipelines in some chemistry factories become fretted and eroded as their exposure in air for long time,or because of the material’S aging,these pipelines should be replaced in time,or casualties will happen!So,it is obligatory to inspect these pipelines periodically to know the status of pipeline and it’S circumference, especially,to know whether leaking exist SO that we can findand eliminate hidden troubles,and prevent accident.The difficulty and fatalness of these inspecting work increase as the poison gases and the high where these pipelines are placed, SO human cannot do these works.So it is the best solution that we design a robot to do the work-monitoring chemistry gas pipeline.This paper mainly do the research and design for the navigation subsystem which is a part of the robot system to monitor chemistry gas pipeline,the work include software and hardware design and the research and implementation on the magnetic navigation algorithm.Firstly,this paper discussed the current status of this paper’S theme and deeply investigate the navigation principium of Magneto Resistive(MRsensor,then,construct the hardware framework and inspecting circuit.Secondly,I make use of the blur control algorithm to achieve closed loop control,and for the sake of taking pedrail underpan as driving device.This paper summarized all work I have done at last,and point out theshortage in my research anddesign.The robot based on my research and designhas been used in practical case satisfactorily.Key words:Pipeline—monitoring Robot,Magnetic navigation,Fuzzy-control西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
仪器研制2010年第32卷第9期基于管道爬行器的磁控定位系统夏海涛,尚宝刚(丹东华日电气有限公司,丹东 118001)摘 要:介绍了一种以低频交变磁场作为控制信息载体的管道爬行器定位系统。
系统由磁指令源、磁接收器和管道爬行器组成。
利用磁指令源产生能穿透钢管壁的低频交变磁场来作为定位信号,取代了采用放射性同位素产生的 射线作为定位信号的方法。
该系统现已广泛应用于我国西气东输工程管道焊缝的无损检测,具有安全可靠、操作简便、定位精度高、携带方便、容易实现和适用范围广等特点。
关键词:管道爬行器;定位系统;磁控;硬件研制中图分类号:T H 878;T G 115.28 文献标志码:A 文章编号:10006656(2010)09 0744 03Magnetic Orientation S ystem Based on Pipeline C reeperXIA Hai Tao,SHANG Bao Gang(Dando ng H uaR i Electric Co Ltd,D andong 118001,China)Abstract:A kind of pipeline creeper o rientation sy stem with lo w fr equency alter nation magnetic field as co nt rolling infor matio n carr ier w as int roduced.T he system includes magnetic instruction source,mag netic r eceiving apparatus and pipeline creeper.It was adopted low frequency alternatio n mag netic field which could penet rate steel tube fro m magnetic instructio n so ur ce as o rientation sig nal,replacing the metho d with radio act ive isoto pe(such as137Cs)as or ientat ion signal.T his machine w as w idely used in the no ndest ructive testing of gas tube weld seam in theso ca lled w est to east gas tr anspor tatio n line.It has sever al characterist ics such as safet y and reliability ,easy to handle,hig h or ientation precisio n,convenient car ry ,easy r ealization and wide applicable r ang e and so on.Keywords:Pipeline creeper;Lo cating system;M agnetic contr ol;H ardwar e development长距离油气输送管道是由多根钢管焊接而成,为保证质量,避免油气泄漏,必须要对环形焊缝进行无损检测。
管道爬行器是对管道环形焊缝进行无损检测的主要设备。
在数千米长封闭的油气管道中,管道爬行器要找到管道焊缝的位置,并且要求实现精确定位、安全可靠、携带方便以及便于操作,是有一定难度的,因此定位技术是管道爬行器系统的一项关键性技术。
放射性同位素(如137Cs)控制定位的管道爬行器以操作简便、定位精度较高以及可靠性较好等特点得到了较为广泛的使用。
但是,放射性同位素产生的 射线会对人体造成损伤,长期使收稿日期:2009 12 26作者简介:夏海涛(1972-),男,工程师,本科,研发设计师,主要从事X 射线无损检测产品研发和设计。
用会影响操作者的身体健康,国家对放射性同位素的经营、运输、使用、保存和回收都有严格的规定和限制,一旦发生辐射事故将会造成无法挽回的损失,这些问题制约了管道爬行器技术的使用和发展。
随着输油、输气管道工程的日益增多,寻找一种安全可靠且定位精度高、操作简便、成本低廉的管道爬行器定位方式,既是管道爬行器生产厂家急需解决的问题,也是油气管道实际检测工作的迫切需要。
1 基本原理针对放射性同位素控制定位的管道爬行器存在安全性能差的问题,需要寻找一种能够替代 射线穿透钢管管壁给出定位信息的方法。
无线电波及红外线光等安全性好,但会被钢管屏蔽,不能穿透钢管的管壁。
根据电磁感应原理,低频交变磁场可以穿7442010年第32卷第9期图1 磁控定位原理透钢管的管壁,而且应用灵活,容易实现,其原理如图1所示[1-2]。
线圈L1产生低频交变磁场,该磁场在金属板M内引起感应电流,此电流在导体内闭合,称为涡流,其大小由L1产生的低频交变磁场强度决定。
涡流穿透金属板的厚度h为:h=5030r f式中 为导体电阻率,! cm;为导体相对磁导率;f为交变磁场频率,H z。
选定金属板材料后, 和为常数,涡流穿透金属板的厚度仅与频率f有关,频率越低,穿透金属板越厚。
由涡流产生的电磁场在金属板M另一侧的线圈L2上感应出感生电势E,E的大小取决于涡流的大小、L2的外形尺寸、L2与金属板之间的距离和L2相对L1的位置等。
采用E与L2相对L1的位置的关系作为定位的依据,对管道爬行器进行定位控制,因为交变磁场的波形、幅度和频率是可以控制的,因此可实现不同的定位控制算法来提高管道爬行器定位系统的定位精度和可靠性[2]。
2 设计方案管道爬行器的磁控定位系统的定位原理如图2所示。
管道爬行器的上部装有磁接收器,调整磁接收器与管壁的位置到适当的距离,使管道爬行器在管道内匀速行驶,在管道爬行器经过磁指令源时,磁接收器将接收到由磁指令源发出的磁场信号,当磁场信号的幅度达到预先设定的值时,磁接收器输出控制信号控制管道爬行器停止,使环形的X射线窗口正对着管道的环形焊缝位置。
图2 管道爬行器磁控定位原理管道爬行器磁控定位系统主要由磁指令源、磁接收器和管道爬行器等组成。
2.1 磁指令源磁指令源的结构图如图3所示,主要由壳体、电机、电池、永磁体、开关和充电器插座等组成。
为减小电池消耗,用磁场强度>4kGs的永磁体来产生磁场,电机的动力输出端与永磁体固定配接,电池为电机供电,开关控制电机启动和停止,电机带动永磁体匀速旋转,产生频率为50H z的低频交变磁场,从而控制磁场的发射,充电器插座用来给电池充电。
电机、电池和永磁体装在壳体内,开关和充电器插座安装在壳体表面。
图3 磁指令源结构图2.2 磁接收器磁接收器包括磁传感器、滤波电路、信号转换电路、运算处理器和接口转换电路,原理框图如图4所示。
图4 磁接收器原理框图磁传感器接收磁指令源发射的低频磁场信号,并将磁场信号转换为电信号送入滤波电路,滤除各种干扰信号后进入信号转换电路,转换为单片机能够识别的信号送入运算处理器。
运算处理器是由单片机及其外围器件组成,主要负责对信号频率和幅值进行运算,识别出指令内容并与预定值进行比较。
当符合预定值时输出控制信号到接口转换电路,由接口转换电路转换为标准通讯信号,将控制信号传输给管道爬行器,控制管道爬行器精确定位,完成整个检测任务。
磁接收器的结构如图5所示,主要有调整旋钮、指示灯、电缆插座、电路板、接收线圈和壳体等。
磁接收器由管道爬行器提供电源,并输出控制信号到管道爬行器,电源和控制信号的传输通过电缆插座,7452010年第32卷第9期图5 磁接收器结构图调节旋钮用来调整接收信号的强度,指示灯显示电源状态和接收到信号状态,接收线圈用于接收磁场信号,电路板实现信号的滤波、转换和处理等功能。
2.3 管道爬行器管道爬行器主要由车体、电瓶、X 射线发生器和控制电路组成,其结构如图6所示。
车体携带电瓶、X 射线发生器和磁接收器等在被检测管道内爬行;电瓶为车体、X 射线发生器、控制电路和磁接收器等提供电源;X 射线发生器用于X 射线曝光检测;控制电路安装在车体内,负责接收磁接收器传输的控制指令信号,控制车体前进、倒退、停止以及控制X 射线发生器曝光。
图6 管道爬行器结构图3 试验管道焊缝检测大多在野外作业,考虑工作环境较为复杂,管道种类较多,根据管道检测工程的实际情况,管道爬行器磁控定位系统分别在温度-10~60 ,海拔高度1000m 以下,管道坡度-30!~30!,管壁厚度7~33mm,管道外径∀219~1400mm 的条件下进行了各种试验。
采用干扰源模拟现场的电焊机、发电机同时工作,无误动作,系统定位误差∀#5mm 。
试验积累了大量不同管道和环境下定位精度变化的数据,归纳起来,总结出补偿算法,由单片机软件来进行修正,这样使磁控定位管道爬行器的适用范围更宽,而且定位精度得到很大的提高。
试验表明,在试验条件范围内,其定位误差∀#5mm,较放射性同位素定位的管道爬行器定位误差小一倍左右,且抗干扰能力强,不受现场环境的影响。
4 结语经过大量的现场管道试验及应用,磁控定位管道爬行器可以完全取代放射性同位素定位的管道爬行器[3],成功地应用于我国西气东输二线工程等管道焊缝的无损检测,避免了国家环保部门的约束及对环境和人身造成的伤害,在定位精度、可靠性、抗干扰和使用寿命等方面都有很大的提高,并且具有系统简单、容易实现以及适用范围广等优点。
参考文献:[1] 冯慈璋.电磁场[M ].北京:高等教育出版社,1983.[2] 美国无检测学会,编.美国无损检测手册[M ].∃美国无损检测手册%译审委员会,译.上海:世界图书出版公司,1999.[3] 丹东华日理学电气有限公司.磁介指令定位仪:中国,200820014605.6[P ].2009 05 06.(上接第743页)检测设备自主创新能力,建立适用各领域轴类设备的无损检测体系具有重要意义。
参考文献:[1] 邱建平.对铁路装备轮轴检修工艺及装备的探讨[J].现代城市轨道交通,2009(5):25-29.[2] K appes W,R ockstr oh B,B hr W.A pplicat ion of newfr ont end electro nics for no n dest ructive testing of r ail ro ad w heel set s[C].ECN DT 2006.[3] Parr illa M ,Ib ez A ,Camacho J.Fast focal law comput ing fo r N on Destructive T esting w ith phased ar ray s [C].Paper #1228Inter national Cong ress on U lt ra sonics.V ienna,A pril,2007:9-13.[4] 养祖次郎,坂本博.日本新干线中空车轴的超声波自动探伤[J].无损检测,1995(7):206-210.[5] W ustenberg H ,Erhard A ,H auser T.Recent adv ances in ult rasonic inspection of railw ay ax les and w heels[J].N DT net,2001,6(2):15.746。
