儲罐底板漏磁檢測器的結(jié)構(gòu)設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 . .一章 緒論 .題概述 . 課題來源 . 課題的提出 . 課題的目的和意義 .型儲罐檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 超聲檢測法 . 磁粉檢測法 . 射線檢測法 . 滲透檢測法 . 平板導波檢測 . 聲發(fā)射檢測法 . 漏磁檢測法 .二章 儲罐底板漏磁檢測器 總體設計 . 11 言 . 11 磁檢測器總體機械結(jié)構(gòu) . 11 進驅(qū)動模塊設計 . 轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊設計 . 檢測探頭模塊設計 .三章 儲 罐底板漏磁檢測器驅(qū)動裝置研制 .言 .動裝置密封設計 . 驅(qū)動裝置的靜密封設計及密封材料選擇 . 行進驅(qū)動模塊的動密封設計 . 轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊的動密封設計 .四章 漏磁檢測器動力學仿真 .言 . 漏磁檢測器動力性能的基本要求 . 檢測器動力學仿真模型建立 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 測器靜態(tài)載荷計算 .考文獻 .謝 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 儲罐廣泛應用于石油化工行業(yè)。作為關(guān)鍵生產(chǎn)設備，儲罐長期工作于惡劣工況下，易發(fā)生泄漏，不僅造成經(jīng)濟損失，對生態(tài)環(huán)境也會造成傷害。為確保儲罐安全運營，有必要研究儲罐檢測方法。目前，對儲罐檢測一般采取開罐檢測方法，需要停產(chǎn)、倒罐，存在檢測輔助周期長、費用高的缺點。本學位論文結(jié)合國家質(zhì)檢行業(yè)公益專項項目“承壓設備漏磁檢測關(guān)鍵技術(shù)研究和設備與標準研制”，深入研究了儲罐底板漏磁檢測 方法，開發(fā)了適用于不開罐的在油儲罐底板漏磁檢測器。 首先給出了儲罐底板漏磁檢測器的整體結(jié)構(gòu)。通過 立了檢測器的三維模型，對儲罐底板漏磁檢測方法進行了研究，獲取了磁化器尺寸與漏磁信號強度之間的關(guān)系，得到了漏磁檢測器的理論仿真信號，為檢測器的研制奠定了理論基礎(chǔ)。其次，為滿足儲罐底板在油檢測要求，在對比分析常用動、靜密封技術(shù)的基礎(chǔ)上，設計了適用于油性環(huán)境中進行檢測的密封結(jié)構(gòu)。并根據(jù)檢測器實際工作狀況和性能要求建立了有限元虛擬樣機，對檢測器的動力學特性以及機構(gòu)強度進行了計算和仿真分析。最后，在上述理論研 究和分析的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了儲罐底板漏磁檢測器。搭建了實驗平臺，基于實驗室環(huán)境對檢測器的實際檢測能力進行了測試，并與理論信號進行了對比。結(jié)果表明：檢測器能夠準確檢測出 20%深的模擬腐蝕坑缺陷，滿足相關(guān)標準規(guī)范。 要求，且運動性能可靠、密封性能良好，具有良好的應用前景。 關(guān)鍵詞：儲罐 漏磁檢測 在油檢測 磁化器 . 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 in or As a to as as To of on is of by of of FL no of is a 3on on on of of of of to of on of of a to of of is to on of FL is is of of 0% on of a in 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 第一章 緒論 題概述 題來源 本課題來源于老師給的畢業(yè)設計課題。 題的提出 大型儲罐是廣泛應用于石油石化行業(yè)的重要存儲設備，通常用于存儲石油產(chǎn)品。由于制造水平，施工工藝，使用管理等多方面因素，儲罐物料泄漏問題時有發(fā)生。據(jù)美國石油協(xié)會提供的數(shù)據(jù)，美國有 85%的煉油廠存在因為儲罐泄漏而引起的地下水污染問題。 63%的市場銷售終端和 10%的管道上也同樣存在泄漏。而在我國，在用儲罐的檢驗率很低，許多儲罐從投入運行后未實施過有效的檢驗，導致泄漏事故不能及時發(fā)現(xiàn)解決，不僅浪 費物料，而且危害環(huán)境安全。 在大型常壓儲罐檢測方面，由于缺少有效不開罐在油快速檢測技術(shù)和儀器，我國對大型儲罐的檢驗主要采用停產(chǎn)、倒空、清罐、割板檢查、修理和重新投運的傳統(tǒng)方式，這種檢驗方式耗時長，工作量大，勞動強度高，而且經(jīng)濟成本高，以一臺 10 萬立方米的儲罐為例，每次檢驗周期為兩個月以上，清罐與維修的直接費用在 200 萬元以上，停產(chǎn)造成的間接損失更大。大量的儲罐用戶為了節(jié)約成本和不影響生產(chǎn)，采用隨機抽檢的方式檢測儲罐，這種抽檢方式往往造成兩方面的弊端，一方面被抽檢的儲罐無危及安全的缺陷或隱患時會就造成 不必要的檢驗以及停產(chǎn)損失，另一方面，大量的儲罐又因未抽及檢測而不能按期進行檢驗。部分儲罐已連續(xù)使用 15 年之久，致使儲罐泄漏等安全事故時有發(fā)生，損失慘重，既破壞環(huán)境，又威脅人民生命財產(chǎn)的安全。具體到我國的多項重大工程，如國家原油戰(zhàn)略儲備庫、千萬噸煉油、百萬噸乙烯工程等，均擁有數(shù)量眾多的儲罐；從原油儲備角度出發(fā)，迫切需要一種無需清罐的檢測器，以此提高儲罐的利用率；從石化工藝流程角度出發(fā)，迫切需要一種可實現(xiàn)不開罐進行快速安全檢測的技術(shù)和儀器，既能確保儲罐的安全運行，又能提高儲罐的運營周期。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 題的目的 和意義 本課題的目的是通過對儲罐的磁性檢測方法進行研究，設計儲罐底板漏磁檢測器，研制能在不開罐情況下在儲罐底板爬行并對儲罐的重點檢測區(qū)域進行漏磁檢測的系統(tǒng)，實現(xiàn)儲罐的在線無損檢測。 型儲罐檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 儲罐是廣泛應用于石油石化行業(yè)的關(guān)鍵承壓設備，其安全狀況直接關(guān)系到所存儲物料的存儲安全和生產(chǎn)安全。因此，對儲罐的安全狀況進行檢測對保證安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益具有重要意義。 1991 年 1 月美國石油學會首次出版了 準，該標準為了保證儲罐不會發(fā)生泄漏性損害，提出了一系列的檢測 要求。這些檢測要求的檢測對象包含儲罐基礎(chǔ)、壁板、底板、結(jié)構(gòu)、罐頂、附件以及管嘴等。國內(nèi)也相應發(fā)布了 Q/1997立式圓筒形鋼制焊接原油罐修理規(guī)程和 5921 2000立式圓筒形鋼制焊接原油罐修理規(guī)程。 目前對儲罐的常規(guī)檢測方法主要有超聲檢測法、磁粉檢測法、聲發(fā)射檢測法、射線檢測法和滲透檢測法等。近年來，聲發(fā)射和漏磁掃查技術(shù)也開始在儲罐檢測中得到了應用。下面對這些方法進行一些簡短的介紹。 聲檢測法 超聲檢測是利用超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播時能量逐漸衰減，而在遇 到界面時會反射的性質(zhì)來檢測缺陷的無損檢測方法。由于超聲波波長小，傳播速度快，因此超聲檢測法具有檢測靈敏度高、指向性好、檢測速度快的優(yōu)點。利用超聲檢測法可以對材料厚度、鋼材的淬硬層深度、晶粒度等物理屬性進行檢測。但常規(guī)的超聲檢測利用壓電晶片振動產(chǎn)生超聲波，通過耦合劑將超聲波導入被測件內(nèi)部，因而對被測件的表面粗糙度，形狀，缺陷的形式（難以檢測與波傳播方向平行延伸的缺陷）都有一定的要求。近年來，為了克服上述技術(shù)缺陷，出現(xiàn)了一些新型的超聲方法，如電磁超聲，激光超聲等，通過改變超聲波的激勵方式避免對耦合劑的依賴，減弱 對被測件表面粗糙度的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 粉檢測法 磁粉檢測法是利用被磁化的鐵磁性材料在存在裂紋或氣孔等缺陷時表面磁場表現(xiàn)出不均勻性而吸附磁粉的現(xiàn)象來判別缺陷位置的一種無損檢測方法。磁粉檢測法對鐵磁性材料的表面缺陷有很高的檢測靈敏度，檢測準確、可靠性好、檢測結(jié)果直觀，是較為常用的且經(jīng)濟方便的無損檢測方法之一。在現(xiàn)行的儲罐檢測中，該方法常用來檢測儲罐壁板，但由于檢測時需要搭設腳手架，通過人工打磨的方式去除儲罐壁板的防腐層，檢測時間長，勞動強度大，且對壁板的減薄會削弱儲罐強度。 線檢測法 射線檢測法利用 X、等射線可穿透物體，且在穿透過程中會因材質(zhì)的不同而呈現(xiàn)不同的衰減的特性獲取物體內(nèi)部信息。當物體中存在缺陷時，缺陷區(qū)域的透射射線就會與旁邊的透射射線強度不同，利用膠片或者成像器件獲取透射射線，形成影像，通過對影像的識別與處理判斷被測件內(nèi)部是否有缺陷 14。射線檢測的精度受探傷儀的聚焦方式影響較大，對被測件表面質(zhì)量、操作人員的經(jīng)驗水平也有一定的要求。此外，射線對于人體健康也有一定的危害，操作過程中需要有安全防護。 透檢測法 滲透檢測法是最早使用的無損檢測方法之一 ，該方法利用了液體的毛細管現(xiàn)象。實際檢測中，將滲透液涂抹在被測構(gòu)件表面，當表面存在開口缺陷時，滲透液深入其中。用去除劑清除多余的滲透液后用顯像劑將滲入的滲透液顯示出來，即可直觀的表示出缺陷位置 17。該方法的局限性在于只能適用于表面開口缺陷，且難以實現(xiàn)自動化智能化，無法應用于生產(chǎn)實際中儲罐的在油檢測，只能作為開罐檢測方法使用。 板導波檢測 平板導波測量是利用探頭激勵平板產(chǎn)生超聲導波，超聲導波在板內(nèi)傳播過程中若遭遇缺陷，會產(chǎn)生反射回波，通過對缺陷回波進行分析和處理，可以得到缺陷位置和 大小等信息。特別當超聲導波波長與傳播的板的板厚為相買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 同數(shù)量級時，振動遍及整個板厚，且超聲導波傳播距離長衰減小，能獲取大范圍的檢測信息，檢測效率高。但該方法缺陷在于超聲導波的傳播過程中存在頻散現(xiàn)象，使得回波信號的模態(tài)復雜，信號解釋困難。 發(fā)射檢測法 聲發(fā)射檢測法利用的是一種常見的物理現(xiàn)象，即材料內(nèi)部由于應變能突然釋放而形成彈性應力波。利用儀器檢測并記錄這種彈性應力波，對發(fā)聲源進行推斷，進而對被檢測對象的活性缺陷進行評判的檢測技術(shù)即聲發(fā)射檢測技術(shù)。在實際的儲罐檢測應用中，往往利用載荷變化激發(fā)聲發(fā)射 現(xiàn)象，通過對腐蝕層的脫落、開裂與泄漏所產(chǎn)生的湍流聲等聲發(fā)射信號進行采集與分析處理，可以判斷儲罐的腐蝕和泄漏情況。利用聲發(fā)射技術(shù)對儲罐底板進行檢測只需改變儲罐載荷，檢測完成后儲罐可立即投入使用，檢測周期短，且只需通過陣列布置的少量傳感器，安裝時也只需割開少許保溫層，不損傷罐體，安裝簡便。但由于聲發(fā)射信號形式復雜，對檢測人員的臨場經(jīng)驗與操作水平有較高的要求，檢測結(jié)果有一定的誤判風險。而改變液位的過程也在一定程度上增加了這種方法的檢測成本。由于評估結(jié)果為儲罐的“好”與“壞”，在實際應用中，聲發(fā)射檢測法主要作為儲罐 粗檢的一種檢測方法使用。 磁檢測法 漏磁檢測法利用的是鐵磁性材料被磁化后，磁場因材料分布不均勻而出現(xiàn)局部強度變化的現(xiàn)象，通過霍爾元件或者線圈獲取磁場的強度信息，從而推斷缺陷位置?；驹砣鐖D 示，在鋼板上布置有一對極性相反的永久磁鐵，通過銜鐵構(gòu)成回路加強磁化強度，當兩永久磁鐵間的鋼板上存在缺陷（裂紋或者腐蝕坑洞）時，部分磁場從缺陷處“泄漏”出來，使得空氣中的磁場強度增強，當檢測元件檢測到這種磁場增強時，便可以推斷此處可能存在缺陷。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 圖 磁檢測原理圖 對于儲罐檢測而言，常見的缺陷 形式為腐蝕點坑和裂紋，采用常規(guī)的超聲波檢測法靈敏度不高。同時，常規(guī)超聲探頭布置時需要對被測構(gòu)件表面進行打磨處理以方便耦合超聲波，對于構(gòu)件本身有一定的損傷，而漏磁檢測法可以直接用于表面有漆層覆蓋的鐵磁性構(gòu)件，且從構(gòu)件外部即可測出內(nèi)部存在的缺陷，并通過漏磁信號對缺陷的大小和深度做出評估。漏磁檢測法在工程實際中已經(jīng)有相當?shù)膶嶒炁c應用，但對于儲罐檢測中位于焊縫處的缺陷檢出率不高。原因在于焊縫表面一般比較粗糙，磁場分布不均勻，會在檢測信號中引入難以濾除的噪聲，且焊縫的凸起導致漏磁探頭的提離值增大 , 使得檢測靈敏度降低 。 盡管存在一定的局限性，漏磁檢測法的檢測速度快，對表面無需處理的特點使得攜帶漏磁檢測裝置的爬行器可以實現(xiàn)儲罐內(nèi)除焊縫外的鋼板的大面積區(qū)域的快速、自動掃查，對設備的整體安全性進行無損評價有重大意義 , 仍然具有較好的應用前景。各種常見儲罐檢測方法比較見表 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 表 測方法比較 通過對比可以發(fā)現(xiàn)上述檢測方法各有優(yōu)缺，針對現(xiàn)代大型儲罐在油檢測的需求，智能化、在線化檢測是一個必然的趨勢。磁粉以及 滲透法不適于在承載流性介質(zhì)的環(huán)境中使用，且不易實現(xiàn)智能化。射線法存在安全防護問題，且檢測成本高。導波與聲發(fā)射法對缺陷細節(jié)難以明辨，仍需要其他檢測方法輔助檢測。超聲檢測法應用于儲罐檢測時可利用儲罐內(nèi)存儲的流行介質(zhì)作為超聲探頭的耦合劑，從而一定程度上避免對被測構(gòu)件表面的處理，但對于儲罐中常見的點狀腐蝕缺陷以及較為危險的裂縫型缺陷不敏感。而漏磁檢測法雖然對焊縫的檢測存在困難，但鑒于儲罐多由鐵磁性金屬板焊接構(gòu)成，漏磁檢測法對于實現(xiàn)儲罐內(nèi)大范圍的快速掃查仍然具有重要意義。 在儲罐漏磁檢測技術(shù)工業(yè)應用方面，國外起步較早 ，美國于 1989 年推出電磁鐵作為勵磁元件的儲罐底板檢測樣機，同時，歐洲學者也研制出了以永久磁鐵作為磁源的漏磁檢測系統(tǒng)，并推出了各種各樣的產(chǎn)品。 二十世紀九十年代以后，無損檢測理論發(fā)展迅速、計算機軟硬件技術(shù)和傳感買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 器水平的快速提高推動歐美各國的新型儲罐漏磁檢測裝置向檢測精度更高、體積更為小巧、功能更強大的方向發(fā)展。 其中比較典型的有由英國銀翼（ 司開發(fā)的 動繪圖儲罐底板腐蝕掃描器、 罐底板腐蝕掃描器、 型平板腐蝕掃描器等一系列檢 測設備。 型平板腐蝕掃描器為手動式檢測設備，以釹鐵硼永磁體作為勵磁元件，采用 18 組霍爾效應探頭形成陣列獲取漏磁場信息。該掃描器自重 18描寬度為 150描速度可以高達 s，當被測板涂層厚度在 6下時掃描精度可達 10%材料損失，涂層厚度在 6上時掃描精度為 20%，可連續(xù)工作 10 小時。 此外，由美國的 司研制的 212 儲罐底板檢測儀也是兩種新型的儲罐底板漏磁檢測設備，其中 構(gòu)小巧，可以到達其他檢測設 備難以檢測的區(qū)域，通常與 套，作為掃描儲罐底板邊角地區(qū)的補充設備使用。另一方面，從 20 世紀 90 年代開始，國外先后開發(fā)了多種類型的儲罐底板在油內(nèi)檢測系統(tǒng)。目前，國際上儲罐底板腐蝕在油內(nèi)檢測系統(tǒng)產(chǎn)品主要有可潛入式的 統(tǒng)，儲罐在線檢測 像與腐蝕檢測系統(tǒng) 罐罐底與罐壁在線檢測 ，如圖 示。這些檢測系統(tǒng)均采用壓電陶瓷超聲波檢測的技術(shù)，導航定位系統(tǒng)主要運用聲學定位系統(tǒng)，根據(jù)報道，僅 統(tǒng)開展 了成熟的工程檢測應用。我國在這方面的研究和開發(fā)還為空白。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 外儲罐底板在油檢測系統(tǒng) 罐在線檢測系統(tǒng)是美國馬里蘭州羅萊爾的 務公司推出的，遵循美國石油協(xié)會以及其它立式儲罐定期檢測的標準，是國際上最為成熟的儲罐罐底板在線檢測產(chǎn)品。截止 2009 年 11 月，全球已有 1025 臺儲罐采用 器人進行了在線檢測。此系統(tǒng)采用超聲檢測采集罐底板厚度數(shù)據(jù)，通過軟件進行分析評估，并利用壓力傳感器測試底板沉降。 如圖 2（ b）所示，它主要由導航傳輸器、聲納、燈光和攝像頭、超聲探頭陣列、壓力傳感器、刷子和吸塵系統(tǒng)等部分構(gòu)成。其中，專利聲學系統(tǒng)導航傳感器在儲罐底部運動，并記錄運動路線，同時在運動過程中需做到不撞到罐壁和描述超聲測厚數(shù)據(jù)兩個要求， 360旋轉(zhuǎn)的聲納用于識別儲罐內(nèi)的障礙物（管道、支撐柱），和導航系統(tǒng)并用，描述出罐底的地圖。上述檢測系統(tǒng)均采用超聲檢測法作為檢測手段，雖然具有靈敏度高，掃描速度快的優(yōu)點，但超聲檢測法檢測范圍小，對于大型鋼制立式儲罐的底板檢測效率不高。而漏磁檢測法可以對較大區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實時掃查，檢測效 率高，雖然對焊縫的檢測仍然存在困難，但儲罐底板的大部分面積為鋼板，焊縫區(qū)域所占面積較小，實際檢測中可以輔助以其他檢測手段實現(xiàn)對焊縫的檢測。而漏磁檢測方法作為大范圍的掃查方法仍然具有重要的應用價值，但基于漏磁檢測法的不開罐檢測設備仍然存在空白。 因此，本課題致力于將漏磁檢測與機器人作業(yè)技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)一種應用于在油儲罐檢測的漏磁檢測系統(tǒng)，以滿足石化行業(yè)需求，填補行業(yè)空白。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第二章 儲罐底板漏磁檢測器總體設計 言 由鋼板構(gòu)成的大型儲罐可以利用漏磁檢測法進行檢測。漏磁檢測法的信號強度受探頭形式，提離距離 影響較大。為了得到較好的信噪比，本文利用模塊化思想對檢測器的機械結(jié)構(gòu)進行了總體設計，使漏磁檢測器的磁化器提離距離可變，以更好的適應于不同板厚的儲罐的在油檢測需求。最后對檢測系統(tǒng)的電機控制以及檢測軟件平臺的設計進行了介紹，使檢測系統(tǒng)具有自動化快速檢測的能力。 磁檢測器總體機械結(jié)構(gòu) 漏磁檢測需要對被測構(gòu)件進行充分磁化以使鐵磁性構(gòu)件達到磁化飽和，以削弱鐵磁性構(gòu)件內(nèi)部應力、自身剩磁等因素對構(gòu)件缺陷處漏磁場強度的影響。當磁化器勵磁元件磁場強度不變時，磁化器對構(gòu)件的磁化能力受磁化器與構(gòu)件之間的提離距離影響， 提離距離越大，磁化效果越弱，反之則磁化效果越強。為了使被測構(gòu)件能產(chǎn)生足夠強度的漏磁場，應盡量減小磁化器與被測構(gòu)件之間的距離。而在實際的檢測中，過強的磁化會使空氣中的背景磁場強度增加，影響檢測元件對于漏磁場的辨識能力。此外，實際的儲罐表面不僅有平面的鋼板，還有凸起的焊縫，由于漏磁檢測往往采用強磁元件作為勵磁構(gòu)件，當勵磁構(gòu)件與焊縫直接接觸時，過大的磁吸附力容易導致檢測器的載荷高于電機所能提供的動力，造成機構(gòu)卡死，因此，在保證足夠的磁化能力的基礎(chǔ)之上，又必須有一定的提離距離以保證機構(gòu)的越障能力。 為了便于獨立開發(fā) ，分塊維護，規(guī)劃了如圖 示的總體機械結(jié)構(gòu)。按照功能將檢測器劃分為四個部分，分別是行進驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊、檢測探頭模塊和從動輪模塊，由與轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊固定連接的行進驅(qū)動模塊和從動輪模塊構(gòu)成檢測探頭模塊的支承。為了提高檢測器行進中的穩(wěn)定性，驅(qū)動輪采用較大輪距，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 以避免傾覆，為了減小從動輪在轉(zhuǎn)向時因摩擦力造成的轉(zhuǎn)矩，從動輪采用緊密排列的兩個輪結(jié)構(gòu)。由于勵磁機構(gòu)與被測構(gòu)件之間存在較大的吸附力，各模塊間均采用剛性連接，通過增加調(diào)整環(huán)調(diào)整勵磁機構(gòu)與被測構(gòu)件之間的提離距離。 圖 測器總體機械機構(gòu) 進驅(qū)動模塊設計 驅(qū)動器為檢測器提供牽引力和轉(zhuǎn)向力。為了符合儲罐在油檢測的功能需求，驅(qū)動器需要有對于油性流程介質(zhì)的密封性能和防腐蝕性能。為了便于安裝調(diào)試以及設備維護，儲罐底板漏磁檢測器的驅(qū)動裝置采用分離式設計，分別為行進驅(qū)動模塊和轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 進驅(qū)動模塊 如圖 動器的驅(qū)動部分基本結(jié)構(gòu)為一個箱體，箱體的上下各開有一對軸孔，上部的軸孔安裝有電機連接轉(zhuǎn)軸，下部的軸孔安裝有 驅(qū)動輪轉(zhuǎn)軸，兩轉(zhuǎn)軸之間通過鏈傳動傳遞扭矩。上部的電機轉(zhuǎn)軸一端與電機連接，通過聯(lián)軸器傳遞扭矩。電機通過螺栓安裝在電機連接端蓋上，以軸承孔為定位基準，以確保電機的輸出軸與電機連接轉(zhuǎn)軸能保持一定的同軸度。電機轉(zhuǎn)軸的另一端與編碼器連接，通過編碼器聯(lián)軸器驅(qū)動編碼器監(jiān)控電機的轉(zhuǎn)速。電機與編碼器分別通過電機密封罩以及編碼器密封罩實施靜態(tài)密封。為了保證足夠的越障能力，驅(qū)動輪采用大輪結(jié)構(gòu)，安裝于下部的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)軸的軸端，驅(qū)動輪與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)軸軸承端蓋之間安裝有密封結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)動密封。軸承處的密封由軸承端蓋實現(xiàn)。在裝配時，各部件由內(nèi)到 外依次安裝，便于安裝調(diào)試。 步進電機 安裝板 主動輪 鏈輪 軸承座 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 向驅(qū)動模塊設計 如圖 示，轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊基本結(jié)構(gòu)為與檢測探頭模塊連接的轉(zhuǎn)向基座以及與驅(qū)動部分連接的轉(zhuǎn)向臂，轉(zhuǎn)向臂與轉(zhuǎn)向基座之間通過轉(zhuǎn)向軸連接。為了便于安裝，轉(zhuǎn)向臂采用分離式結(jié)構(gòu)，通過螺釘將兩部分壓緊。轉(zhuǎn)向臂與轉(zhuǎn)向軸之間通過鍵連接實現(xiàn)周向定位，通過軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸向定位。轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向基座的端蓋之間裝有密封件以實現(xiàn)動態(tài)密封。轉(zhuǎn)向軸的上端與轉(zhuǎn)向電機連接，通過聯(lián)軸器傳遞扭矩。轉(zhuǎn)向電機通過螺栓固定在轉(zhuǎn)向基座上，通過轉(zhuǎn)向電機密封蓋實現(xiàn)靜態(tài)密封。轉(zhuǎn)向基座的四角上有螺栓安裝 孔，用于與檢測探頭模塊的剛性連接。轉(zhuǎn)向基座與檢測探頭模塊之間可以加入調(diào)整環(huán)以調(diào)整探頭模塊與被測構(gòu)件之間的距離，以獲得適當?shù)奶犭x值。 由于檢測探頭模塊的磁化器靠近從動輪模塊，從動輪提供的支承力大于驅(qū)動輪提供的支承力，從動輪與底板之間滑動摩擦力大于驅(qū)動輪與底板之間的滑動摩擦力。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊使前進驅(qū)動模塊產(chǎn)生滑移，從動輪與被動輪之間偏移一定的角度，通過兩從動輪的差速轉(zhuǎn)動使檢測探頭模塊與從動輪模塊跟隨行進驅(qū)動模塊偏轉(zhuǎn)而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 圖 向驅(qū)動模塊 測探頭模塊設計 如圖 測探頭模塊由勵磁機構(gòu)和漏磁探頭組成。對于儲罐檢測而言，檢測對象為構(gòu)成儲罐的鋼板，因此，為了提高漏磁檢測的靈敏度，必須選用能對鋼板進行更好的磁化的勵磁機構(gòu)。通過添加銜鐵，使兩個極性相反布置的勵磁元件與被測鋼板之間構(gòu)成磁回路能顯著的增加兩個勵磁元件間的磁化效果。為了固定勵磁元件，用非鐵磁性材料制成的保護罩將勵磁元件固定于銜鐵上。在兩勵磁元件之間布置有磁敏元件作為漏磁探頭，通過陣列使檢測器能獲取一定寬度范圍內(nèi)的磁場信息，提高檢測效率。為了能獲得 更好的檢測靈敏度，漏磁探頭采用浮動支承結(jié)構(gòu)連接于銜鐵上，使磁敏元件壓緊在被測鋼板表面以減小提離造成的漏磁轉(zhuǎn)向輪 轉(zhuǎn)向盤 螺桿 支撐板 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 場磁場強度減弱。為了使漏磁探頭能滿足檢測器越障性能的需求，在探頭兩側(cè)設計有倒角結(jié)構(gòu)，避免探頭在檢測器運動過程中卡死。 為了能與驅(qū)動器模塊和從動輪模塊實現(xiàn)剛性連接，銜鐵上還設計有連接結(jié)構(gòu)，以保證檢測探頭模塊整體的機械強度。同時，連接結(jié)構(gòu)的幾何形狀必須經(jīng)過校核，以確保不會削弱勵磁元件對被測鋼板的磁化強度。 圖 測探 頭組成 永磁鐵 永磁鐵 銜鐵 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 第三章 儲罐底板漏磁檢測器驅(qū)動裝置研制 言 儲罐底板漏磁檢測器沿底板行進掃查的動力由驅(qū)動裝置提供，包括行進驅(qū)動模塊和轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊兩部分。其中行進驅(qū)動模塊為檢測器提供前進或后退的牽引力，轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊使行進驅(qū)動模塊的行進方向相對從動輪模塊偏轉(zhuǎn)，使檢測器在行進過程中能實現(xiàn)運行軌跡的變化，以適應大范圍掃查的需求。行進驅(qū)動模塊由直流電機驅(qū)動，通過 速器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的寬范圍調(diào)節(jié)，采用雙刀雙擲開罐實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)向控制。采用編碼器獲取電機的轉(zhuǎn)速，作為調(diào)速器速度控制的參考。轉(zhuǎn)向 驅(qū)動模塊的動力由步進電機提供，由于步進電機能實現(xiàn)精確的角度控制，采用步進電機控制器對檢測器的轉(zhuǎn)向?qū)嵤╅_環(huán)控制。 為了實現(xiàn)在油檢測，檢測器的運動部件必須實施密封，以避免儲罐內(nèi)油性介質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞機構(gòu)縫隙，造成機構(gòu)卡死。同時，為了保證檢測器在檢測過程中的安全運行，檢測器的電氣設備必須實施密封，以避免可燃性介質(zhì)與電氣設備直接接觸而引發(fā)爆燃。由于石化行業(yè)中所使用的大型儲罐的存儲介質(zhì)從成品油到原油等不一而足，常用的橡膠密封元件往往不能滿足多種工況下的耐腐蝕性能要求，因此，對于密封元件的材料選擇必須謹慎。此外，為了保證 檢測器能在儲罐內(nèi)存有流程性介質(zhì)的情況下正常運作，檢測器的動力學性能也有一定的要求。具體而言，行進驅(qū)動模塊的驅(qū)動電機的啟動轉(zhuǎn)矩要足夠大，以保證檢測器能從靜止狀態(tài)開始運動，在運動過程中，檢測器的牽引力需要能夠保證檢測器能越過鋼板與鋼板之間形成的焊縫。轉(zhuǎn)向電機的輸出轉(zhuǎn)矩必須足夠大以克服由于轉(zhuǎn)向時的被動輪側(cè)滑而造成的附加載荷。同時，由于儲罐底板漏磁檢測器的定位是通過獲取電機的轉(zhuǎn)速控制與轉(zhuǎn)向電機的偏轉(zhuǎn)角，進行計算獲得。檢測器與被測鋼板之間應該保 持有足夠的摩擦力，以避免檢測器打滑或儲罐中的液體運動而引起檢測器位置變化 而導致缺陷定位不準。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 為了選取能滿足上述要求的密封結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電機，本章對檢測器的密封方案進行了分析論證，并選取了適用于檢測器使用工況的密封件。同時對檢測器的動力學特性進行了仿真計算，獲得了檢測器運行時的理論載荷，為電機選取提供了依據(jù)。 動裝置密封設計 在 中已經(jīng)介紹了所設計的在油儲罐底板漏磁檢測器的行進驅(qū)動模塊和轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊的基本機械結(jié)構(gòu)，針對該結(jié)構(gòu)，主要的密封對象為安置傳動機構(gòu)的箱體，含有編碼器和電機的電氣設備以及與儲罐內(nèi)的油性介質(zhì)直接接觸的轉(zhuǎn)軸。由相關(guān)文獻可以查知部分種類 的原油的密度參數(shù)如表 示 表 油密度參數(shù) 根據(jù) 制焊接石油儲罐設計標準的附錄 K，儲罐的設計高度從12m 到 成幾個系列?？紤]儲罐內(nèi)的油性介質(zhì)的運動造成的局部壓強增大，我們粗略選取 20m 液深作為儲罐的載荷。因此，當檢測器位于儲罐底部對儲罐底板進行檢測時，所受的液體壓強載荷 大。 根據(jù)相關(guān)的檢測標準，為了保證檢測效率，要求檢測器能以 510m/運行速度在儲罐內(nèi)運行。鑒于此運行速度較低，在這里忽略運動 引起的壓強載荷變買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 化，并出于安全系數(shù)考慮取靜壓載荷 p 為 據(jù)此載荷，對驅(qū)動裝置設計了密封結(jié)構(gòu)。 動裝置的靜密封設計及密封材料選擇 如圖 示，驅(qū)動裝置的主要結(jié)構(gòu)為一個裝有鏈傳動機構(gòu)的箱體，上部安裝有電機和編碼器，電機與編碼器與箱體之間通過螺栓固定連接。由于油品密度小于水，因此在儲罐的底部往往有水和鐵屑形成的混合物。為避免該混合物質(zhì)直接與電機接觸造成電路短路等故障，應對電機與編碼器實施密封以實現(xiàn)保護。另一方面，為了避免混合物進入驅(qū)動裝置的傳動機構(gòu)造成鏈條銹蝕，對安裝在箱體內(nèi)的鏈傳 動機構(gòu)也應施加密封保護。 常用的靜密封形式有許多種，如法蘭墊片密封、自緊密封、研合面密封、 屬 O 型圈密封、填料密封、螺紋墊片密封、承插連接密封、密封膠密封和螺紋連接密封。檢測器的行進驅(qū)動模塊中，鏈傳動機構(gòu)安置于一面開放的箱體內(nèi)，通過蓋板將該開放面封閉。電機和編碼器可以通過帶有防水航插的密封罩進行保護并保證線路連通。由于蓋板與箱體之間，密封罩與箱體側(cè)面之間都是平面接觸，可以方便的通過法蘭墊片密封，研合面密封等方法實現(xiàn)密封?？紤]機加工難度和成本等問題，我們采用法蘭墊片密封方式完成此三處的密封。除此之外，軸承處也需要密封保護，由于軸承端蓋與箱體之間通過螺栓固定連接，而軸與軸承端蓋之間有相對轉(zhuǎn)動，我們在軸承端蓋與箱體之間設置密封墊片，而在軸承端蓋與軸之間安置動密封結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)軸承孔處的密封保護。 石化行業(yè)中應用的大型儲罐存儲的介質(zhì)多為油品，因此，所設計的在油儲罐底板漏磁檢測器所使用的靜密封材料必須具有耐油耐水的性能。天然橡膠在油性環(huán)境中容易老化失去彈性，通過添加成分或者化學合成方法可以生產(chǎn)出具有特殊性能的橡膠以滿足工業(yè)應用需求。丁晴橡膠和氯丁橡膠對非極性油的耐腐蝕性能好，但對極性油的耐腐蝕性能差。氯橡膠對油 的耐腐蝕性能好，但對胺、脂、酮類的耐腐蝕性能差。由于原油成分復雜，這些常用的耐腐蝕橡膠都不能滿足我們的應用需求。而聚三氟氯乙烯橡膠耐水耐油，抗氧化能力強，對酒精和胺、脂、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 酮類的耐腐蝕性能也很好，對石油有良好的耐腐蝕性能。 綜上，選取聚三氟氯乙烯材料通過裁切制成密封墊片，安裝在各配合面間，以實現(xiàn)檢測器的靜密封保護。 進驅(qū)動模塊的動密封設計 驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸的軸承端蓋之間存在相對轉(zhuǎn)動，靜密封方案無法滿足檢測器對傳動部件的密封保護要求。因此，還應在軸承端蓋與軸之間安裝動密封件。常用的動密封結(jié)構(gòu)的 優(yōu)缺點如表 示。 表 密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 選用如圖 示的機械密封件，其靜環(huán)是一塊包覆有聚三氟氯乙烯橡膠的碳化硅環(huán)，動環(huán)為套有彈簧結(jié)構(gòu)的聚三氟氯乙烯橡膠套，橡膠套一端的孔與軸配合，一端嵌有石墨環(huán)，通過石墨環(huán)與碳化硅環(huán)之間的密封面的緊密配合實現(xiàn)動密封。該配合形式的好處在于可以充分利用碳化硅硬度高和石墨具有自潤滑性的特點，且對油品和胺、脂、酮等石油內(nèi)的成分有良好的抗腐蝕性能。 在軸承端蓋上加工出靜環(huán)安裝孔，通過靜環(huán)上的聚三氟氯乙烯橡膠的變買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 形將動密封件的靜環(huán)嵌在軸承端蓋上。動環(huán)通過橡膠套密封端的變形與行進驅(qū)動模塊的驅(qū)動輪輪軸固定配合。通過軸端的驅(qū)動輪的輪套對動環(huán)的彈簧進行壓縮，以保證動環(huán)與靜環(huán)之間足夠的預緊力，使兩環(huán)的密封面緊密配合。 圖 械密封件組成結(jié)構(gòu) 向驅(qū)動模塊的動密封設計 轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊由轉(zhuǎn)向基座和與轉(zhuǎn)向臂相連的轉(zhuǎn)向臂構(gòu)成。轉(zhuǎn)向電機安裝在轉(zhuǎn)向基座上方的電機艙內(nèi)，通過電機艙蓋和聚四氟乙烯橡膠墊片實現(xiàn)對電機的靜密封保護。而對轉(zhuǎn)向軸的軸承的保護必須通過動密封來實施，由于在 整個檢測過程中，檢測