直流工业X射线探伤机研制和应用

2022-11-08

前言

目前X射线无损探伤机在长输管道和储罐检测野外作业时, 现场无电源或采用临时供电设施供电。使用临时供电设施, 经常与电焊机等大功率用电器共用, 受大功率用电器影响, 临时供电设施电压、电流波动很大, 检测设备常常无法正常运行;现场无电源时使用发电机, 随着检测工位变化, 发电机需要频繁搬运, 这样增加了员工劳动强度、降低了工效、同时也消耗大量汽油。

一、直流工业X射线探伤机工作原理及主要研究内容

1. 直流工业X射线探伤装置组成:由控制器、X射线发生器、充电器和蓄电池组成。

控制器原理:蓄电池组 (DC120) 为控制器提供电源, 由BOOST升压将DC120V直流电压升高至190V至230V, 经电容滤波后变成平滑的直流电压, 该电压经主逆变模块器件变换成频率可调的脉冲电压, 之后送给X射线发生器内的升压变压器, 再经升压变压器升压至几十到几百万高压后, 加在X射线管两端, 产生X射线。

主要技术经济指标:

供电电压:DC120V

额定管电流:DC 4.5-5m A

输出脉宽:1.1-1.2ms

输出周期:4.5-8.5ms

功率:0.72-1.32kw (XXGZ-2505型)

穿透力:40mm D≥3.0 (对A3钢XXG-2505型)

控制器主要包括电流调解单元、电压调节单元、中央控制单元。

a.电流 (m A) 调节单元, 通过毫安给定 (基准电流) 与来自X射线发生器毫安反馈比较输出直流电, 直流电经压控振荡器振荡产生矩形脉冲, 再经整形、放大、变压器耦合输出可以随X射线管灯丝电压的变化的触发脉冲, 触发斩波器主、辅可控硅的导通, 从而可以控制主回路电流变化。

b.电压 (KV) 调节单元, 通过电压给定与电压反馈比较, 和来自电源的同步电压, 产生移相触发脉冲, 经脉冲调解, 控制半控桥模块导通角, 从而可以连续改变输出电压, 以适应不同厚度钢材料的拍片要求。

c.中央控制器 (CPU) 单元采用89C52单片机作为中央处理器, 接口片选用功率集成电路驱动模块TLP250, TLP250是带光电隔离的MOSFET驱动芯片, 可直接驱动小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦, 包括小型直流继电器。新研制设备为了保护控制器和X射线发生器在过温, 过电流, 过脉冲电压等非正常情况电路器件不被烧坏, 设有温度保护电路、电流保护电路、过电压保护电路, 当任意数值超出范围, 机器都会停止工作, 同时显示故障代码, 这样, 既有利保护机器, 又方便设备维修。

2. 智能化充电器研制

目前铅酸蓄电池存在使用寿命较短及充电能力不足这两大问题。系统储能元件铅酸蓄电池设计寿命约三年, 但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短, 结合现有的技术我们研制了智能化充电器, 可以有效的解决诸类问题。

充电装置的电路原理:市电输入经桥式整流、滤波后形成直流电压, 经IC11稳压器输出, 分别进入十个充电回路通道, 为电池组充电。中央处理器 (IC) 负责对十路充电回路管理、监控。采用IC实现对阀控免维护铅酸蓄电池智能化充电管理, 可以延长蓄电池使用寿命。

二、技术创新特点

创新特点一:直流控制器主要是电源回路和主回路设计, 该技术采用大功率BOOST升压方式, 将DC120V直流电压升高至190V至230V交流电, 经电容滤波后变成平滑的直流电压, 该升压技术已获得国家专利。

创新特点二:控制器具有良好兼容性。考虑现场施工时有多种X射线机型工作, 受现场环境、运输、操作等诸多因素影响, 控制器故障率比较高。当现场任何一型号国产便携机X射线探伤机控制器出现故障, 该新型控制器可以临时替换, 而不影响继续检测, 这样就大大降低检测成本及劳动强度。完成控制器良好兼容性, 主要是在控制器增设电压自动转换电路, 该技术已获得国家专利。

三、新设备应用与推广

2013年新型直流X射线探伤机研制8台, 2014年技改20台套。这些设备已经在大庆油田内外产能建设得到广泛推广, 其经济效益和社会效益非常显著。据统计, 该新型设备先后在西三线西段四标段、油田肇292、肇421区块集输油供注水及配电系统工程、油田杏三-四区东部三元复合驱、聚中312注入站高浓度水处理站等工程中成功应用, 共完成焊缝检测23820道, 曝光底片56550张, 节约汽油约12000余升, 较以往累计增加效益252万元。

四、结语

直流X射线探伤机特点:第一零油耗, 采用直流供电, 设备不受外界电网 (发电机) 影响, 工作性能提高, 故障率大幅度降低。高能耗、高成本是企业经营主要问题, 降低成本是首选。第二良好的兼容性。这样可以减少生产过程成本, 不会应为野外现场作业时, 因设备故障引起停工检测。新设备已经在油田部分工程施工应用, 给企业带来良好效益, 下步计划分步推广, 为企业带来更大效益。

摘要：油田地面工程建设野外施工现场的电源常常不稳定和没有电源, X射线探伤机无法正常工作。该新型设备已经应用于油田内外现场检测, 检测底片评定结果符合国家相关检测标准。

关键词：新型直流工业X射线探伤机,兼容性,工作性能稳定,零油耗