计算机辅助分析涡流数据制造技术

从数据输入到产生最终报告，计算机对蒸汽发生器的管道进行完整的涡流分析。计算机抽取数据中的管道损伤及各种结构特性产生的标记图，将复合标记图分解成它们的分量部分，并通过应用一组级联经验定则对每一标记图进行分类。表示结构特性的标记图被仔细检查以决定其附近的管子故障的存在。后处理程序关联指示的位置从而可以根据到固定结构的距离给出故障位置。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用程序数字计算机对电磁有源物体进行无损检测所产生的涡流数据进行分析的方法和装置，尤其涉及一种借助于专家分析员对定则提供的解释，对例如核热力系统中的蒸汽发生器使用的热交换器的传热管道自动进行探伤检测的方法和装置。通常对金属物体进行无损检测所采用的方法是涡流检测。在这种检测中广为使用的一种系统里，当一个有源电线圈紧挨着通过检测物体时，线圈阻抗的变化被用于探伤检测。不仅仅损伤，而且被测物体的形状或其他特征的任何改变都将导致涡流信号的变化，例如，在对核热力系统的蒸汽发生器的管道进行检测时，U形管两端被固定于其上的大钢板，支撑管道中部的金属支架和防振板，甚至在这些组件上形成的沉积物都将造成涡流信号的变化。此外，当探头通过管子时的晃动在数据中也将导致产生噪声。进而，还有各种不连续的几何形状，如裂痕、凹陷、槽、管壁的厚度的修磨，都将对涡流信号产生不同的影响。涡流检测的困难是它不能象X射线图所提供的那样产生有关被测物体特征的清楚、易于识别的图示，另外，就蒸汽发生器而言，裂痕可能发生在如支撑板这样的特定部件的附近，因此，它的响应可能为更大的信号所掩盖。结果，只有少数经过严格训练，而且在一段时间内积累了大量经验的极其熟练的技术人员才能对蒸汽发生器管道的涡流进行分析。在对蒸汽发生器管道进行涡流检测时，将一探头通过管子，由此而产生的信号被记录下来以供分析。检测以几种频率进行，在某些情况下，为消除所选择的信号(如由支架产生的信号)，将不同频率的信号进行混合，从而可从数据中抽取与在那些位置附近的裂痕有关的信号。虽然一个和参照线圈成对的信号线圈(即“绝对”线圈)也被使用，但大部分数据是由差分线圈对得到的，这些线圈对在每个线圈顺次通过同一管道部件时，产生反向信号。为了分析这些数据，分析员选择他所想要在阴极射线管上显示的频率。该显示包括一带状图，它表示对所检查的管子全长所记录信号的实部和虚部(90°相移)分量。分析员可根据需要以李萨育图形(Lissajous Paffern)的形式同时显示带状图的任何部分。李萨育图形是一种熟知的显示，其中，数据中的实部和虚部被逐点绘制在X-Y平面上。这一曲线形成了从原点向外伸展的波瓣，波瓣的角度位置表示相位角。分析员练成了高度精巧的能力以对李萨育图形的形状和相位角进行仔细观察，从而据此很有把握的确定该图形表示的管道的特征。应该知道，在大部分地方，李萨育图形不是完善的几何图形，这就增加了表述的困难。为了搞清一个特征，分析员可以转换到其他通道以观察该信号的相应部分。在进行分析时，分析员能够借助于经验排除多余的迹象来识别李萨育图形的表示部件主要特性的有关特征。因为需要从探测结果中抽取更多的信息，常规的蒸汽发生器管道的无损伤涡流探测变得越来越重要和复杂。在过去十年中，一些因素造成了把简单的维护要求变为电厂停机时最关键任务之一。美国核管理委员会(U.S.Nuclear Regulatory Commission)以及电厂拥有者/操作者越来越需要关于蒸汽发生器中管道状况的尽可能多的信息。现在，数字涡流仪和多传感器探头的发展可以提供大量检测数据。将探头放在管道上收集数据的工具也是非常有效的。因此，被检测的管子数量，可用于检测的变量数以及管道系统故障探查装置的数量都已大大增加，但从这些信息中作出有意义的解释的速度却仍落在后面，由于涡流探查通常是电厂停机日程的关键因素，因此大大加重了分析员的工作负担。为努力提供关于电厂寿命的更多信息，每次停机时探查的管子数量逐步增加。近来，对典型的蒸汽发生器中的3000～5000根管子全部进行检测已非罕见，而在过去，只要有5%～10%的检验统计即被认为是满意的。人们不仅根据数据确定管子故障或管壁损耗是否超过40%(这是一个标准，据此决定是否需要进行套管或插管一类的补救措施)，还根据它监测(和预报)各种故障机制。该信息还被用于设法确定故障装置。所有这些要求对数据分析员的培训来说是一个很大的负担。结果，建立了这样一个过程，其中，独立的数据分析员对同一数据进行二次，有时甚至是三次检查以使其更有把握，并把该过程分为管理的作业。本专利技术主要涉及一种使涡流探头通过热交换器的管道，并对由此得到的管状热交换器的被测管道的涡流检测数据进行计算机辅助分析的方法，所述数据以间隔数据点记录在正交通道中，该方法包括以下步骤将间隔数据点的涡流数据存入用数字点信号的程序数字计算机中的数据阵列;其特征在于运行数字计算机逐点检查阵列中的数据以便识别所述数据点信号具有较高幅值处的波瓣;运行数字计算机将波瓣分组成标记图它们表征(1)在被测管子周围的结构特性(2)在所述管子中的任何故障和损伤;将一组定则存入数字计算机，该组定则作为函数表征(1)所述标记图的所选择特征(2)管子周围的结构特征和(3)管子中的损伤;运行数字计算机应用所述定则于所述标记以识别结构特性和损伤，并产生一表示结构特性和识别出的损伤的输出。如此所述，程序数字计算机用于对热交换器管道涡流数据进行完整的分析，从数据输入一直到给用户的编辑后的报告，采用这种计算机辅助分析的困难在于数字计算机只能逐点检验数据。在由计算机可以应用分析员发展的专家分析定则之前，必须首先构成标记图，对其进行检验后才可确定它们是否代表结构特性(如管子端口，管板，管支架及防振板)及管子损伤(如裂痕、坑槽)或无关特性(如噪声或混频的残余及其他等等)。通过运行计算机以差动和绝对方式将以几种频率正交记录的数据和阈值进行比较，从而构成了标记图。该阈值是正交分量的X-Y平面上的噪声园，该正交分量集中在涡流信号加权运动的平均值上。由于噪声是单向的，所以在把数据和噪声园进行比较之前，不同的因素作用于数据的X和Y分量，这就有效地将噪声园转换成一椭园，而通过移动其原点仍保持易于调整噪声园移动位置。借助于数据退出噪声园和返回噪声园的点，计算机可以识别波瓣。位于预选数量数据点中的波瓣组成为一个标记图。一个信号，如果它的多于选定数目的数据点是在噪声园外(例如表示大约沿管道6英吋长的数据点数量)，就很可能由一些复合标记图组成，这些复合标记图表示不止一个特性。这种延伸标记图的段通过相位角分解为分量标记图，如果在指定各频率里的各分量之间没有重叠的话，在本专利技术的较佳实施例中，计算机逐次选择延伸标记图中的基本波瓣并将相位角位于基本波瓣预定度数之内的所有波瓣组合为分量标记图。在指定各频率中的分量之间有重叠现象的延伸标记图的各段，可通过将一个频率的重叠部分分为更小的段并将它们标识为分量标记图的方法进一步进行分解。由于标记图重叠部分的削减长度是任意的，因此计算机要确认分量标记图没有断开，这是通过调整出现在段的最大振幅的预定数目的数据点中的段的端点来实现的。然后，如果必要，在作为单个标记图分析之前，其他频率的重叠段按相位角被分解为分量标记图。一旦计算机标识了所有频率中的标记图，它就用一组基于专家分析员经验的级联定则将每一标记图分属结构特性、损伤或无关信号几组。首先对较大幅值的信号进行分析，这类信号很可能表示管子两端、支架、管板、防振板和管子扩展入管板的过渡区这类结构特性，由于裂痕往往发生在这些结构特性附近，因此，这些大幅值信号被进一步检查以确定是否其中还包括裂痕信号，计算机查找可能表示裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用计算机对管状热交换器的被测管道的涡流测试数据进行辅助分析的方法，所述数据用一通过热交换器管子的涡流探测器测取的数据以间隔点的形式记录在正交通道中，包括以下步骤：将间隔数据点的涡流数据存到使用数字点信号的程序数字计算机中的数据阵列里 ；其特征在于：运行数字计算机逐点检查阵列中的数据以标识所述数据点信号具有较高幅值的波瓣；运行数字计算机将波瓣分为标记图，它表征（１）被测管子周围的结构特性（２）在所述管子中的任何缺陷或剥蚀；将一组定则存在数字计算机中，该组定 则作为函数表征（１）所述标记图的所选特性，（２）管子周围的结构特性，（３）在管子中的缺陷；及运行数字计算机将所述定则用于所述标记图以标识结构特性和缺陷，并产生标识结构特性和所标识缺陷的输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瓦伦罗伯特詹克尔，罗纳德汉特英格拉汉姆，马斯坦阿塔尔，乔治阿兰萨瓦治，戴维亚历山大波恩，雷蒙德保尔卡斯特内尔，布鲁斯约瑟夫塔萨莱克，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]