【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶设备在线监测，具体涉及一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统及方法。
技术介绍
1、动力管道是船舶动力系统的核心设备，它是否安全运行直接影响船的运行状态。随着船服役时间的延续，动力管道受流体介质，海水等因素的影响，其内表面容易产生点腐、晶间腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等腐蚀缺陷，从而影响管道的正常运行。为了保障管道安全可靠地运行，需定期对管道进行无损检测，以评估管道是否能够继续安全使用。船用动力管道通常是由多种规格尺寸的管道及阀门组成的复杂管路系统，其管道所处环境复杂、管道数量众多、规格不一、距离较长，且腐蚀位置不一，腐蚀程度无规律，这些特殊性为其进行无损检测造成很大的困难。但为了保障动力系统的安全运行，以往一般运用常规的无损检验技术对其进行检查，这种方法不仅可靠性差，劳动强度大，检测时间长，而且对于一些特殊位置的检查需要多次拆装，且容易造成一些破坏性腐蚀的漏检，针对这一问题，本专利提出一种采用阵列导波在线监测管道壁厚的方案。
2、现有技术主要是运用超声脉冲反射原理对管道剩余壁厚进行测量，然后根据管道剩余壁厚的测量值来评估管道腐蚀情况。现有技术的超声测厚对管道进行腐蚀检测存在如下三个主要缺点：1、检测效率低、检测速度慢、劳动强度大、拆装设备多；2、检测范围小，检测不全面，只能得出管道横截面损失比，无法确认管道剩余壁厚；3、由于只对选取点厚度进行测量，容易造成严重腐蚀区域漏检。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种船用动
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一、一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统
4、本专利技术提供了一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，主要包括：监测和控制界面1、控制系统2、中高频导波超声仪3、信号处理系统4、阵列超声导波换能器5和机械装置6。
5、其中，所述阵列超声导波换能器5通过机械装置6安装于动力管道外表面构成监测点位14，所述中高频导波超声仪3与阵列超声导波换能器5相连接以进行导波信号的发送和接收，所述信号处理系统4的输入端与所述中高频导波超声仪3相连接以获取中高频导波超声仪3接收的导波信号并进行计算处理，所述监测和控制界面1的输入端与所述信号处理系统4的输出端相连接以显示信号处理系统4计算处理得到的管道位置-壁厚曲线，所述监测和控制界面1的输出端通过控制系统2与所述中高频导波超声仪3相连接以对中高频导波超声仪3的参数进行控制。
6、优选的，所述机械装置6包括隔声板7、轨道外壳8、换能器安装槽9、角度楔块10、换能器线槽11、锁扣12和活动轴承13，所述阵列超声导波换能器5安装于沿动力管道外表面圆周均匀布置的换能器安装槽9中，所述换能器安装槽9靠近动力管道的一侧均设有角度楔块10，且所述换能器安装槽9之间均设有隔声板7进行声束隔离。
7、优选的，所述阵列超声导波换能器5外圈通过轨道外壳8与锁扣12和活动轴承13相配合锁紧固定于动力管道外表面，所述轨道外壳8内设有换能器线槽11，所述阵列超声导波换能器5通过所述换能器线槽11中的信号线与所述中高频导波超声仪3相连接。
8、优选的，所述监测点位14布置于动力管道直管段15的中部且远离动力管道弯头16、三通17和阀门18的位置，相邻两个监测点位14的间距为2～5m。
9、二、一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法
10、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，采用如上所述的在线监测系统，主要包括如下步骤：
11、s1，在动力系统运行之前，根据预设的监测点位，将阵列超声导波换能器通过机械装置安装于动力管道外表面；
12、s2，监测和控制界面通过控制系统使中高频导波超声仪将激发电信号传输给阵列导波换能器，并由所述阵列超声导波换能器将所述激发电信号转变为对应的声波信号在动力管道中传播；
13、s3，通过所述阵列超声导波换能器实时接收动力管道中的回波信号，并将所述回波信号转变为对应的回波电信号；
14、s4，信号处理系统对所述回波电信号进行过滤并提取有效信号，然后对有效信号进行处理和计算，采用相位-位置-速度-厚度的信号处理方式，得出管道位置-剩余壁厚曲线；
15、s5，监测和控制界面根据所述管道位置-剩余壁厚曲线，对监测区域内的动力管道壁厚进行在线监测，并根据设定的阈值进行报警提示。
16、优选的，在步骤s1中，所述阵列超声导波换能器发出的声波信号通过角度楔块传递至动力管道中，所述角度楔块的形状和阵列超声导波换能器的初始频率与所述动力管道的规格尺寸相适配。
17、优选的，在步骤s2中，所述监测和控制界面控制所述阵列导波换能器发出不同模态、不同频率参数的声波信号，。
18、优选的，在步骤s3中，所述声波信号在动力管道中传播遇到缺陷时会发生反射、折射和衍射现象，形成不同幅值和相位的回波信号。
19、优选的，在步骤s4中，所述对有效信号进行处理和计算，具体包括如下步骤：
20、s11，根据回波信号的幅值和相位，通过信号处理系统中预输入的公式，求解动力管道中缺陷的位置和回波信号在此处的实际波速；
21、s12，将所述实际波速代入预设的超声导波速度-厚度关系曲线中，确定动力管道缺陷位置的剩余壁厚，得出管道位置-剩余壁厚曲线；
22、s13，信号处理系统将所述管道位置-剩余壁厚曲线发送至监测和控制界面。
23、优选的，在步骤s5中，所述监测和控制界面设有监测数据的存储、回放功能，用于对动力管道壁厚进行安全监督和有效评估。
24、本专利技术与现有技术相比具有以下主要的优点：
25、1、本专利技术提出的船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，即可实现对动力管道进行腐蚀实时在线监测，又可对管道的腐蚀趋势、腐蚀规律和使用寿命进行预测分析，能够为船舶动力系统的安全运行及维修检测等提供重要支撑，该系统采用的阵列导波换能器，具有覆盖范围广、监测灵敏度高、可操作性强等优点；采用相位-位置-速度-厚度的信号处理方式，可优化监测结果，能够实现管道不同位置剩余壁厚的实时监测；
26、2、本专利技术提出的船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，采用阵列导波换能器激励的超声导波对管道壁厚进行检查，采用特殊的信号处理方式对回波信号进行处理，根据导波模态计算出速度-厚度曲线，通过计算处理得出管道的位置-厚度分布，实现对动力管道腐蚀实时监测，可极大的提高检测效率，且单次可对管道4～10m范围内的全部区域进行腐蚀监测，不会造成严重腐蚀区域漏检，相对于常规超声检测有了全面提升；
27、3、本专利技术可用于壁厚在5～24mm的船用动力管道壁厚减薄在线监测，可根据管道的布置情况选取合适的测试点对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，包括监测和控制界面(1)、控制系统(2)、中高频导波超声仪(3)、信号处理系统(4)、阵列超声导波换能器(5)和机械装置(6)，所述阵列超声导波换能器(5)通过机械装置(6)安装于动力管道外表面构成监测点位(14)，所述中高频导波超声仪(3)与阵列超声导波换能器(5)相连接以进行导波信号的发送和接收，所述信号处理系统(4)的输入端与所述中高频导波超声仪(3)相连接以获取中高频导波超声仪(3)接收的导波信号并进行计算处理，所述监测和控制界面(1)的输入端与所述信号处理系统(4)的输出端相连接以显示信号处理系统(4)计算处理得到的管道位置-壁厚曲线，所述监测和控制界面(1)的输出端通过控制系统(2)与所述中高频导波超声仪(3)相连接以对中高频导波超声仪(3)的参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，所述机械装置(6)包括隔声板(7)、轨道外壳(8)、换能器安装槽(9)、角度楔块(10)、换能器线槽(11)、锁扣(12)和活动轴承(13)，所述阵列超声导波换能器(5)安装
3.根据权利要求2所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，所述阵列超声导波换能器(5)外圈通过轨道外壳(8)与锁扣(12)和活动轴承(13)相配合锁紧固定于动力管道外表面，所述轨道外壳(8)内设有换能器线槽(11)，所述阵列超声导波换能器(5)通过所述换能器线槽(11)中的信号线与所述中高频导波超声仪(3)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，所述监测点位(14)布置于动力管道直管段(15)的中部且远离动力管道弯头(16)、三通(17)和阀门(18)的位置，相邻两个监测点位(14)的间距为2～5m。
5.一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，采用如权利要求1至4中任意一项所述的在线监测系统，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，其特征在于步骤S1中，所述阵列超声导波换能器发出的声波信号通过角度楔块传递至动力管道中，所述角度楔块的形状和阵列超声导波换能器的初始频率与所述动力管道的规格尺寸相适配。
7.根据权利要求5所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，其特征在于步骤S2中，所述监测和控制界面控制所述阵列导波换能器发出不同模态、不同频率参数的声波信号，。
8.根据权利要求5所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，其特征在于步骤S3中，所述声波信号在动力管道中传播遇到缺陷时会发生反射、折射和衍射现象，形成不同幅值和相位的回波信号。
9.根据权利要求5所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，其特征在于步骤S4中，所述对有效信号进行处理和计算，具体包括如下步骤：
10.根据权利要求5所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测方法，其特征在于步骤S5中，所述监测和控制界面设有监测数据的存储、回放功能，用于对动力管道壁厚进行安全监督和有效评估。
...【技术特征摘要】
1.一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，包括监测和控制界面(1)、控制系统(2)、中高频导波超声仪(3)、信号处理系统(4)、阵列超声导波换能器(5)和机械装置(6)，所述阵列超声导波换能器(5)通过机械装置(6)安装于动力管道外表面构成监测点位(14)，所述中高频导波超声仪(3)与阵列超声导波换能器(5)相连接以进行导波信号的发送和接收，所述信号处理系统(4)的输入端与所述中高频导波超声仪(3)相连接以获取中高频导波超声仪(3)接收的导波信号并进行计算处理，所述监测和控制界面(1)的输入端与所述信号处理系统(4)的输出端相连接以显示信号处理系统(4)计算处理得到的管道位置-壁厚曲线，所述监测和控制界面(1)的输出端通过控制系统(2)与所述中高频导波超声仪(3)相连接以对中高频导波超声仪(3)的参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，所述机械装置(6)包括隔声板(7)、轨道外壳(8)、换能器安装槽(9)、角度楔块(10)、换能器线槽(11)、锁扣(12)和活动轴承(13)，所述阵列超声导波换能器(5)安装于沿动力管道外表面圆周均匀布置的换能器安装槽(9)中，所述换能器安装槽(9)靠近动力管道的一侧均设有角度楔块(10)，且所述换能器安装槽(9)之间均设有隔声板(7)进行声束隔离。
3.根据权利要求2所述的一种船用动力管道壁厚减薄在线监测系统，其特征在于，所述阵列超声导波换能器(5)外圈通过轨道外壳(8)与锁扣(12)和活动轴承(13)相配合锁紧固定于动力管道外表面，所述轨道外壳(8)内设有换能器线槽(11)，所述阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨继行，杜为安，林韩清，郭志钒，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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