涡流探伤设备的原理和维护概要.doc

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1、涡流探伤设备的原理和维护  2007-09-03  技术分类：动力技术  资讯内容：        摘要 结合宝钢热札厂采用SmartSCAN涡流探伤设备对乳辊表面进行探伤的使用情况，简介美国ASKO公司生产的SmartSCAN涡流探伤设备的工作原理、主要故障和解决方法。    关键词 涡流探伤 轧辊表面缺陷 探测精度    中图分类号 TH878+.3 文献标识码 B    宝钢热轧厂装备有多台美国ASKO公司生产的SmartSCAN涡流探伤仪，涡流探伤仪属于专业性很强的精密检测设备，许多有关使用和维护的关键技术资料外方未提供，给涡流探伤仪的正常使用和故障排除带来很大的困难。一

2、、涡流检测原理    1.涡流检测的原理   在涡流检测中，通常用探头线圈产生激励磁场，计算通过探头线圈的正弦电流ip为：       ip=Imsin(ωt)       (1)      式中Im—正弦电流幅值    该正弦电流所产生的磁通量φP也按正弦规律变化，令相对于Im的磁通量为φm，则正弦电流产生的磁通量φP，按下式计算：       φP=φmsin(ωt)     (2)    将探头线圈靠近导体材料（如轧辊）时，在导体中感应出涡流，涡流磁场总是阻碍激励磁场的变化。有导体存在时，探头线圈中的总磁通量φE为：       φE=φP－φs       (3)    

3、   式中φE——探头线圈中的总磁通量               φs——涡流的磁通量    如果检测时保持φP不变，则由于材料性质引起的涡流变化，会导致线圈总磁通量φE的变化。所以，涡流检测实质上就是对探头线圈阻抗的变化量的测量。通过检测探头线圈阻抗的变化，就可以检验导体材料的材质和完整性。    2.探头线圈的等效电路和阻抗平面图    当涡流线圈导线的电阻不能忽略时，其等效电路是一个由线圈电感和电阻串联的电路，其中电阻由线圈中导线电阻和电缆线电阻组成。总阻抗为：       Z=Ro+jωLo         (4)       式中Z——涡流线圈总阻抗         

4、     Ro——线圈电阻            ωLo——线圈电抗    图1所示用直角坐标平面显示探头线圈的阻抗，横坐标表示阻抗的实数分量，即电阻分量；纵坐标表示阻抗的虚数分量，即电抗分量。此矢量图被称为阻抗平面图，它是涡流检测中常用的重要工具。图中阻抗矢量的端点Po称为“工作点”。     如果将探头线圈接近导体材料，由于电磁感应现象和涡流磁场的作用，使探头线圈的阻抗发生变化，阻抗矢量的端点产生移动，例如从Po移到P1。如果导体材料有缺陷或材质差异改变了涡流的状况，则阻抗矢量的端点又会在P1点的基点上产生变化。    通过接近导体材料后探头线圈等效电路的分析，可以得到上述阻

5、抗变化的基本规律，再通过一系列的电路来实现利用涡流检测轧辊表面缺陷的目的。二、SmartSCAN涡流探伤仪的工作原理    SmartSCAN是利用涡流技术探测轧辊表面缺陷、裂纹、软点和磁性的探测系统，主要由传感头（探头组件）、定位器（传动、驱动机构）、智能接口和数字控制站构成。整套系统的电气原理见图2。    1.探头    探头包括用来探测裂纹和软点缺陷的涡流线圈、用来探测磁性的磁性传感器和使探头以指定距离定位在轧辊表面的间隙传感器。当SmartSCAN进行轧辊检测时，探头被定位在离轧辊表面0.04英寸（1MM）处。探头内的涡流线圈通过智能接口中的“OSC/DET”，插件板产

6、生电磁波，利用间隙感应信息可以探测偏心率和测量轧辊外形（外形检查）。    2.定位器    探头固定在Smart定位器的末端，Smart定位器包含一个通过步进驱动器连接到机械传动丝杠上的受控步进马达。它用来精确定位探头，使其达到非常准确的效果。当轧辊检测进行时，Smart定位器向前移动探头到离轧辊表面0.04英寸的位置。在轧辊检测期间，间隙被不断地监测和校正，使其正确维持在0.04英寸。当轧辊检测结束或中断时，探头以最快的速度返回Smart定位器中。标准的机械传动装置有24英寸（61cm）的行程，因此SmartSCAN能扫描直径在48英寸（122cm）范围内的轧辊。     3

7、.智能接口    (1)智能接口的硬件组成    高速通讯处理器（HSCP）—这块电路板作为与SmartSCAN数控台连接的光纤接口并控制Smart定位器，此外它还将来自VARFLT电路板已滤波的模拟缺陷信号转换成数字信号。在HSCP和VARFLT电路板之间有一组电缆线，它用于两板之间的信息交换。    可变滤波板（VARFLT）—这块板接收OSC/DET电路板上未处理的缺陷信号，并用软件配置的低通和带通滤波器去识别裂纹和软点响应信号。这时可以调整“S”Spall，“Fe”Spa