一種基於γ射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置的製作方法

2023-06-26 21:29:41 3

專利名稱：一種基於γ射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於射線檢測技術領域，涉及一種基於Y射源的小管徑金屬管內異物射 線無損檢測裝置，尤其適應大型電站鍋爐過熱器管、再熱器管、水冷壁管和省煤器管管內異 物的檢測。
背景技術：
隨著電力工業的發展，超(超)臨界機組已成為當今火力發電行業的主力機組。大 型超(超)臨界機組在近幾年已從600麗機組到1000麗機組在全球廣泛使用。
電站鍋爐是電廠的三大主要設備之一，在過熱器管、再熱器管、水冷壁管和省煤器 管(電廠通常簡稱為"四管")的安裝、檢修過程中，可能會殘留一些焊條頭、焊渣、零部件、 小石塊等異物在管內。在超(超)臨界直流鍋爐中，有兩個原因可能致使鍋爐"四管"管 內存在異物。 一是由於超臨界直流鍋爐在運行中蒸汽參數高，管道內常常出現由於高溫氧 化而形成氧化皮脫落甚至堵塞管道的現象；二是由於超臨界直流鍋爐檢修時異物殘留在管 內。由於超臨界直流鍋爐管徑比亞臨界的管徑小，尤其是超臨界機組管內氧化皮堵塞管道 情況嚴重時，會導致鍋爐爆管，引起重大的安全事故和經濟損失。 因此，在鍋爐停機檢修時及時檢測出管內異物，尤其是檢測超臨界機組管內氧化 皮的堆積情況顯得極為重要。管內異物的檢測工作可以為及時更換堵塞管道提供依據，從 而減少因異物堵塞管道引發鍋爐爆管事故的發生，避免機組非計劃停機造成的重大經濟損 失。 當前生產現場普遍採用的管內異物檢測方法有x射線拍片檢測和割管內窺鏡檢 測。其中，x射線拍片檢測是利用x射線對各種物質的穿透力，檢驗物質內部缺陷的一種方 法。利用x射線進行"四管"管內異物檢測時存在許多缺點，一方面是由於鍋爐"四管"管 徑透照厚度小，另一方面是由於鍋爐"四管"的透照厚度差變化大。而且該方法存在曝光量 大，洗片時間長，費用高，對人體傷害大，工作環境要求高。而採用割管內窺鏡檢測方法需要 將可能存在異物的管道割開，檢測結束後需配合水壓試驗等安全檢測，該方法操作麻煩，檢 測周期長，人力物力耗費大。 鑑於現有檢測鍋爐"四管"管內異物的技術都存在各項的缺陷和不足，因此開發一
種能夠方便、快捷、準確、安全的鍋爐"四管"管內檢測裝置顯得極為重要和迫切。
發明內密 本發明的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種基於Y射源的小管 徑管內異物射線無損檢測裝置。該無損檢測裝置實現了對管內異物形狀，尤其是氧化皮堆 積厚度進行準確判斷。本發明通過如下技術方案實現 —種基於Y射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置，包括Y射線源、防護 罩、陣列探測器、信號轉換器和固定支架，該裝置還包括Y射線控制器和圖像處理系統，陣 列探測器的射線接收面與Y射線源的中心射線相垂直；陣列探測器將檢測到的信號通過
3信號轉換器轉換為電信號後，傳輸給圖像處理系統，圖像處理系統檢測出圖像並將處理後 的圖像進行顯示；Y射線控制器與Y射線源相連接，用於控制Y射線源發射Y射線；Y 射線源置於防護罩內，Y射線源為Se-75輻射源。 作為上述裝置的優選方案，所述陣列探測器包括碘化鍶陣列和光電元件陣列以及 位於該兩陣列之間的濾光片。 作為上述裝置的優選方案，所述光電元件陣列為光電倍增管陣列、CCD元件陣列或 光敏二極體陣列。 作為上述裝置的優選方案，所述圖像處理系統為具有圖像處理、模式識別和圖像 校正處理功能的計算機。 作為上述裝置的優選方案，所述異物包括超臨界或超超臨界鍋爐中小管徑金屬管 內的氧化皮。 作為上述裝置的優選方案，所述小管徑金屬管包括電站鍋爐中的過熱器管、再熱 器管、水冷壁管或省煤器管。 作為上述裝置的優選方案，所述Y射線控制器包括可編程序控制器和文本顯示 器。 作為上述裝置的優選方案，所述防護罩由固定支架支撐。 本發明的陣列探測器可以為碘化鍶陣列和光元件陣列以及該兩陣列間的濾光片 構成的閃爍體陣列；光電元件陣列可採用光電備增管陣列或CCD(電子耦合器件)元件陣列 或光敏二極體陣列；Y射線控制器可採用現有的全自動、智能化的自動控制裝置，省去繁 雜的人工控制過程，減低勞動強度，提高曝光時間精度，減少工作人員的受輻照劑量；圖像 處理系統採用一臺以計算機技術為基礎，具有圖像處理、模式識別、圖像校正處理等功能模 塊構成的設備。 採用這樣的結構後，在檢測時，由Y射線控制器控制Y射線源發射Y射線，Y射 線穿過被測管段，Y射線強度發生一定的衰減量，而與硒輻射源的中心射線相垂直的由碘 化鍶構成的閃爍體陣列對硒輻射源發射的Y射線強度較為敏感。當管段中存在異物時，該 管段的衰減量會比沒有存在異物管段大，通過閃爍體陣列探測器可以檢測的被檢管段對輻 射源衰減量的差異，與閃爍體並置的光電元件陣列可將閃爍體陣列輸出的光信號轉換為電 信號，進而可通過計算機處理相關信號並將檢測圖像顯示出來。兩陣列間(碘化鍶陣列和 光元件陣列)的濾光片的存在，消除了雜散光對光電元件的幹擾，為後續圖像處理和模式 識別以便做出精確判斷提供了必備的前提條件，使其能在紛雜的被測管段中將異物有效分 辨出來。同時，也由於發射源的針對性強，從而提高了照射圖像質量和減低了整個裝置製造 和使用的成本。 總的來說，本發明與現有技術相比，具有如下優點和效果 第一，檢測方便、快捷、準確。採用Se-75 Y射線源，其鋼鐵檢測厚度為4-40mm，特 別適合小管徑金屬管道無損檢測，且設備重量輕便(約15kg)、小巧； 第二，實時顯示。採用陣列探測器，並將其光信號轉換為電信號，採用基於計算機
基礎的圖像處理系統，實在實時顯示檢測圖像，避免拍片帶來的各種不便； 第三，信號可以儲存和遠傳。採用光電轉換和接口技術，將拍攝信號進行轉換和遠
傳至計算機，實現了顯示與儲存。
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下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的具體實施作進一步詳細說明，但本發明 的實施並不限於此。


圖1是實施方式中基於Y射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，防護罩2內的Y射線源l為Se-75輻射源，它由固定支架10固定， Y射線源的中心射線與裝有異物4的被測管道3的另一側的陣列探測器5相垂直。陣列探 測器5為碘化鍶陣列6、作為光電元件陣列8的光電倍增管陣列以及濾光片7構成。信號轉 接器9與圖像處理系統12相連接，圖像處理系統12是一臺以筆記本電腦為基礎，內置有圖 像處理、模式識別、圖像校正處理等相應的功能模塊的設備。Y射線源1與Y射線控制器 ll相連接，Y射線控制器11可以採用現有全自動、智能化的自動控制裝置，採用全中文顯 示操作指令和故障提示。
本實施方式中，Y射線源1具體參數如下 屏蔽形式"S"通道； 設計源強(TBq) :3.7(100ci); 最大洩漏量《2msv/h ; 屏蔽材料貧鈾8kg ; 重量13kg; 控制部件長度10M;重量10kg; 輸源管長度2. 1MX 3 ;重量2. 3kg ; 透照厚度鋼鐵4-40mm ;
放射源Se-75 ; Y射線穿透物質後的強度隨穿過距離呈指數衰減，其衰減規律為 /(凡￡) = /。(￡)/^(，其中I(R，E)為R深度處、能量為E的Y射線光子強度IO(E)為入
射Y射線光子的強度，對於一般實際應用入射Y射線都具有能譜分布，為了與後面計算公 式單位統一，這裡取Y射線光子的強度單位為個/(MeV，cm2) ; y為光子線衰減係數，光 子的衰減可認為是各種導致光子狀態(能量、方向等)的相互事件的機率和。
實施方式中，被測管道3使用管徑50mm，壁厚8mm的小管徑管。
檢測時，只需將Y射線源1通過固定支架10固定在被測管道3—側，並在另一側 放置與中心射線相垂直的陣列探測器5，此時，通過Y射線控制器ll控制Y射線源l發 射Y射線，硒輻射源發出的Y射線經過防護罩2的屏蔽窗口準直後沿水平方向穿透被測 管道3前壁、管內異物4、被測管道3後壁，然後經陣列探測器5上的準直孔打到碘化鍶陣 列6上，使其發光，該光經過濾光片7處理後被光電倍增管陣列接收並轉換為電信號輸出。 Y射線穿過不同的被測管道4是產生相對應的衰減，因而碘化鍶的發光也出現相應的強弱 變化，最後光電倍增管陣列同步輸出對應的模擬電信號，這些模擬電信號通過信號轉接器9 將其放大後轉換成數位訊號輸送入圖像處理系統12，經其生成被測管道3的圖像。如果被 測管道3中存在異物4，則被測檢測後經過處理生成的圖像13即能顯示出異物4的形狀。
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其檢測步驟如下 (1)通過固定支架10將Y射線源1和陣列探測器5固定在被檢測管3兩側； (2)由Y射線源1發射Y射線，穿過被檢測管道3，由陣列探測器5接收射線，通
過信號轉換器9將光信號轉換為電子信號並將其輸送到圖像處理系統12 ; (3)通過圖像處理系統12進行圖像檢測和數據處理，改善圖像質量後進行圖像顯
示和數據保存。
權利要求
一種基於γ射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置，包括γ射線源(1)、防護罩(2)、陣列探測器(5)、信號轉換器(9)和固定支架(10)，其特徵在於還包括γ射線控制器(11)和圖像處理系統(12)，陣列探測器(5)的射線接收面與γ射線源(1)的中心射線相垂直；陣列探測器(5)將檢測到的信號通過信號轉換器(9)轉換為電信號後，傳輸給圖像處理系統(12)，圖像處理系統(12)檢測出圖像並將處理後的圖像進行顯示；γ射線控制器(11)與γ射線源(1)相連接，用於控制γ射線源(1)發射γ射線；γ射線源(1)置於防護罩(2)內，γ射線源(1)為Se-75輻射源。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵是所述陣列探測器(5)包括碘化鍶陣列(6)和 光電元件陣列(8)以及位於該兩陣列之間的濾光片(7)。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵是所述光電元件陣列(8)為光電倍增管陣列、 CCD元件陣列或光敏二極體陣列。
4. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵是所述圖像處理系統(12)為具有圖像處理、模 式識別和圖像校正處理功能的計算機。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵是所述異物包括超臨界或超超臨界鍋爐中小管 徑金屬管內的氧化皮。
6. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵是所述小管徑金屬管包括電站鍋爐中的過熱器 管、再熱器管、水冷壁管或省煤器管。
7. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵是所述Y射線控制器(11)包括可編程序控制 器和文本顯示器。
8. 根據權利要求1 7任一項所述的裝置，其特徵是防護罩(2)由固定支架(10)支撐。
全文摘要
本發明涉及一種基於γ射源的小管徑金屬管內異物射線無損檢測裝置，包括γ射線源、防護罩、陣列探測器、信號轉換器、固定支架、γ射線控制器和圖像處理系統，其中，γ射線源為Se-75輻射源，陣列探測器為碘化鍶陣列和光元件陣列以及該兩陣列間的濾光片構成的閃爍體陣列，由γ射線源發射γ射線，穿過被檢測管道，由陣列探測器接收射線，通過信號轉換器將光信號轉換為電子信號並將其輸送到圖像處理系統，最後進行顯示。本發明裝置能方便、快捷、準確地實現小管徑金屬管內異物檢測；採用實時顯示技術，避免了以往拍片技術帶來的各種不便；採用基於計算機圖像處理技術，圖像顯示直觀，且數據可以遠傳和存儲。
文檔編號G01N23/04GK101769881SQ201010019499
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者劉定平, 周其貴, 林俊濱, 胡劍琛, 艾志虎, 鄭錦溪, 陳茂培, 陳釗 申請人:華南理工大學;廣東拓奇電力技術發展有限公司