直流工業(yè)X射線探傷機(jī)研制和應(yīng)用

李克忠 宋永貴（大慶油田三維工程檢測(cè)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶163411）

直流工業(yè)X射線探傷機(jī)研制和應(yīng)用

李克忠 宋永貴（大慶油田三維工程檢測(cè)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶163411）

油田地面工程建設(shè)野外施工現(xiàn)場(chǎng)的電源常常不穩(wěn)定和沒(méi)有電源，X射線探傷機(jī)無(wú)法正常工作。該新型設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于油田內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)底片評(píng)定結(jié)果符合國(guó)家相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

新型直流工業(yè)X射線探傷機(jī)；兼容性；工作性能穩(wěn)定；零油耗

前言

目前X射線無(wú)損探傷機(jī)在長(zhǎng)輸管道和儲(chǔ)罐檢測(cè)野外作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電源或采用臨時(shí)供電設(shè)施供電。使用臨時(shí)供電設(shè)施，經(jīng)常與電焊機(jī)等大功率用電器共用，受大功率用電器影響，臨時(shí)供電設(shè)施電壓、電流波動(dòng)很大，檢測(cè)設(shè)備常常無(wú)法正常運(yùn)行；現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電源時(shí)使用發(fā)電機(jī)，隨著檢測(cè)工位變化，發(fā)電機(jī)需要頻繁搬運(yùn)，這樣增加了員工勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了工效、同時(shí)也消耗大量汽油。

一、直流工業(yè)X射線探傷機(jī)工作原理及主要研究?jī)?nèi)容

1.直流工業(yè)X射線探傷裝置組成：由控制器、X射線發(fā)生器、充電器和蓄電池組成。

控制器原理：蓄電池組（DC120）為控制器提供電源，由BOOST升壓將DC120V直流電壓升高至190V至230V，經(jīng)電容濾波后變成平滑的直流電壓，該電壓經(jīng)主逆變模塊器件變換成頻率可調(diào)的脈沖電壓，之后送給X射線發(fā)生器內(nèi)的升壓變壓器，再經(jīng)升壓變壓器升壓至幾十到幾百萬(wàn)高壓后，加在X射線管兩端，產(chǎn)生X射線。

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：

供電電壓：DC120V

額定管電流：DC 4.5-5mA

輸出脈寬：1.1-1.2ms

輸出周期：4.5-8.5ms

功率：0.72-1.32kw（XXGZ-2505型）

穿透力：40mm D≥3.0（對(duì)A3鋼XXG-2505型）

控制器主要包括電流調(diào)解單元、電壓調(diào)節(jié)單元、中央控制單元。

a.電流（mA）調(diào)節(jié)單元，通過(guò)毫安給定（基準(zhǔn)電流）與來(lái)自X射線發(fā)生器毫安反饋比較輸出直流電，直流電經(jīng)壓控振蕩器振蕩產(chǎn)生矩形脈沖，再經(jīng)整形、放大、變壓器耦合輸出可以隨X射線管燈絲電壓的變化的觸發(fā)脈沖，觸發(fā)斬波器主、輔可控硅的導(dǎo)通，從而可以控制主回路電流變化。

b.電壓（KV）調(diào)節(jié)單元，通過(guò)電壓給定與電壓反饋比較，和來(lái)自電源的同步電壓，產(chǎn)生移相觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖調(diào)解，控制半控橋模塊導(dǎo)通角，從而可以連續(xù)改變輸出電壓，以適應(yīng)不同厚度鋼材料的拍片要求。

c.中央控制器（CPU）單元采用89C52單片機(jī)作為中央處理器，接口片選用功率集成電路驅(qū)動(dòng)模塊TLP250，TLP250是帶光電隔離的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片，可直接驅(qū)動(dòng)小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，包括小型直流繼電器。新研制設(shè)備為了保護(hù)控制器和X射線發(fā)生器在過(guò)溫，過(guò)電流，過(guò)脈沖電壓等非正常情況電路器件不被燒壞，設(shè)有溫度保護(hù)電路、電流保護(hù)電路、過(guò)電壓保護(hù)電路，當(dāng)任意數(shù)值超出范圍，機(jī)器都會(huì)停止工作，同時(shí)顯示故障代碼，這樣，既有利保護(hù)機(jī)器，又方便設(shè)備維修。

2.智能化充電器研制

目前鉛酸蓄電池存在使用壽命較短及充電能力不足這兩大問(wèn)題。系統(tǒng)儲(chǔ)能元件鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命約三年，但由于充電方式、存儲(chǔ)方式以及人為等諸多因素的影響導(dǎo)致其使用壽命過(guò)短，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)我們研制了智能化充電器，可以有效的解決諸類問(wèn)題。

充電裝置的電路原理：市電輸入經(jīng)橋式整流、濾波后形成直流電壓，經(jīng)IC11穩(wěn)壓器輸出，分別進(jìn)入十個(gè)充電回路通道，為電池組充電。中央處理器（IC）負(fù)責(zé)對(duì)十路充電回路管理、監(jiān)控。采用IC實(shí)現(xiàn)對(duì)閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池智能化充電管理，可以延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

二、技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)

創(chuàng)新特點(diǎn)一：直流控制器主要是電源回路和主回路設(shè)計(jì)，該技術(shù)采用大功率BOOST升壓方式，將DC120V直流電壓升高至190V至230V交流電，經(jīng)電容濾波后變成平滑的直流電壓，該升壓技術(shù)已獲得國(guó)家專利。

創(chuàng)新特點(diǎn)二：控制器具有良好兼容性。考慮現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)有多種X射線機(jī)型工作，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、運(yùn)輸、操作等諸多因素影響，控制器故障率比較高。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)任何一型號(hào)國(guó)產(chǎn)便攜機(jī)X射線探傷機(jī)控制器出現(xiàn)故障，該新型控制器可以臨時(shí)替換，而不影響繼續(xù)檢測(cè)，這樣就大大降低檢測(cè)成本及勞動(dòng)強(qiáng)度。完成控制器良好兼容性，主要是在控制器增設(shè)電壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，該技術(shù)已獲得國(guó)家專利。

三、新設(shè)備應(yīng)用與推廣

2013年新型直流X射線探傷機(jī)研制8臺(tái)，2014年技改20臺(tái)套。這些設(shè)備已經(jīng)在大慶油田內(nèi)外產(chǎn)能建設(shè)得到廣泛推廣，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該新型設(shè)備先后在西三線西段四標(biāo)段、油田肇292、肇421區(qū)塊集輸油供注水及配電系統(tǒng)工程、油田杏三-四區(qū)東部三元復(fù)合驅(qū)、聚中312注入站高濃度水處理站等工程中成功應(yīng)用，共完成焊縫檢測(cè)23820道，曝光底片56550張，節(jié)約汽油約12000余升，較以往累計(jì)增加效益252萬(wàn)元。

四、結(jié)語(yǔ)

直流X射線探傷機(jī)特點(diǎn)：第一零油耗，采用直流供電，設(shè)備不受外界電網(wǎng)（發(fā)電機(jī)）影響，工作性能提高，故障率大幅度降低。高能耗、高成本是企業(yè)經(jīng)營(yíng)主要問(wèn)題，降低成本是首選。第二良好的兼容性。這樣可以減少生產(chǎn)過(guò)程成本，不會(huì)應(yīng)為野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，因設(shè)備故障引起停工檢測(cè)。新設(shè)備已經(jīng)在油田部分工程施工應(yīng)用，給企業(yè)帶來(lái)良好效益，下步計(jì)劃分步推廣，為企業(yè)帶來(lái)更大效益。

［1］王川.電源技術(shù).重慶大學(xué)出社版.

［2］余長(zhǎng)江，王吉先，鄭西振.射線又探傷裝置.機(jī)械工業(yè)出版社.

［3］潘新民.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).電子工業(yè)出版社.