直流工业X射线探伤机研制和应用

李克忠 宋永贵（大庆油田三维工程检测有限责任公司，黑龙江大庆163411）

直流工业X射线探伤机研制和应用

李克忠 宋永贵（大庆油田三维工程检测有限责任公司，黑龙江大庆163411）

油田地面工程建设野外施工现场的电源常常不稳定和没有电源，X射线探伤机无法正常工作。该新型设备已经应用于油田内外现场检测，检测底片评定结果符合国家相关检测标准。

新型直流工业X射线探伤机；兼容性；工作性能稳定；零油耗

前言

目前X射线无损探伤机在长输管道和储罐检测野外作业时，现场无电源或采用临时供电设施供电。使用临时供电设施，经常与电焊机等大功率用电器共用，受大功率用电器影响，临时供电设施电压、电流波动很大，检测设备常常无法正常运行；现场无电源时使用发电机，随着检测工位变化，发电机需要频繁搬运，这样增加了员工劳动强度、降低了工效、同时也消耗大量汽油。

一、直流工业X射线探伤机工作原理及主要研究内容

1.直流工业X射线探伤装置组成：由控制器、X射线发生器、充电器和蓄电池组成。

控制器原理：蓄电池组（DC120）为控制器提供电源，由BOOST升压将DC120V直流电压升高至190V至230V，经电容滤波后变成平滑的直流电压，该电压经主逆变模块器件变换成频率可调的脉冲电压，之后送给X射线发生器内的升压变压器，再经升压变压器升压至几十到几百万高压后，加在X射线管两端，产生X射线。

主要技术经济指标：

供电电压：DC120V

额定管电流：DC 4.5-5mA

输出脉宽：1.1-1.2ms

输出周期：4.5-8.5ms

功率：0.72-1.32kw（XXGZ-2505型）

穿透力：40mm D≥3.0（对A3钢XXG-2505型）

控制器主要包括电流调解单元、电压调节单元、中央控制单元。

a.电流（mA）调节单元，通过毫安给定（基准电流）与来自X射线发生器毫安反馈比较输出直流电，直流电经压控振荡器振荡产生矩形脉冲，再经整形、放大、变压器耦合输出可以随X射线管灯丝电压的变化的触发脉冲，触发斩波器主、辅可控硅的导通，从而可以控制主回路电流变化。

b.电压（KV）调节单元，通过电压给定与电压反馈比较，和来自电源的同步电压，产生移相触发脉冲，经脉冲调解，控制半控桥模块导通角，从而可以连续改变输出电压，以适应不同厚度钢材料的拍片要求。

c.中央控制器（CPU）单元采用89C52单片机作为中央处理器，接口片选用功率集成电路驱动模块TLP250，TLP250是带光电隔离的MOSFET驱动芯片，可直接驱动小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，包括小型直流继电器。新研制设备为了保护控制器和X射线发生器在过温，过电流，过脉冲电压等非正常情况电路器件不被烧坏，设有温度保护电路、电流保护电路、过电压保护电路，当任意数值超出范围，机器都会停止工作，同时显示故障代码，这样，既有利保护机器，又方便设备维修。

2.智能化充电器研制

目前铅酸蓄电池存在使用寿命较短及充电能力不足这两大问题。系统储能元件铅酸蓄电池设计寿命约三年，但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短，结合现有的技术我们研制了智能化充电器，可以有效的解决诸类问题。

充电装置的电路原理：市电输入经桥式整流、滤波后形成直流电压，经IC11稳压器输出，分别进入十个充电回路通道，为电池组充电。中央处理器（IC）负责对十路充电回路管理、监控。采用IC实现对阀控免维护铅酸蓄电池智能化充电管理，可以延长蓄电池使用寿命。

二、技术创新特点

创新特点一：直流控制器主要是电源回路和主回路设计，该技术采用大功率BOOST升压方式，将DC120V直流电压升高至190V至230V交流电，经电容滤波后变成平滑的直流电压，该升压技术已获得国家专利。

创新特点二：控制器具有良好兼容性。考虑现场施工时有多种X射线机型工作，受现场环境、运输、操作等诸多因素影响，控制器故障率比较高。当现场任何一型号国产便携机X射线探伤机控制器出现故障，该新型控制器可以临时替换，而不影响继续检测，这样就大大降低检测成本及劳动强度。完成控制器良好兼容性，主要是在控制器增设电压自动转换电路，该技术已获得国家专利。

三、新设备应用与推广

2013年新型直流X射线探伤机研制8台，2014年技改20台套。这些设备已经在大庆油田内外产能建设得到广泛推广，其经济效益和社会效益非常显著。据统计，该新型设备先后在西三线西段四标段、油田肇292、肇421区块集输油供注水及配电系统工程、油田杏三-四区东部三元复合驱、聚中312注入站高浓度水处理站等工程中成功应用，共完成焊缝检测23820道，曝光底片56550张，节约汽油约12000余升，较以往累计增加效益252万元。

四、结语

直流X射线探伤机特点：第一零油耗，采用直流供电，设备不受外界电网（发电机）影响，工作性能提高，故障率大幅度降低。高能耗、高成本是企业经营主要问题，降低成本是首选。第二良好的兼容性。这样可以减少生产过程成本，不会应为野外现场作业时，因设备故障引起停工检测。新设备已经在油田部分工程施工应用，给企业带来良好效益，下步计划分步推广，为企业带来更大效益。

［1］王川.电源技术.重庆大学出社版.

［2］余长江，王吉先，郑西振.射线又探伤装置.机械工业出版社.

［3］潘新民.微型计算机控制技术.电子工业出版社.