CN102798668A - 用于管路检查的设备和管路检查的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于管路检查的设备和管路检查的方法。一种用于管路检查的设备包括传感器单元，传感器单元具有用于检查管道壁的超声传感器阵列。传感器单元包括垫板，垫板具有意图在管道壁的附近运行或者以与管道壁接触的方式运行的外表面。传感器远离垫板的外表面而布置。该设备包括用于相对于本体的纵向轴线在第一径向位置和第二径向位置之间沿径向移动传感器单元的机构，以沿朝管道壁的方向定位垫板的外表面，以检查多直径管路。传感器单元形成4条式连结件的一部分，4条式连结件被弹簧偏置，以沿径向方向将传感器单元偏置在所述第一径向位置和第二径向位置上。

Description

用于管路检查的设备和管路检查的方法
技术领域
本公开涉及管路检查设备和管路检查的方法。
背景技术
使用通常被称为管路清管器的设备来执行管路的检查是已知的，管路清管器在管路的内部行进，以测量或检测管路的壁中的缺陷。这种设备可包括用于测量管路的壁厚度和/或用于检测管路的壁中的裂纹的超声传感器阵列。
传统上，超声传感器仅用于充满液体的管路中，其中，管路中的液体提供用于将超声波从超声传感器传送到管道壁的联接介质。
典型地，超声传感器安装在垫板(skid)上，垫板设计成例如在清管器执行通过管路的检查操作时在管道壁的附近运行或者以与管道壁接触的方式运行。传感器远离垫板的外表面而布置，以便保护传感器不受磨损，或者不受与管道壁接触而引起的其它损害。
传统的垫板由大体螺旋形的细长部件组成，该部件在成对的垫板杯(在垫板的任一端处有一个)之间布置成弓形构造。此构造用来在垫板的外表面和管道的内表面之间提供夹持力。
在沿着管路进行检查操作的期间，在传感器和管道壁之间保持大体恒定的离开距离是合乎需要的。但是，使用上面论述的种类的传统垫板(特别是在弯曲部中)，这不总是可行。
特别的问题在于，传统的垫板和垫板杯由厚的塑料部件组成。要求这些部件在通过弯曲部和其它管路特征时变形。但是，变形的模式很少是均匀的，这使得难以控制传统垫板将抵靠着管道壁而提供的夹持力。
为了解决这个问题，已知的是提供片簧，片簧在垫板上起作用，试图确保在通过弯曲部或管道直径变化部等时垫板抵靠着管道壁保持偏置。但是，该设计过程严重地依赖于反复试验，并且不能精确地对其建模。
发明内容
本公开提出一种管路设备，其克服或减轻上面的问题中的一个或多个，或者与用于使用超声传感器对管路进行管路内检查的传统垫板相关联的其它缺点或问题。
本公开提供一种用于管路检查的设备，该设备包括具有纵向轴线的本体以及与所述本体相关联的传感器单元，其中，传感器单元包括用于检查管道壁的超声传感器阵列，并且进一步包括垫板，垫板具有意图在管道壁的附近运行或者以与管道壁接触的方式运行的外表面，其中，所述传感器远离垫板的外表面而布置，并且其中，该设备包括用于偏置垫板的外表面使其与管道壁接触以及容许响应于管道直径的变化而在第一径向位置和第二径向位置之间移动传感器单元的机构。
在示例性实施例中，所述机构包括构造成沿径向方向偏置传感器单元的第一悬架部件和第二悬架部件，其中，所述第一悬架部件和所述第二悬架部件关于本体的纵向轴线沿轴向相对于彼此有所偏移。
在示例性实施例中，所述机构限定布置成容许在第一径向位置和第二径向位置之间移动传感器单元的连结件。
在示例性实施例中，传感器单元安装在托架上，所述托架安装在第一悬架部件和第二悬架部件之间，并且所述第一悬架部件和所述第二悬架部件布置成相对于本体的所述纵向轴线而枢转，以在第一径向位置和第二径向位置之间移动传感器单元。
提出的设备促进精确地对机构进行建模和维护，从而优化性能，以及提供改进的检查结果，特别是在弯曲部中以及接近焊缝、凹部和其它管路特征处。
本公开进一步提供一种用于对管路进行管路检查的方法，管路具有带有第一膛孔直径的第一区段和带有小于或大于第一膛孔直径的第二膛孔直径的第二区段，所述方法包括以下步骤：
提供用于对管路进行管路内检查的管路设备，所述设备包括传感器单元，传感器单元包括用于检查管路的壁的超声传感器阵列；以及以连续运行的方式发送设备通过管路的所述第一区段和所述第二区段，其中，在所述设备上的机构用来抵靠着第一区段的内表面而定位传感器单元，以及在膛孔直径在管路的所述第一区段和所述第二区段之间改变之后，自动地抵靠着第二区段的内表面而重新定位传感器单元。
在示例性实施例中，该机构构造成沿径向方向偏置传感器单元，并且其中，传感器单元被弹簧偏置，以在设备移动通过管路的期间，在所述第二膛孔直径大于所述第一膛孔直径的情况下，从第一径向位置移动到第二径向位置。
附图说明
结合在说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了一个或多个实施例，并且附图与描述一起阐明这些实施例。在图中：
图1是形成用于管路检查的设备的一部分的装置的示意性透视图；
图2是用于在图1的实施例中使用的传感器单元和托架的示意性透视图；
图3是图1和2中的托架的示意性透视图；
图4是类似于图1中的装置但包括多个传感器单元的装置的示意性透视图；以及
图5是显示了图4中显示的种类的、能够通过具有多个膛孔直径的管路而操作的装置的示意图。
具体实施方式
示例性实施例的以下描述参照了附图。在不同的图中的相同参考标号标识相同或类似的元件。以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。
在整个公开中对“一个示例性实施例”、“一个实施例”或其变型的参照表示与实施例结合起来描述的特定的特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因而，在整个公开的各处出现短语“在一个示例性实施例中”、“在一个实施例中”或其变型未必指示同一实施例。另外，特定的特征、结构或特性可按任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。
首先参照图1，大体在10处指示了用于对管路进行管路内检查的管路检查设备的一部分。
设备10包括具有中心本体12和纵向轴线X(如在图1中观察到的那样，从左到右延伸)的装置11。传感器单元14安装在所述本体12上。传感器单元14包括用于检查管道壁的成阵列的超声传感器16。
传感器单元14包括垫板18，垫板18具有在使用中意图在管道壁的附近运行或者以与管道壁接触的方式运行的外表面20。外表面20沿周向方向相对于纵向轴线X成弓形。传感器16还沿周向方向相对于纵向轴线X限定弓形的检查平面。检查平面远离垫板18的外表面而布置(例如在外表面20的径向内侧)，以保护传感器16不受磨损，或者不受与管道壁接触而引起的其它损害。
在检查阵列内的超声传感器16能定向成垂直于管道壁，以进行壁厚度评价，或者定向成与管道壁成角度，以便引起切变波，以及识别例如管路中的任何裂纹。
设备10包括弹簧加载式机构22，用于例如响应于膛孔直径的变化而容许相对于中心本体12的纵向轴线移动传感器单元14。
机构22构造成沿大体径向方向偏置传感器单元14，以便沿朝管道壁的方向偏置垫板18的外表面20。更具体而言，机构22构造成响应于管道直径的变化而在第一径向位置(例如用于在小直径膛孔中使用的缩回位置)和第二径向位置(例如用于在大直径膛孔中使用的扩张位置)之间移动传感器单元14。机构22构造成将传感器单元14定位在合适的径向位置(例如在所述第一径向位置和所述第二径向位置中间)处，这取决于设备10穿过其中的膛孔的大小。因此，设备10能用来检查多直径管路，或者跨过具有不同的直径的一定范围的管路而进行检查。
机构22包括构造成沿朝管道壁的方向(例如相对于纵向轴线X沿径向方向或沿向外方向)偏置传感器单元14的第一悬架部件24和第二悬架部件26。第一悬架部件24和第二悬架部件26关于中心本体12的纵向轴线沿轴向相对于彼此有所偏移。
第一悬架部件24和第二悬架部件26通过弹簧偏置式枢转连接件25连接到本体12上，以便构造成相对于中心本体12的所述纵向轴线而枢转。悬架部件24、26朝所述第二径向位置(即相对于本体12的扩张位置)偏置。因此，悬架部件24、26充当能够相对于装置11的中心本体12移动的弹簧偏置式支柱或臂，以将传感器单元14定位在管道壁的附近。
在各个悬架部件24、26的端部处提供滚子27，以在使用中与设备沿其行进的管道的内表面进行滚动接触。
第一悬架部件24和第二悬架部件26形成连结件28的一部分，连结件28构造成在悬架滚子27抵靠着管道壁起反作用时响应于膛孔直径的变化而相对于中心本体12的纵向轴线例如在第一径向位置和第二径向位置之间沿径向移动传感器单元14。
连结件28包括布置成随所述第一悬架部件24和所述第二悬架部件26而移动的托架30。传感器单元14安装在所述托架30上。
托架30安装在第一悬架部件24和第二悬架部件26之间，并且托架30布置成在传感器单元14的移动期间保持平行于中心本体12的纵向轴线。
如在图2和3中能清楚地看到的那样，托架30包括用于连接到第一悬架部件24和第二悬架部件26上的枢转点29。
如在图3中能最清楚地看到的那样，托架30偏置元件呈片簧32的形式，片簧32布置在传感器单元14的下方。偏置元件对传感器单元14提供相对于中心本体12的纵向轴线(例如沿朝管道壁的方向)的局部偏置。
弹簧加载式机构22确保传感器16部署在管道壁的附近，即使是在弯曲部中(其中，传统系统会失效，或者非常不可靠)。此外，传感器单元14在托架30上的局部化偏置协助使垫板18抵靠着管道壁有正确的定向和夹持力。
如图4中显示的那样，装置11可设有多个传感器单元14，它们中的各个以上面描述的方式可动地安装在所述中心本体12上。在图4的示例性实施例中，装置11包括绕着纵向轴线彼此成90度而布置成环的四个传感器单元(在图4中仅有3个可见)。
设备10适用于检查具有带有第一膛孔直径的第一区段和带有第二膛孔直径(即小于或大于第一膛孔直径)的第二区段的管路。能以连续运行的方式发送设备10通过管路的所述第一区段和所述第二区段。机构22用来抵靠着第一区段的内表面偏置传感器单元14，以及在膛孔直径在管路的所述第一区段和所述第二区段之间改变之后，自动地抵靠着第二区段的内表面偏置传感器单元14。在图5中显示了一个实例。
设备10容许精确地对使垫板18保持与管道壁接触所需的偏置力建模，从而提供优于传统的垫板设计的显著改进。
设备10是有利的，至少在这个范围内：即，通过允许在设计程序的早期阶段中计算需要的力，设备10应当会减少针对给定直径的管道来设计垫板所需的时间，从而减少或排除对优化循环和其它的反复试验行动的需要。
此外，连结件28容许跨过一定范围的管路直径而使用该设备，从而包括对管道膛孔的改进的跟踪，尤其是在弯曲部中以及通过限制性管路特征(诸如锥形部、阀等)时。
各个连结件28能相对于装置11上的其它连结件28独立地移动。这使得设备能够穿过以及检查急弯直径和困难的或限制性的管路特征，诸如锥形部、阀等。设想到，示例性实施例将能够通过1D弯曲部和斜接弯曲部而进行检查。
在图1的示例性实施例中，连结件28采取4条式连结件的形式，4条式连结件由本体12、悬架部件24、26和托架30组成。可以能够应用可收缩的连结件的其它形式，例如包括所述悬架部件24、26的5条式连结件，其构造成确保传感器单元14跟踪管道壁，而不管管路内的内部清管器本体12的姿势如何。
虽然关于呈可枢转的臂或支柱的形式的弹簧加载式悬架部件描述了图1，但是可采用其它类型的悬架。虽然关于用于局部地偏置托架上的传感器单元的片簧描述了图3，但是可结合其它形式的弹性偏置元件。虽然图4显示了具有成环的四个传感器单元的实施例，但是其它实施例可对于每个环由三个或更多个传感器单元组成。每个装置11可包括成多个环的传感器单元。
本书面描述使用公开的主题的实例来使本领域任何技术人员能够实践该主题，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。该主题的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。这样的其它实例意图处于权利要求的范围之内且应理解为处于权利要求的范围之内。

Claims (15)

1.一种用于管路检查的设备，所述设备包括具有纵向轴线的本体以及与所述本体相关联的传感器单元，
其中，所述传感器单元包括用于检查管道壁的超声传感器阵列，并且进一步包括垫板，所述垫板具有意图在管道壁的附近运行或者以与所述管道壁接触的方式运行的外表面，其中，所述传感器远离所述垫板的所述外表面而布置，
以及进一步其中，所述设备包括用于偏置所述垫板的所述外表面使其与管道壁接触以及用于容许所述传感器单元响应于管道直径的变化而在第一径向位置和第二径向位置之间移动的机构。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述机构构造成沿朝管道壁的方向将所述传感器单元偏置在所述第一径向位置和所述第二径向位置两者上。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述机构包括构造成用于沿径向方向偏置所述传感器单元的第一悬架部件和第二悬架部件，并且其中，所述第一悬架部件和所述第二悬架部件关于所述本体的所述纵向轴线沿轴向相对于彼此有所偏移。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一悬架部件和所述第二悬架部件构造成相对于所述本体的所述纵向轴线而枢转。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一悬架部件和所述第二悬架部件形成构造成响应于管道直径的变化而相对于所述本体的所述纵向轴线在第一径向位置和第二径向位置之间沿径向移动所述传感器单元的连结件的一部分。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述机构限定布置成响应于管道直径的变化而相对于所述本体的所述纵向轴线在第一径向位置和第二径向位置之间沿径向移动所述传感器单元的可收缩的连结件。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述连结件包括布置成相对于所述本体的所述纵向轴线而枢转的第一悬架部件和第二悬架部件，以相对于所述本体的所述纵向轴线在第一径向位置和第二径向位置之间沿径向移动所述传感器单元。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述连结件包括布置成随所述第一悬架部件和所述第二悬架部件而移动的托架，其中，所述托架布置成在所述传感器单元的移动期间保持平行于所述本体的所述纵向轴线。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述传感器单元安装在所述托架上。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器单元安装在托架上，所述托架安装在第一悬架部件和第二悬架部件之间，并且所述第一悬架部件和所述第二悬架部件布置成相对于所述本体的所述纵向轴线而枢转，以响应于管道直径的变化而在第一径向位置和第二径向位置之间移动所述传感器单元。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述托架包括用于沿径向方向局部地偏置所述传感器单元的偏置元件。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述托架布置成随所述第一悬架部件和所述第二悬架部件而移动，并且所述托架布置成在所述传感器单元的移动期间保持平行于所述本体的所述纵向轴线。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括可动地安装在所述本体上的多个传感器单元。
14.一种用于对管路进行管路检查的方法，所述管路具有带有第一膛孔直径的第一区段和带有小于或大于所述第一膛孔直径的第二膛孔直径的第二区段，所述方法包括以下步骤：
提供用于对所述管路进行管路内检查的管路设备，所述设备包括传感器单元，所述传感器单元包括用于检查所述管路的壁的超声传感器阵列；以及以连续运行的方式发送所述设备通过所述管路的所述第一区段和所述第二区段，其中，使用所述设备上的机构来抵靠着所述第一区段的内表面而定位所述传感器单元，并且在膛孔直径在所述管路的所述第一区段和所述第二区段之间改变之后，自动地抵靠着所述第二区段的内表面而重新定位所述传感器单元。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述机构构造成沿径向方向偏置所述传感器单元，并且其中，所述传感器单元被弹簧偏置，以在所述设备移动通过管路的期间，在所述第二膛孔直径大于所述第一膛孔直径的情况下，从第一径向位置移动到第二径向位置。
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