CN103644853B - 一种智能清管器的附属装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能清管器的附属装置，安装在智能清管器的端部，具体包括安装外壳、激光光源、摄像采集装置、分光光学结构、中层板以及保护罩；其中，安装外壳、中层板及保护罩通过法兰同轴固定在智能清管器的前端，中层板上安装有激光光源以及摄像采集装置，安装外壳内设置有分光光学结构，在保护罩上设置有快接插头，通过快接插头将激光光源以及摄像采集装置与智能清管器相连接；分光光学结构，用于将激光光源发出的激光分光为环形光圈以照亮原油管道内壁；摄像采集装置，用于采集原油管道内壁上的环形光圈并存储。该智能清管器的附属装置可以在智能清管器完成自身检测功能之外，提供对原油管道结蜡厚度的在线检测。

Description

一种智能清管器的附属装置

技术领域

本发明关于原油管道结蜡厚度的在线检测技术，特别是关于智能清管器的辅助设备，具体的讲是一种智能清管器的附属装置。

背景技术

原油，尤其是重质原油，在输送过程中经常会发生析蜡，在管道内壁形成蜡沉积（又称管道结蜡），结蜡问题是影响原油管道安全、经济运行的一个重要因素，一直以来都是原油输运中重点关注的问题之一。结蜡厚度是结蜡问题的核心，原油管道不同位置结蜡厚度的确定将影响维护原油管道安全运行的策略。

目前，一方面，对于原油管道结蜡厚度的获得多根据压降反算管道平均蜡层厚度，这种基于结蜡分布均匀假设的计算方法与管道结蜡实际情况有时相距甚远，可能导致较大的计算误差；另一方面，对原油管道结蜡厚度的检测一般为离线检测技术，无法实现对在役原油管道的连续检测，离线检测的结果只能给出原油管道的结蜡分布函数用于根据压降预测实际管道的结蜡厚度分布，同样无法反映真实管道的实际结蜡厚度分布。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，针对上述原油管道结蜡厚度分布在线检测技术应用的难点及不足之处，本发明提供了一种智能清管器的附属装置，该附属装置可以安装在常见的智能清管器端部，用于检测运行一段时间的原油管道内壁的结蜡厚度分布情况，通过智能清管器的自带电源对放置于连接外壳内的激光光源及摄像采集装置供电，该智能清管器的附属装置可以在智能清管器完成自身检测功能之外，提供对原油管道结蜡厚度的在线检测。可以随清管器运动在线检测原油管道结蜡厚度分布状态，为管道维护提供参考依据。

本发明的目的是，提供了一种智能清管器的附属装置，所述的附属装置安装在所述智能清管器的端部，且所述的附属装置与所述的智能清管器同轴；所述的附属装置具体包括安装外壳、激光光源、摄像采集装置、分光光学结构、中层板以及保护罩；其中，所述的安装外壳、中层板及保护罩通过法兰同轴固定在所述智能清管器的前端，所述中层板上安装有激光光源以及摄像采集装置，所述的安装外壳内设置有分光光学结构，在所述保护罩上设置有快接插头，通过所述的快接插头将所述的激光光源以及所述的摄像采集装置与所述的智能清管器相连接；所述的分光光学结构，用于将所述的激光光源发出的激光分光为环形光圈以照亮原油管道内壁；所述的摄像采集装置，用于采集原油管道内壁上的环形光圈并存储。

为保证智能清管器的附属装置的密封性，所述的安装外壳、中层板以及保护罩三者之间设置有橡胶垫，且在所述保护罩的罩顶设有快接插头。

所述的安装外壳的头部端面设置有采用透明钢化玻璃制成的透光镜。可以抵御清管过程中的管道压力作用，其目的在于为激光通过照射原油管道内壁提供通道的同时保持清管器仪器仓的密封。

所述的分光光学结构包括分光镜以及由第一反射镜、第二反射镜组成的反射镜组。所述的第一反射镜固定安装于一第一固定座的斜面上，且所述第一反射镜的轴线与所述激光光源的轴线重合，所述激光光源发射出的光束经所述第一反射镜射向所述第二反射镜的中心。

所述的第二反射镜固定安装于一第二固定座的斜面上，所述第二固定座贯穿于一固定环的通孔且可沿所述的通孔轴向移动。

所述的第一反射镜固定安装于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射镜固定安装于一第二固定座的45度的斜面上。

所述的固定环通过沿环向均匀分布的多个支撑杆与一安装环的凸沿相连，所述安装环的前端面通过连接短节与所述的安装外壳相连接，后端面通过连接杆与所述中层板相连接，所述支撑杆的一端与所述固定环为螺纹连接，另一端通过螺纹与一调节母连接，所述调节母的凸台端面抵在所述安装环的凸沿的内弧面上。

优选的，所述的分光镜为锥面反射镜或透镜组。所述的锥面反射镜的顶角在30度至60度之间，所述锥面反射镜的底面胶结于所述透光镜的中心。

本发明的有益效果在于，提供了一种智能清管器的附属装置，包括安装外壳、激光光源、摄像采集装置、分光光学结构。通过智能清管器的自带电源对放置于连接外壳内的激光光源及摄像采集装置供电，该智能清管器的附属装置可以在智能清管器完成自身检测功能之外，提供对原油管道结蜡厚度的在线检测。一方面，该智能清管器结蜡检测附属装置依附于现有清管器，在结构上可以保证其在原油管道的通过性，能够实现对在役原油管道的在线检测；另一方面，该智能清管器结蜡检测附属装置可以给出在役原油管道内壁结蜡厚度分布状态，弥补离线结蜡厚度检测装置在实施过程中的不足之处。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能清管器的附属装置的工作原理示意图；

图2为本发明提供的智能清管器的附属装置的结构示意图；

图3为本发明提供的智能清管器的附属装置的分光光学结构的示意图。

附图标记：

1-结蜡层

2-原油管道

3-附属装置

4-智能清管器

5-分光光学结构

301-固定架

302-快接插头

303-摄像采集装置

304-保护罩

305-激光光源

306-中层板

307-安装外壳

308–第一反射镜

309-第一固定座

310-安装环

311-透光镜

312-第二反射镜

313-分光镜

314-第二固定座

315-连接短节

316-连接杆

317-固定环

318-调节母

319-顶丝

320-支撑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

要解决现有技术存在的上述技术问题，就需要一种对原油管道结蜡厚度进行在线检测的技术，可以给出在役原油管道结蜡厚度的准确分布。影响原油管道结蜡厚度在线检测技术应用的关键问题是需要一种可以搭载结蜡厚度的检测技术并在原油管道内运动的载体，这种载体需要能与结蜡厚度检测技术完美的结合，既不影响结蜡厚度检测技术的实施，又不影响载体在原油管道内的自由运动。

基于此，本发明提供了一种智能清管器的附属装置，所述的附属装置安装在所述智能清管器的端部，且所述的附属装置与所述的智能清管器同轴，用于检测运行一段时间的原油管道内壁的结蜡厚度分布情况。图1为原油管道结蜡厚度检测的清管器的属装置工作原理示意图，由图1可知，1为结蜡层，2为原油管道，3为附属装置，4为智能清管器。附属装置3中的安装外壳、中层板及保护罩通过法兰同轴固定在智能清管器4的前端，且该附属装置与智能器同轴。在智能清管器工作时，该附属装置可随其一起移动且不影响其固有性能。

图2为本发明提供的智能清管器的附属装置的结构示意图，由图2可知，所述的附属装置具体包括安装外壳307、激光光源305、摄像采集装置303、分光光学结构5、中层板306以及保护罩304。通过智能清管器4的自带电源对放置于连接外壳307内的激光光源305及摄像采集装置303供电，该智能清管器的附属装置3可以在智能清管器完成自身检测功能之外，提供对原油管道结蜡厚度的在线检测。

其中，所述的安装外壳307、中层板306及保护罩304通过法兰同轴固定在所述智能清管器4的前端，所述中层板306上安装有激光光源305以及摄像采集装置303，所述的安装外壳307内设置有分光光学结构5，在所述保护罩304上设置有快接插头302，通过所述的快接插头将所述的激光光源305以及所述的摄像采集装置303与所述的智能清管器4相连接（图1中未标出）。

在具体的实施方式中，所述激光光源可通过螺栓直接固定在中层板上，所述摄像采集装置通过固定架301与中层板相连，且其位置前后可调。

所述的分光光学结构5，用于将所述的激光光源发出的激光分光为环形光圈以照亮原油管道内壁。

所述的摄像采集装置303，用于采集原油管道内壁上的环形光圈并存储。

智能清管器的附属装置通过分光光学结构将激光光源发出的激光分光为环形光圈照亮原油管道内壁，利用摄像采集装置拍摄原油管道内壁的环形光圈并存储，结蜡厚度可以通过分析光圈直径获得。在智能清管器行进过程中，激光光源发出的集束激光通过分光光学结构后分散照亮原油管道内壁结蜡，摄像采集装置记录下不同位置的环状反射光圈，通过图像分析实现对原油管道内壁结蜡厚度分布状态的检测。

所述的附属装置通过连接外壳安装在智能清管器前端，随智能清管器在原油管道内前进，以测量不同位置的结蜡厚度。

为保证附属装置的密封性，所述的安装外壳、中层板以及保护罩三者之间设置有橡胶垫。在所述保护罩的罩顶设有快接插头，以便于将激光光源和摄像采集装置与清管器电池仓电池相连。安装外壳、中层板和保护罩三者通过法兰依次叠加组装。

所述的安装外壳的头部端面设置有采用透明钢化玻璃制成的透光镜311。在具体的实施方式中，所述透光镜固定于安装外壳头部端面的凹槽内，且其采用透明钢化玻璃结构，可以在保证附属装置承压能力的同时实现激光的通过。可以抵御清管过程中的管道压力作用，其目的在于为激光通过照射原油管道内壁提供通道的同时保持清管器仪器仓的密封。

为了防止光路干涉及缩小安装外壳结构尺寸，激光光源305与摄像采集装置303不共轴设计，摄像采集装置的摄像头位于附属装置的中轴线上。所述的分光光学结构包括分光镜313以及由第一反射镜308、第二反射镜312组成的反射镜组。激光光源发出的激光光束通过第一反射镜与第二反射镜改变光路，使得激光光路位于附属装置中轴线入射分光镜。即激光经过反射镜组偏折后沿智能清管器的中轴线入射到分光光学结构的分光镜。借助反射镜组的作用，本发明提供的激光光源305以及摄像采集装置303可以不同轴放置，既避免了对光路的遮挡，又可以缩小整体装置结构的体积。

其中，所述的第一反射镜308固定安装于一第一固定座309的斜面上，且所述第一反射镜308的轴线与所述激光光源的轴线重合，所述激光光源发射出的光束经所述第一反射镜射向所述第二反射镜的中心。

所述的第二反射镜312固定安装于一第二固定座314的斜面上，所述第二固定座314贯穿于一固定环的通孔且沿所述的通孔轴向移动。在具体的实施方式中，所述第二固定座314可通过旋紧顶丝319对第二固定座的位置进行固定。

在具体的实施方式中，所述的第一反射镜固定安装于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射镜固定安装于一第二固定座的45度的斜面上。第二固定座通过顶丝固定在固定环上且位置可调，调节第二固定座可保证第一反射镜和第二反光镜中心相对。

图3为本发明提供的智能清管器的附属装置的分光光学结构的示意图，由图3可知，所述的固定环317通过沿环向均匀分布的多个（诸如四个）支撑杆320与一安装环310的凸沿相连，所述安装环的前端面通过连接短节315与所述的安装外壳相连接，后端面通过连接杆316与所述中层板相连接，所述支撑杆的一端与所述固定环为螺纹连接，另一端通过螺纹与一调节母318连接，所述调节母的凸台端面抵在所述安装环的凸沿的内弧面上，而调节母的伸出端则贯穿安装环凸沿上的通孔，通过调节调节母可确保第二固定座与安装环同轴。

在具体的实施方式中，所述的分光镜313可为锥面反射镜。此外，在具体的实施方式中，锥面反射镜、第二反射镜以及摄像采集装置的镜头三者均位于附属装置的中轴线上。当激光光束由第二反射镜反射后射到锥面反射镜顶端时，光路会发生如图1所示的偏折，当偏折的光线照射到原油管道内壁时可以形成一个环形光圈，如果管道内壁沉积有石蜡，就会改变环形光圈的直径，从而反映管道内壁结蜡厚度。

在具体的实施方式中，锥面反射镜的分光光路原理如图1所示，所述的锥面反射镜的顶角在30度至60度之间，所述锥面反射镜的底面胶结于所述透光镜的中心。在实际的使用中，锥面反射镜的顶角选取受锥面反射镜的顶点与安装外壳头部端面距离、安装外壳头部端面有效尺寸、摄像采集装置摄像头与锥面镜顶点距离等因素影响。

在本发明的其他实施方式中，所述的分光镜还可为透镜组。

本发明提供的一种智能清管器的附属装置，其具体的使用方法如下：

1、设置常规智能清管器，智能清管器的仪器仓根据附属装置的需要在其头部进行如图1所示的改造。调节激光光源、摄像采集装置及分光光学结构中两个反射镜的位置，确保由激光光源发射的激光光束中心位于锥面反射镜的顶点。

2、通过电源线将快接插头与电池仓连接，并将本发明的附属装置通过螺栓固定于智能清管器的前端。

3、打开激光光源及摄像采集装置，激光光源发出的激光经过反射镜组入射到锥面反射镜顶端，偏折光线照亮原油管道内壁，形成一个环形光圈，摄像采集装置对环形光圈进行拍摄储存。整个附属装置随智能清管器在原油管道内运动，完成整个检测过程，摄像采集装置记录下整个检测过程的环形光圈运动轨迹，智能清管器记录下清管器行进轨迹。

4、通过现有技术中的相关软件分析记录下来的环形光圈运动轨迹，得到不同时刻的环形光圈直径d，根据公式（d₀为管道内径）得到该时刻清管器所处位置的管道内壁结蜡厚度，利用清管器行进轨迹可以换算得到该时刻的实际位置，从而得到整个管道不同位置对应的结蜡厚度，即原油管道结蜡厚度分布。

本发明涉及原油管道结蜡厚度在线检测技术，是一种能够提供在原油管道内壁结蜡厚度分布状态的检测技术，可以为管道维护提供参考依据，也可以为管道运行参数与结蜡规律研究提供更为准确的数据，是一种对原油管道安全运行有着重要意义的检测技术。包括安装外壳、激光光源、摄像采集装置、分光光学结构。通过智能清管器的自带电源对放置于连接外壳内的激光光源及摄像采集装置供电，该智能清管器的附属装置可以在智能清管器完成自身检测功能之外，提供对原油管道结蜡厚度的在线检测。一方面，该智能清管器结蜡检测附属装置依附于现有清管器，在结构上可以保证其在原油管道的通过性，能够实现对在役原油管道的在线检测；另一方面，该智能清管器结蜡检测附属装置可以给出在役原油管道内壁结蜡厚度分布状态，弥补离线结蜡厚度检测装置在实施过程中的不足之处。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能清管器的附属装置，其特征是，所述的附属装置安装在所述智能清管器的端部，且所述的附属装置与所述的智能清管器同轴；

所述的附属装置具体包括安装外壳、激光光源、摄像采集装置、分光光学结构、中层板以及保护罩；

其中，所述的安装外壳、中层板及保护罩通过法兰同轴固定在所述智能清管器的前端，所述中层板上安装有激光光源以及摄像采集装置，所述的安装外壳内设置有分光光学结构，在所述保护罩上设置有快接插头，通过所述的快接插头将所述的激光光源以及所述的摄像采集装置与所述的智能清管器相连接；

所述的分光光学结构，用于将所述的激光光源发出的激光分光为环形光圈以照亮原油管道内壁；

所述的摄像采集装置，用于采集原油管道内壁上的环形光圈并存储。

2.根据权利要求1所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的安装外壳、中层板以及保护罩三者之间设置有橡胶垫，且在所述保护罩的罩顶设有快接插头。

3.根据权利要求1所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的安装外壳的头部端面设置有采用透明钢化玻璃制成的透光镜。

4.根据权利要求3所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的分光光学结构包括分光镜以及由第一反射镜、第二反射镜组成的反射镜组。

5.根据权利要求4所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的第一反射镜固定安装于一第一固定座的斜面上，且所述第一反射镜的轴线与所述激光光源的轴线重合，所述激光光源发射出的光束经所述第一反射镜射向所述第二反射镜的中心。

6.根据权利要求4所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的第二反射镜固定安装于一第二固定座的斜面上，所述第二固定座贯穿于一固定环的通孔且可沿所述的通孔轴向移动。

7.根据权利要求6所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的第一反射镜固定安装于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射镜固定安装于一第二固定座的45度的斜面上。

8.根据权利要求7所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的固定环通过沿环向均匀分布的多个支撑杆与一安装环的凸沿相连，所述安装环的前端面通过连接短节与所述的安装外壳相连接，后端面通过连接杆与所述中层板相连接，所述支撑杆的一端与所述固定环为螺纹连接，另一端通过螺纹与一调节母连接，所述调节母的凸台端面抵在所述安装环的凸沿的内弧面上。

9.根据权利要求4所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的分光镜为锥面反射镜或透镜组。

10.根据权利要求9所述的智能清管器的附属装置，其特征是，所述的锥面反射镜的顶角在30度至60度之间，所述锥面反射镜的底面胶结于所述透光镜的中心。