CN103837118A - 一种管道螺旋测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道螺旋测量装置，它包括扶正器、基架、探针、位移传感器、陀螺仪、采集电路，装置两端设有扶正器，探针铰接于基架上，并绕铰接处旋转，每个探针与位移传感器铰接，陀螺仪安装在装置的中心轴线上，位移传感器和陀螺仪均连接在采集电路上；整个装置在外部驱动力的作用下在管道内螺旋运动，探针触碰管道内壁，与探针铰接的位移传感器测量探针的径向位移，陀螺仪测量整个装置螺旋运动的角位移，测量电路将位移传感器和陀螺仪的数据传输给采集装置，完成管道数据的测量工作。本发明的有益之处在于采用螺旋运动的方式测量，测量获得的数据量大，对管道内壁的描绘更精确；使用的测量装置结构简单，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及管道测量装置技术领域，特别是一种管道螺旋测量装置。
背景技术
管道是输送液体和气体最为安全有效的方式。随着我国市政管道、长距离油气输送管道的建设，管道的施工、维护等问题日益严重，尤其对于长距离输送管道，在施工时对管线的定位以及管道内径的检测变得尤为重要。在长距离管线铺装完成后，对管道各部分内径进行精确的测量作业势在必行，应当采用相应的长距离管道测量设备和技术完成这些测量任务。目前，对于管道内部测量较为普遍的观点是激光内径测量和接触多爪式内径测量。如中国专利CN103398665A公开一种内径测量管道机器人，它使用激光测量装置，采用沿管道轴线方向运动方式，通过测量间隔的管道圆周对管道数据进行描述。但此种管道测量技术使用激光测量设备使整套系统可靠性差，不能适应诸如油气输送管道或油气井测井作业时复杂的含有气态液态固态混合的物理环境。现有的另一种测井仪器，如中国专利CN202596721U公开一种四十臂井径仪，测量方式是由四十个测量臂在管道中与管壁接触，沿管道轴线方向运动来测量井或管道数据。然而这种测量技术使用的测量臂多，对传感器一致性要求高，可靠性差，维护难度高。本发明提出了一种全新的螺旋测量管道数据的装置和方法。该装置在外部驱动力的作用下在管道内螺旋运动，装置在测量过程中形成螺旋线轨迹，这些管道内测得的数据，通过与标准管的数据进行对比，从而描绘出管道内的真实情况。该种测量装置有别于传统的直线方式的测量。螺旋测量相对于直线测量在测量效果方面相比，能够在保证快速测量的情况下，极大地增加了测量覆盖面，一次得到多条螺旋线轨迹用于描述管道内壁情况，使管道数据更加连续和精确；在可靠性方面，本发明使用探针对管道内壁进行物理接触，相对于激光测量，不会因为管道内部液态和气态的物理环境产生折射而造成误差，也区别于传统的多臂井径测量装置，装置更加简单，可靠性更高。
发明内容
本发明涉及一种管道螺旋测量装置，其目的在于：使用简单的测量机构、螺旋运动的测量方式，使测量点覆盖面更广，测量过程精确高效，并且克服管道内复杂的物理环境，达到很高的可靠性。
本发明通过以下技术形式来实现：一种管道螺旋测量装置，主要包括扶正器、基架、探针、位移传感器、陀螺仪、采集电路，其特征在于：扶正器固定在装置的两端，探针均匀铰接在基架的径向上，位移传感器与探针铰接，陀螺仪设置于基架的中心轴线上；进行管道测量工作时，每个探针与管道内壁相接触形成连贯的螺旋线轨迹，与探针铰接的位移传感器测量出管道的径向位移，位移传感器将数据传输给采集电路；与此同时，陀螺仪测量出整个装置的角位移，并将角位移数据传输给采集电路，最终由采集电路通过有线或无线通讯将管道数据传输给上位机。
所述的扶正器的扶正轮可与管道轴线呈0°至90°任意角度，扶正器在外力驱动下，能带动基架运动，从而使整个装置在管道内螺旋运动。
所述的位移传感器装有复位弹簧可使探针与管壁紧密接触，位移传感器安装在基架上且与探针在同一个运动平面上。
所述的基架上还设置有采集电路，与位移传感器和陀螺仪相连。
本发明的有益效果是：该管道螺旋测量装置能够一次得到多条连续精确的用于描述管道内壁数据螺旋线轨迹，高效高质完成管道测量任务，该装置成本低，可靠性高。
附图说明
图1为一种管道螺旋测量装置示意图。
图2为一种管道螺旋测量装置形成螺旋测量曲线示意图。
图3为一种管道螺旋测量装置的位移传感器示意图。
图4为一种管道螺旋测量装置的电路框图。
图中：1.扶正器，2.基架，3.探针，4.位移传感器，5.陀螺仪，6.采集电路，7.螺旋线轨迹，8.管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不限于以下所述：
如图1所示，一种管道螺旋测量装置，主要包括扶正器1、基架2、探针3、位移传感器4、陀螺仪5、采集电路6，扶正器1固定在装置的两端并分别与基架2、采集电路6的左端和右端连接，探针3铰接在基架2上，探针3绕铰接处转动，陀螺仪5安装在装置的中心轴线上，位移传感器4与探针3相铰接，位移传感器4和陀螺仪5将数据传输给采集电路6。进行管道测量工作时，整个装置在外部驱动力的作用下在管道内螺旋运动，每个探针3与管道内壁相接触形成连贯的螺旋线轨迹，与探针3铰接的位移传感器4测量出管道的径向位移，位移传感器再将数据传输给采集电路6，与此同时，陀螺仪5测量出整个装置螺旋运动的角位移，并将角位移数据传输给采集电路，最终由采集电路6通过无线通讯将管道数据传输给上位机。
如图2所示，探针3固定在基架2上，能够复位并且与位移传感器4保持接触，并随时将径向位移变化传输给位移传感器4，位移传感器4测量径向位移数据并传给采集电路6；每个探针3能够形成一条螺旋线轨迹7用于连续而精确地描述管道数据，用管道内测得的数据与标准管的数据进行对比，描绘出管道内的真实情况。所述扶正器1固定在整个装置的两端，与管道8相接触，起到定心作用，使测量装置始终与管道8同轴。
如图3所示，复位弹簧安装在位移传感器上，位移传感器右端固定在基架上，其左端与探针铰接，复位弹簧可使探针时刻保持与管壁紧密接触。
如图4所示，位移传感器和陀螺仪分别测量装置的径向位移和角位移并传输给采集电路，采集电路通过无线通讯将管道数据传输出来。
Claims (4)
1.一种管道螺旋测量装置，主要包括扶正器（1）、基架（2）、探针（3）、位移传感器（4）、陀螺仪（5）、采集电路（6），其特征在于：扶正器（1）固定在装置的两端，探针（3）均匀铰接在基架（2）的径向上，位移传感器（4）与探针（3）铰接，陀螺仪（5）设置于基架（2）的中心轴线上。
2.根据权利要求1所述的一种管道螺旋测量装置，其特征在于：扶正器（1）的扶正轮可与管道轴线呈0°至90°任意角度，扶正器（1）在外力驱动下，能带动基架（2）运动，从而使整个装置在管道内螺旋运动。
3.根据权利要求1所述的一种管道螺旋测量装置，其特征在于：位移传感器（4）装有复位弹簧可使探针（3）与管壁紧密接触，位移传感器（4）安装在基架（2）上且与探针（3）在同一个运动平面上。
4.根据权利要求1所述的一种管道螺旋测量装置，其特征在于：基架（2）上还设置有采集电路（6），与位移传感器（4）和陀螺仪（5）相连。
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