CN105587968B - 一种可发电管道检测器牵引工具 - Google Patents

Abstract

一种可发电管道检测器牵引工具，用于牵引管道检测器。它由支撑体、发电系统、调速系统组成。骨架两端安装有皮碗，形成支撑体；电机与减速器、调速阀门依次联接，与速度传感器、控制单元构成调速系统；压紧轮机构、发电机变速箱、发电机依次联接，与蓄电池构成发电系统。控制单元、发电机、蓄电池、电机密封在密封舱内，密封舱安装在骨架内。压紧轮在拉簧作用下紧贴管道内壁，管道内流体驱动牵引工具运动时，带动压紧轮转动，经过变速后驱动发电机发电，并将电能存储在蓄电池内。在调速系统作用下，整个检测器运行速度基本稳定，其检测数据更加精确、可靠，同时，检测器运行过程中，发电系统始终处于发电状态，为整个检测器提供充足电量。

Description

一种可发电管道检测器牵引工具

技术领域

本发明涉及管道检测器技术，尤其涉及一种可发电管道检测器牵引工具。

背景技术

管道作为石油、天然气、自来水等流体高效、安全、经济的运输工具，由于受电化腐蚀、疲劳破坏、流体冲刷以及管道本身缺陷和第三方施工的破坏，加之山洪、泥石流、地震等自然灾害影响，其在运行一段时间后会不可避免的出现腐蚀穿孔、机械裂纹、管道变形等问题，导致管道输送能力、效率降低和管道泄漏，甚至引发火灾、爆炸等恶性事故，不仅会造成巨大经济损失、影响正常生产生活秩序、损害政府公信度，还会对生态环境、人民生命财产安全构成巨大威胁。因此，必须对管道进行定期检测、维护。

由于管道大多埋于地下，管道内作业空间狭窄，氧气含量极低，甚至含有毒气体，且管道内压力可能高达数十MPa，采用人工直接进入检测是不允许的。因此，对管道进行检测常常采用智能管道检测器。智能管道检测器通过携带不同类型的传感器进入管道对管道进行检测，记录管道内的检测数据，然后通过分析判别管道缺陷类型和尺寸，并进行缺陷定位。

对管道进行检测，需要大量电能，采用缆线为检测器供电，极大地限制了检测器最大行程。对于长输管道，要求检测器一次运行几百公里，采用缆线供电难以实现。当前检测器大多都是携带蓄电池为检测器供电。由于检测器运行周期长，需要携带大量蓄电池，这样会增加检测器重量和总长度，降低其弯管通过性能。此外，受蓄电池质量及充电工艺等因素影响，检测器运行里程无法保证。利用管道内流体动能驱动叶轮转动，从而带动发电机发电，能在一定程度上解决检测器供电问题。但是，由于管道内流体流动速度范围大，尤其是流速较低时，检测器运行速度和发电量都无法得到保证。此外，叶轮转动，会影响检测器运行速度的稳定性，从而降低检了测数据的精度与可靠性。

发明内容

本发明的目的是：针对现有管道检测器不足，提出一种可发电管道检测器牵引工具，该牵引工具能够携带检测器在管道内稳定运行，在检测器工作过程中提供充足的电量，保证检测器的运行里程，提高检测数据的精度与可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可发电管道检测器牵引工具，由支撑体、调速系统、发电系统组成，其中支撑体由骨架和皮碗组成，骨架两端安装有皮碗，通过法兰固定；调速系统由调速机构、电机、速度传感器、控制单元组成，速度传感器采集牵引工具运行速度，当速度高于预设速度上限时，电机工作，驱动调速机构正转，牵引工具运行速度降低，当速度低于预设速度下限时，电机驱动调速机构反转，牵引工具运行速度加快；控制单元、发电机、蓄电池、电机密封在密封舱内，密封舱安装在骨架内，管道内流体可以从牵引工具尾部流入，流经骨架与密封舱形成的流道，再从牵引工具前端流出，在牵引工具两端形成压力差，驱动牵引工具运行；发电系统由压紧轮机构、发电机变速箱、发电机、蓄电池组成，压紧轮机构受拉簧拉力作用，使压紧轮紧贴管道内壁，牵引工具在管道内流体作用下运动时，迫使压紧轮转动，压紧轮机构将转动传递到发电变速箱，经过发电变速箱作用后再传递到发电机用于发电，电能存储在蓄电池内。

压紧轮机构安装在牵引工具尾部的发电机变速箱上，由压紧轮、压紧轮支架、主动链轮、从动链轮、齿轮、速度传感器、拉簧组成，压紧轮与主动链轮安装在主动轴上，压紧轮转动时带动主动链轮转动，主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从动链轮与齿轮固定在从动轴上，齿轮与发电机变速箱啮合，拉簧一端固定在压紧轮支架上，另一端固定在法兰上，从动轴与安装座上的孔配合，压紧轮支架在拉簧作用下可以绕从动轴转动，使压紧轮始终贴紧管道内壁，速度传感器安装在安装座上，正对齿轮但有一定间隙。

调速机构由减速器、外阀体、内转阀组成，外阀体上加工有法兰，通过法兰安装在牵引工具前端，内转阀安装在外阀体内部，减速器输出轴与内转阀联接，电机正、反转可以驱动内转阀绕外阀体正、反转，使外阀体和内转阀的槽口完全对齐或者错开任意角度。

密封舱前端安装有减速器，后端安装有发电机变速箱，都通过法兰与密封舱联接，法兰间设有密封垫片，减速器、发电机变速箱输出孔都设有密封圈，防止管道内高压流体进入密封舱。

骨架两端开有卡槽，用于固定密封舱。骨架上加工有法兰，用于安装皮碗。牵引器尾部固定皮碗的法兰上有牵引接头，可以与检测器联接，为检测器运动提供动力。

将牵引工具放入管道内，皮碗支撑起牵引工具，并起到密封作用，流体从牵引工具尾部流入，流经骨架与密封舱形成的流道，再从牵引工具前端流出。由于流体作用，牵引工具两端形成一个压力差，推动牵引器运动。牵引工具运动时，压紧轮运动，经过链条和发电机变速箱作用后，驱动发电机发电，并将电能存储在蓄电池内。牵引工具设定有理想速度范围，当速度传感器检测到牵引工具运行速度高于预设速度上限时，电机正转，带动内转阀转动，增加外阀体和内转阀的槽口错开角度，牵引工具所受推力就会减小，牵引工具运行速度就会下降；当速度传感器检测到牵引工具运行速度低于预设速度下限时，电机反转，带动内转阀转动，减小外阀体和内转阀的槽口错开角度，牵引工具所受推力就会增加，牵引工具运行速度加快。

本发明的有益效果在于：一种可发电管道检测器牵引工具，由管道内流体在牵引工具前后产生的压力差驱动，牵引工具运行时，自身可以发电，并将电能存储在蓄电池内，为电机、速度传感器、控制单元、管道检测器提供电能。用可发电管道检测器牵引工具牵引管道检测器，降低了管道检测器携带的蓄电池质量，从而减小了整个检测器的质量和长度，提高了管道检测器的通过性能，并且保证了检测器运行过程中的充足供电。同时，本可发电管道检测器牵引工具使管道检测器运行速度更加稳定，其获得的检测数据更加精确、可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为骨架示意图。

图3为压紧轮机构示意图。

图4为调速阀示意图。

图5为密封舱示意图。

图6为法兰与牵引接头示意图。

图中，1.压紧轮，2.压紧轮支架，3. 发电机变速箱，4.拉簧，5.皮碗，6.皮碗垫片，7.骨架，8密封舱，9.外阀体，10.内转阀，11. 密封圈，12.减速器，13.密封垫片，14，螺栓，15. 牵引接头，16.管道，17.卡槽，18.从动链轮，19.齿轮，20.安装座甲，21.速度传感器，22.安装座乙，23.从动轴，24.主动链轮，25.主动轴，26.法兰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，骨架7两端安装有皮碗5，每个皮碗5两侧安装有皮碗垫片6，通过螺栓14连接固定。如图5所示，密封舱8为圆柱壳体，密封舱8外径小于骨架7内径，密封舱8内部安装有控制单元、发电机、蓄电池、电机，密封舱8左上的端法兰与发电机变速箱3上的法兰通过螺栓连接，法兰间设有密封垫片13，形成密封；密封舱8右上的端法兰与减速器12上的法兰通过螺栓连接，法兰间设有密封垫片13，形成密封。如图2所示，骨架7上开有卡槽17和法兰，卡槽17用于固定密封舱8。密封舱8左端的发电机变速箱3嵌入骨架7左端的卡槽17，法兰26与骨架7左端的法兰通过螺栓连接，同时固定骨架7左端的皮碗5与密封舱8左端的发电机变速箱7；密封舱8右端的减速器12嵌入骨架7右端的卡槽17，外阀体上的法兰与骨架7右端的法兰通过螺栓连接，同时固定骨架7右端的皮碗5与密封舱8右端的减速器12。减速器12、发电机变速箱3输出孔都设有密封圈11，防止管道内高压流体进入密封舱。

如图3所示，压紧轮支架2两端开有孔，主动轴25、从动轴23分别与这两个孔配合。主动轴25上固定有压紧轮1和主动链轮24，从动轴23上安装有齿轮19和从动链轮18，同时，从动轴23与安装座甲20、安装座乙22上的孔配合。安装座甲20上安装有速度传感器21，速度传感器21与齿轮19对齐，并间隔一定距离。主动链轮24与从动链轮18对齐，采用链条传动。安装座甲20、安装座乙22安装在发电机变速箱上，拉簧4一端固定在压紧轮支架2上，另一端固定在法兰26上，使压紧轮1始终紧贴管道16的内壁上。

如图4所示，内转阀10、外阀体9上均开有槽口，外阀体9安装在骨架7上，内转阀10可以绕外阀体9转动，减速器12与内转阀10连接，电机与减速器12联接，电机正、反转可以使内转阀10、外阀体9上的槽口完全对齐或者错开任意角度。

如图6所示，法兰26上加工有牵引接头15，牵引接头15可以与检测器联接，为检测器运动提供动力。

使用时，将检测器与牵引接头15联接，将牵引工具置于管道16内，皮碗5与管道16内壁形成密封，同时皮碗起到支撑牵引工具的作用。管道16内流体从牵引工具尾部流入，流经骨架7与密封舱8形成的流道，再从牵引工具前端内转阀10、外阀体9上槽口的间隙流出，在牵引工具前、后两端形成压力差，驱动牵引工具运动，同时牵引工具带动检测器运动。牵引工具运行过程中，速度传感器21采集牵引工具运行速度，当速度传感器21检测到牵引工具运行速度高于预设速度上限时，电机正转，带动内转阀10转动，增加外阀体9和内转阀10的槽口错开角度，牵引工具两端压力差减小，受推力就会减小，牵引工具运行速度就会下降；当速度传感器21检测到牵引工具运行速度低于预设速度下限时，电机反转，带动内转阀10转动，减小外阀体9和内转阀10的槽口错开角度，牵引工具两端压力差增大，所受推力就会增加，牵引工具运行速度加快。因此，在整个检测器在运行过程中，即使管道16内流体压力、流速发生变化，整个检测器的运行速度也能够基本保持稳定；同时，检测器在爬坡、过弯管、下坡时仍能稳定运行。检测器能够稳定运行，其检测数据更加精确、可靠。

牵引工具运行过程中，压紧轮1在拉簧4作用下始终紧贴管道16内壁，牵引工具运行时，压紧轮1转动，通过链条、齿轮19、发电机变速箱3作用后，驱动发电机发电。电能存储在密封舱8内的蓄电池中，为检测器、电机、控制单元、速度传感器21供电。只要牵引工具在管道内保持运行状态，发电机就保持发电状态，蓄电池就能为检测器、电机、控制单元、速度传感器21持续供电。使用本发明，减少了检测器需要携带的蓄电池重量，减小了整个检测器总质量和总长度，提高了检测器运行里程和通过性能。

Claims (3)

1.一种可发电管道检测器牵引工具，由支撑体、调速系统、发电系统组成，其中支撑体由骨架（7）和皮碗（5）组成，骨架（7）两端安装有皮碗（5），通过法兰固定，调速系统由调速机构、电机、速度传感器（21）、控制单元组成，控制单元、发电机、蓄电池、电机密封在密封舱（8）内，密封舱（8）安装在骨架（7）内，管道内流体可以从牵引工具尾部流入，流经骨架（7）与密封舱（8）形成的流道，再从牵引工具前端流出，在牵引工具两端形成压力差，驱动牵引工具运行，其特征是：发电系统由压紧轮机构、发电机变速箱（3）、发电机、蓄电池组成，压紧轮机构受拉簧（4）的拉力作用，使压紧轮（1）紧贴管道（16）内壁，牵引工具在管道内流体作用下运动时，迫使压紧轮（1）转动，压紧轮机构将转动传递到发电机变速箱（3），经过发电机变速箱（3）作用后再传递到发电机用于发电，并将电能存储在蓄电池内。

2.根据权利要求1所述的一种可发电管道检测器牵引工具,其特征在于:压紧轮机构安装在牵引工具尾部的发电机变速箱（3）上，由压紧轮（1）、压紧轮支架（2）、主动链轮（24）、从动链轮（18）、齿轮（19）、速度传感器（21）、拉簧（4）组成，压紧轮（1）与主动链轮（24）安装在主动轴（25）上，压紧轮（1）转动时带动主动链轮（24）转动，主动链轮（24）通过链条带动从动链轮（18）转动，从动链轮（18）与齿轮（19）固定在从动轴（23）上，齿轮（19）与发电机变速箱（3）啮合，拉簧（4）一端固定在压紧轮支架（2）上，另一端固定在法兰（26）上，从动轴（23）与安装座上的孔配合，压紧轮支架（2）在拉簧（4）作用下可以绕从动轴（23）转动，速度传感器（21）安装在安装座上，正对齿轮（19）但有一定间隙。

3.根据权利要求1所述的一种可发电管道检测器牵引工具,其特征在于:密封舱（8）前端安装有减速器（12），后端安装有发电机变速箱（3），都通过法兰与密封舱（8）联接，法兰间设有密封垫片（13），减速器（12）、发电机变速箱（3）输出孔都设有密封圈（11）。