CN105864644B - 深海海底管道智能检测器及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的深海海底管道智能检测器及检测方法，其中深海海底管道智能检测器，包括左封盖、左封头、安装支架、连杆、左卡套、第一弹簧、主体、第二弹簧、皮碗、右封头、控制器、右密封盖、右封盖、右卡套、伸缩杆、导向杆、轮支杆、隔套、螺钉和左密封盖；其检测方法包含如下步骤：(1)将上述的深海海底管道智能检测器置于待检测管道内；(2)向待检测管道内打入高压水推动所述深海海底管道智能检测器前进；(3)检测信息采集；深海底管道智能检测器在前进过程中通过计程轮计算行程；通过位移传感器采集变形量；(4)检测信息传输；将步骤(3)采集得到的信息经由控制器储存和传输。

Description

深海海底管道智能检测器及检测方法

技术领域

本发明涉及一种管道检测器技术领域，具体地说，特别涉及深海海底管道检测装置和方法。

背景技术

由于海底表层地基不稳定、介质腐蚀、海流冲淘及海上意外事故等原因，海底管道投入运行后就长期承受地质变化、介质腐蚀、环境动力作用乃至施工意外毁损等影响，容易产生裂纹及管道变形等缺陷，常会发生泄漏事故，造成巨大经济损失，且污染环境影响生态。经过长时间的投入使用，有些管道己不同程度地出现了问题或已接近设计年限，需要及时发现这些缺陷。为了提高管道的寿命，防止泄漏等事故的发生，必须定期对管道进行有效的检测维护，及时修补缺陷。而传统的全面挖掘法和随机抽样法由于效率低下使其可靠性难以得到保障。

中国发明专利(200610025469.6：海底管道智能检测器)公开了一种海底管道智能检测器，包括：驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置、超声信号处理装置、超声检测头、里程仪、旋转编码器，其特征在于，驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置、超声信号处理装置、超声检测头由头至尾依次通过万向节相互连接，里程仪和旋转编码器构成管内定位装置，里程仪设在超声信号处理装置的滚轮上，旋转编码器固定设在漏磁信号处理装置箱体内。

中国发明专利(200610068997.X：一种用于海底油气管线检测与定位的装置及方法)公开了一种用于海底油气管线检测与定位的装置及方法，该装置包括电动爬行器、爬行器控制器、高能电源、智能控制器、实时定位器、超声检测信息采集与处理器和超声与涡流检测器；其特征在于，电动爬行器、爬行控制器、高能电源、智能控制器、实时定位器、超声采集与处理器和超声与涡流检测器各节之间通过联轴节联在一起。

一种用于海底油气管线检测与定位的装置，其工作方法包括下列步骤：

(1)对管线进行扫线，以确保检测装置的安全作业；

(2)将在线检测的缺陷信息在超声采集与处理器上预先设定，焊缝数量级里程信息在检测装置上预先设定；

(3)被检测管线充满液体介质后，将检测装置投放进被检管线内；

(4)电动爬行器在智能控制器的指挥下带动检测装置在管道内行走，行走到在线检测到的缺陷管段后，智能控制器发布开始检测的指令，由超声与涡流检测器连续检测管线，有超声采集与处理器实时采集检测到的信息，并与预设的缺陷信息进行实时分析对比，确认发现待修复缺陷信息后即发射信息给智能控制器，智能控制器发给爬行器控制器停止行走的指令，同时给实时定位器发射超低频电磁波的指令，海底管线维修装置的超低频信号接收器接收此信号后即可通过相应的操作实现缺陷点的精确大地定位；

(5)上述工作完成后，检测装置继续爬行，而维修装置对管线缺陷进行维修。

上述第一个发明专利主要是采用漏磁和超声两种检测技术，超声用于检测管道的壁厚，漏磁用于检测管道存在的裂纹等缺陷；第二个发明专利主要是克服泥土、海水对信号的衰减效应和双层管的屏蔽效应，有效的进行定位。但是上述两个发明专利均不能解决管道在检测的过程中的自定心问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种深海海底管道智能检测器及检测方法，其具有良好的自定心性、较高的越障能力和良好的通过性，保证检测仪在恶劣的环境下圆满的完成预期的作业任务。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：深海海底管道智能检测器，是上下对称结构，包括左封盖、左封头、安装支架、连杆、左卡套、第一弹簧、主体、第二弹簧、皮碗、右封头、控制器、右封盖、右卡套、伸缩杆、导向杆、轮支杆、隔套，

所述左封头套设于所述主体，所述左封头的左端面与所述主体的左端面位于同一垂直面；所述左封头与所述主体之间设有左密封盖；所述左封盖通过螺钉固定于所述左密封盖；

所述隔套套设于所述主体，所述隔套的左端面与所述左封头的右端面位于同一垂直面；所述安装支架安装于所述主体，所述安装支架的左端面顶在所述隔套的右端面上；所述左卡套套设于所述主体，且左卡套的左端面与所述安装支架的右端面位于同一垂直面；

所述连杆的一端与所述安装支架的一端铰接，另一端与所述导向杆铰接；

所述导向杆安装于所述主体的安装孔内，所述导向杆内设有第一弹簧；

所述轮支杆一端铰接安装于所述主体，另一端与所述伸缩杆铰接；所述伸缩杆垂直安装于所述主体，所述伸缩杆内设有第二弹簧，所述皮碗安装于所述伸缩杆的上下两端；

所述右卡套、右封头从左到右依次套设于所述主体，所述右卡套的右端面与所述右封头的左端面位于同一垂直面，所述右封头的右端面与所述主体的右端面位于同一垂直面；所述右封头与所述主体之间设有右密封盖；所述右封盖通过螺钉固定于所述右密封盖；

所述主体内设有控制器。

优选地，所述控制器包括倾角传感器、压力传感器、位移传感器、A/D转换模块、单片机、计程轮、FLASH存储器、RS232串口模块、电源模块和惯导模块。

优选地，所述倾角传感器、压力传感器和位移传感器均与所述A/D转换模块连接，所述A/D转换模块、计程轮、惯导模块均与所述单片机连接。

优选地，所述FLASH存储器、RS232串口模块、电源模块均与单片机相连。

优选地，所述控制器还设有摄像监控模块和水下成像检测组件，所述水下成像检测组件包括光学成像组件和声学成像组件。

优选地，所述光学成像组件包括照明系统、摄像机、云台系统；所述声学成像组件包含多波束图像声纳。

优选地，所述主体采用3Crl3的不锈钢材料制成，所述主体内开设有空腔。

优选地，所述左封头和右封头均呈燕尾型。

优选地，沿着前进方向，所述左封头为前端，右封头为尾端；所述右封头上安装有磁耦合推进器；所述磁耦合推进器与所述控制器连接。

利用深海海底管道智能检测器进行检测的方法，其包含如下步骤：

①将权利要求1-5任一所述的深海海底管道智能检测器置于待检测管道内；

②向待检测管道内打入高压水，推动所述深海海底管道智能检测器前进；

③检测信息采集：深海底管道智能检测器在前进过程中通过计程轮计算行程；通过位移传感器采集变形量；

④检测信息传输：将步骤③采集得到的信息经由控制器储存和传输。

优选地，还包含当深海海底管道智能检测器遇到阻力过大时，启动尾部安装的磁耦合推进器驱动前进的步骤。

优选地，还包含在深海海底管道智能检测器前进过程中记录、存储和传输当前工作环境的影像的步骤。

本发明中检测仪的机械结构采用3Crl3的不锈钢材料制成，由封头、皮碗、主体、轮支杆、导向杆、计程轮、尾封盖等结构组成。检测仪是通过向管内打水加压，由水压推动检测仪运动的。将检测仪送入待检测的管道内部，其有较强的越障能力，能在泥泞、杂物堆积、一定曲率与坡度的管道内部顺利通过；此外，还具有抗震能力，检测仪在行进过程中剧烈振动，导致管道内部环境十分恶劣。它是由向管道内打入高压水流推动前进的，在行进过程中通过计程轮的转动来记录行程，计程轮转动过程中触发弹簧管，引发单片机外部中断，从而得到计程轮转动圈数，由此得到计程轮的行程。而管道的变形量则是通过与管壁紧密接触弹性皮碗来测量，当运行到变形位置时，皮碗被变形了的管道挤压，通过导向测试杆将这个压缩位移量传递给位移传感器得到该变形位置的形变量。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：

本发明提供的一种深海海底管道智能检测器及检测方法，不仅可以检测管道存在的裂纹等缺陷，还具有良好的自定心性、较高的越障能力和良好的通过性，保证检测仪在恶劣的环境下圆满的完成预期的作业任务；采用传感器技术，实现了检测器的智能化。

附图说明

图1是本发明提供的深海海底智能检测器的结构示意图；

图2是本发明提供的深海海底智能检测器中控制器的结构示意图；

图3是本发明提供的深海海底智能检测器的剖面图；

附图标记说明：

1：左封盖，2：左封头，3：安装支架，4：连杆，5：左卡套，6：第一弹簧，7：主体，8：第二弹簧，9：皮碗，10：右封头，11：控制器，12：右密封盖，13：右封盖，14：右卡套，15：伸缩杆，16：导向杆，17：轮支杆，18：隔套，19：螺钉，20：左密封盖，21：磁耦合推进器，22：空腔；

110：倾角传感器，111：压力传感器，112：位移传感器，113：A/D转换模块，114：单片机，115：计程轮，116：FLASH存储器，117：RS232串口模块，118：电源模块，119：惯导模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的阐述。

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参图1、图3所示，本发明提供了深海海底管道智能检测器的结构示意图，图2是本发明提供的深海海底管道智能检测器中控制器的结构图；其中，深海海底管道智能检测器包括左封盖1、左封头2、安装支架3、连杆4、左卡套5、第一弹簧6、主体7、第二弹簧8、皮碗9、右封头10、控制器11、右密封盖12、右封盖13、右卡套14、伸缩杆15、导向杆16、轮支杆17、隔套18、螺钉19和左密封盖20；所述左封头2固定安装在主体7上，所述左密封盖20固定安装在主体7左端面上，所述左封盖1通过螺钉19安装在左密封盖20上，所述隔套18安装在主体7上且隔套左端面顶在左封头2的右端面上，所述安装支架3安装在主体7上且安装支架3左端面顶在隔套18的右端面上，所述左卡套5安装在主体7上且左卡套5左端面顶在安装支架3的右端面上，所述连杆4一端与安装支架3铰接，连杆4另一端铰接在导向杆16上，所述导向杆16安装在主体7的安装孔里，所述第一弹簧6安装在导向杆16上，所述轮支杆17一端铰接安装在主体7上，轮支杆17另一端与伸缩杆15铰接，所述伸缩杆15安装在主体7上且伸缩杆15上安装有第二弹簧8，所述皮碗9安装在伸缩杆15末端，所述右卡套14安装在主体7上，所述右封头10安装在主体7上且右封头10左端面顶在右卡套14的右端面上，所述右密封盖12固定安装在主体7的右端面上，所述右封盖14通过螺钉19安装在右密封盖12上，所述控制器11安装在主体7内。

主体7内开设有空腔，且主体的材料采用3Crl3的不锈钢；

左封头2和右封头10均呈燕尾型，燕尾型的结构有利于前进过程中克服阻力，保证了顺畅前进。

连杆4与导向杆16的连接方式为铰接，连杆4可通过导向杆16中的第一弹簧的伸缩实现转动。

沿着前进方向，左封头2为前端，右封头10为尾端；右封头10上安装有磁耦合推进器21；所述磁耦合推进器21与所述控制器11连接。本发明中通过磁耦合推进器来辅助推进，能够克服阻碍物和坡度等。

如图2所示，控制器11包括倾角传感器110、压力传感器111、位移传感器112、A/D转换模块113、单片机114、计程轮115、FLASH存储器116、RS232串口模块117、电源模块118和惯导模块119，所述倾角传感器110、压力传感器111和位移传感器112都与A/D转换模块113连接，所述A/D转换模块113、计程轮115、电源模块118和惯导模块119都与单片机114连接，所述FLASH存储器116和RS232串口模块117都与单片机114相连。

所述控制器11上还安装有水下成像检测组件；所述水下成像检测组件包括光学成像组件和声学成像组件；所述光学成像组件包括照明系统、摄像机、云台系统；所述声学成像组件包含多波束图像声纳。本实施例的水下成像检测组件的设置，使得能见度较低时，光学成像系统只能在较小范围内发挥作用，声学成像系统则可在1～10m范围内获得清晰的图像。因此，光学和声学系统相结合可以获得良好的水下成像检测效果。

本发明还公开了一种深海海底管道智能检测器的检测方法，其包含如下步骤：

(1)将任一上述的深海海底管道智能检测器置于待检测管道内；

(2)向待检测管道内打入高压水推动所述深海海底管道智能检测器前进；

(3)检测信息采集；深海底管道智能检测器在前进过程中通过计程轮计算行程；通过位移传感器采集变形量；

(4)检测信息传输；将步骤(3)采集得到的信息经由控制器储存和传输。

上述检测方法具备前述深海海底管道智能检测器的优点，同时能够高效检测、采集和数据传输。

另外，利用深海海底管道智能检测器检测的过程中还包含当深海海底管道智能检测器遇到阻力过大时，启动尾部安装的磁耦合推进器驱动前进的步骤；还包含在深海海底管道智能检测器前进过程中记录、存储和传输当前工作环境的影像的步骤。本发明通过影像资料的采集使得远端的控制中心能够获取更加实时精准的检测资料；保障了管线检测的可靠性。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.深海海底管道智能检测器，其特征在于，所述深海海底管道智能检测器是上下对称结构，包括左封盖、左封头、安装支架、连杆、左卡套、第一弹簧、主体、第二弹簧、皮碗、右封头、控制器、右封盖、右卡套、伸缩杆、导向杆、轮支杆、隔套；

所述左封头套设于所述主体，所述左封头的左端面与所述主体的左端面位于同一垂直面；所述左封头与所述主体之间设有左密封盖；所述左封盖通过螺钉固定于所述左密封盖；

所述隔套套设于所述主体，所述隔套的左端面与所述左封头的右端面位于同一垂直面；所述安装支架安装于所述主体，所述安装支架的左端面顶在所述隔套的右端面上；所述左卡套套设于所述主体，且左卡套的左端面与所述安装支架的右端面位于同一垂直面；

所述连杆的一端与所述安装支架的一端铰接，另一端与所述导向杆铰接；

所述导向杆安装于所述主体的安装孔内，所述导向杆内设有第一弹簧；

所述轮支杆一端铰接安装于所述主体，另一端与所述伸缩杆铰接；所述伸缩杆垂直安装于所述主体，所述伸缩杆内设有第二弹簧，所述皮碗安装于所述伸缩杆的上下两端；

所述右卡套、右封头从左到右依次套设于所述主体，所述右卡套的右端面与所述右封头的左端面位于同一垂直面，所述右封头的右端面与所述主体的右端面位于同一垂直面；所述右封头与所述主体之间设有右密封盖；所述右封盖通过螺钉固定于所述右密封盖；

所述主体内设有控制器。

2.如权利要求1所述的深海海底管道智能检测器，其特征在于，所述控制器包括倾角传感器、压力传感器、位移传感器、A/D转换模块、单片机、计程轮、FLASH存储器、RS232串口模块、电源模块和惯导模块，所述倾角传感器、压力传感器和位移传感器均与所述A/D转换模块连接，所述A/D转换模块、计程轮、惯导模块均与所述单片机连接，所述FLASH存储器、RS232串口模块、电源模块均与单片机相连。

3.如权利要求2所述的深海海底管道智能检测器，其特征在于，所述控制器还设有摄像监控模块和水下成像检测组件，所述水下成像检测组件包括光学成像组件和声学成像组件；所述光学成像组件包括照明系统、摄像机、云台系统；所述声学成像组件包含多波束图像声纳。

4.如权利要求1所述的深海海底管道智能检测器，其特征在于，所述主体采用3Crl3的不锈钢材料制成；所述主体内开设有空腔；所述左封头和右封头均呈燕尾型。

5.如权利要求1所述的深海海底管道智能检测器，其特征在于，沿着前进方向，所述左封头为前端，右封头为尾端；所述右封头上安装有磁耦合推进器；所述磁耦合推进器与所述控制器连接。

6.利用权利要求1-5任一所述的深海海底管道智能检测器进行检测的方法，其特征在于，其包含如下步骤：

①将权利要求1-5任一所述的深海海底管道智能检测器置于待检测管道内；

②向待检测管道内打入高压水，推动所述深海海底管道智能检测器前进；

③检测信息采集：深海底管道智能检测器在前进过程中通过计程轮计算行程；通过位移传感器采集变形量；

④检测信息传输：将步骤③采集得到的信息经由控制器储存和传输。

7.如权利要求6所述的深海海底管道智能检测器的检测方法，其特征在于，还包含当深海海底管道智能检测器遇到阻力过大时，启动尾部安装的磁耦合推进器驱动前进的步骤。

8.如权利要求7所述的深海海底管道智能检测器的检测方法，其特征在于，还包含在深海海底管道智能检测器前进过程中记录、存储和传输当前工作环境的影像的步骤。