CN108194761B - 一种海底管道内检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底管道内检测装置，属于管道的泄漏检测技术领域，解决了现有技术中内检测装置无法适应大变形管道的检测、自适应性和通过性差的问题。其包括依次转动连接的防撞供电机构、浮动机构和姿态里程测量机构，浮动机构包括磁路模块和中心骨架；磁路模块套设于中心骨架的外缘，磁路模块相对于中心骨架二维浮动，且磁路模块始终与管道的内壁贴合；磁路模块用于产生磁场，对缺陷管道产生漏磁信号。上述海底管道内检测装置可用于管道的内检测装置。

Description

一种海底管道内检测装置

技术领域

本发明涉及一种管道的泄漏检测技术，具体涉及一种海底管道内检测装置。

背景技术

随着对海底石油、天然气等资源的需求量逐渐加大，管道作为海底最基础、最经济的能源运输方式之一，其安全性越来越受到重视，长久以来管道泄漏事故的发生多由管壁的金属腐蚀和缺陷引起。因此近年来石油及天然气传输管道的内检测装置需求及应用越来越广泛。

目前的一些内检测装置的自适应性差，仅能检测内径均一或者内径变化较小的管道，无法适应大变形管道的检测；此外，内检测装置的通过性差，容易卡堵在管道内，导致检测故障。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种海底管道内检测装置，解决了现有技术中内检测装置无法适应大变形管道的检测、自适应性和通过性差的问题。

本发明采用的具体方案如下：

本发明提供了一种海底管道内检测装置包括依次转动连接的防撞供电机构、浮动机构和姿态里程测量机构，浮动机构包括磁路模块和中心骨架；磁路模块套设于中心骨架的外缘，磁路模块相对于中心骨架二维浮动，且磁路模块始终与管道的内壁贴合；磁路模块用于产生磁场，对缺陷管道产生漏磁信号；防撞供电机构用于为磁路模块和姿态里程测量机构供电；姿态里程测量机构用于获取内检测器的姿态变化数据以及内检测器的运行里程数据。

进一步地，相邻两个磁路单块之间通过弹簧连接，弹簧4始终处于压缩状态，对与其连接的磁路单块具有张力。

进一步地，磁路单块包括磁路支架、传感器、导磁单元和铁轭；铁轭的一端通过磁路支架与中心骨架转动连接；铁轭位于磁路单块的最底部，铁轭上表面的两端对称布置两组导磁单元；两组导磁单元之间设有传感器。

进一步地，磁路单块还包括安装于导磁单元贴近管道的一侧的耐磨部。

进一步地，导磁单元贴近管道的一侧的表面设有导磁垫。

进一步地，防撞供电机构包括依次连接的防撞组件、电源和第一动力皮碗；第一动力皮碗的边缘始终与管道内壁相接触，电源分别与磁路模块和姿态里程测量机构电连接。

进一步地，防撞供电机构还包括第二动力皮碗，第二动力皮碗设于防撞组件与电源之间。

进一步地，第一动力皮碗与第二动力皮碗之间的距离大于或等于被测管道的直径。

进一步地，防撞供电机构与浮动机构之间、浮动机构与姿态里程测量机构之间通过万向节连接。

进一步地，万向节包括万向节基体、位于万向节基体两端的双联叉以及位于双联叉远离万向节基体一端的万向节座；万向节座为分体设计的圆环状，万向基体为分体设计的圆柱形。

本发明的有益效果为：

本发明提供的海底管道内检测装置中，磁路模块能够二维浮动，在管道内径在一定范围变化的情况下，使得磁路模块始终与管道内壁紧密贴合，提高了海底管道内检测装置的通过性以及管道检测的精度，降低了海底管道内检测装置在管道内卡堵的风险。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分特征和优点通过说明书变得显而易见，或通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过所写的说明书、权利要求书及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于展示本发明实施方式的目的，并不能认为是对本发明的限制。整个附图中，相同的标号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一的海底管道内检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一的海底管道内检测装置中浮动机构的结构示意图；

图3为本发明实施例一的海底管道内检测装置中浮动机构的主视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明实施例一的海底管道内检测装置中防撞供电机构的部分结构示意图；

图6为本发明实施例一的海底管道内检测装置中防撞供电机构的另一部分结构示意图；

图7为本发明实施例一的海底管道内检测装置中万向节的结构示意图；

图8为本发明实施例一的海底管道内检测装置中姿态测量单元的结构示意图；

图9为本发明实施例一的海底管道内检测装置中里程测量单元的结构示意图。

附图标记：

1-防撞供电机构；101-电源；102-第一动力皮碗；103-第二动力皮碗；104-防撞网；105-防撞头；106-转接头；107-转接垫；2-浮动机构；201-支撑皮碗；202-中心骨架；203-磁路模块；204-磁路支架；205-传感器；206-导磁单元；207-铁轭；208-耐磨部；209-导磁垫；3-姿态里程测量机构；301-姿态舱段；302-姿态测量模块；303-里程轮；4-弹簧；5-导向销；6-锪槽；7-万向节；701-双联叉；702-万向节座；703-万向节基体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施方式一起用于阐述本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种海底管道内检测装置，如图1至图4所示，包括依次转动连接的防撞供电机构1、浮动机构2和姿态里程测量机构3，其中，浮动机构2可自适应一定范围管道内径的变化，其包括：磁路模块203和中心骨架202，磁路模块203套设于中心骨架202的外缘，磁路模块203能够相对于中心骨架202二维浮动(沿中心骨架202的轴向和径向运动)，且磁路模块203始终与管道的内壁贴合，磁路模块203产生磁场，对缺陷管道产生漏磁信号。其中，防撞供电机构1用于为磁路模块203和姿态里程测量机构3供电；姿态里程测量机构3用于获取内检测器的姿态变化数据以及内检测器的运行里程数据。

实施时，将上述海底管道内检测装置放置于管道内，并向前运动，在海底管道内检测装置的运动过程中，磁路模块203产生磁场，一旦管道存在缺陷，磁路模块203就会产生漏磁信号，从而实现管道的检测。当管道内径发生变化时，磁路模块203能够随着管道内径的变化沿中心骨架202的轴向和径向运动，使得浮动机构能够顺利通过该段管道。

与现有技术相比，本实施例提供的海底管道内检测装置中，磁路模块203能够二维浮动，在管道内径在一定范围变化的情况下，使得磁路模块203始终与管道内壁紧密贴合，提高了海底管道内检测装置的通过性以及管道检测的精度，降低了海底管道内检测装置在管道内卡堵的风险。

为了保证浮动机构2的安装稳定性，上述浮动机构2还包括套设于中心骨架202两端的支撑皮碗201，支撑皮碗201通过支撑皮碗法兰与中心骨架202固定连接。为了防止支撑皮碗201在运动过程中与中心骨架202脱离，中心骨架202的两端、支撑皮碗201的外侧可以设置皮碗压盘，从而能够防止支撑皮碗201相对于中心骨架202发生轴向运动，实现支撑皮碗201与中心骨架202的紧固连接。

需要说明的是，通常情况下，支撑皮碗201包括碗底和碗口两个部分，且碗底的直径小于碗口的直径，为了保证上述变形内检测器能够顺利通过被测管道，支撑皮碗201应该呈顺向布置，所谓呈顺向是指沿变形内检测器的运动方向碗底位于碗口的前方，这样能够保证支撑皮碗201以及变形内检测器顺畅地在管道中移动。

为了能够对管道的内壁各个方向进行全面检测，磁路模块203可以包括多组磁路单块，沿中心骨架202的外圆周方向，多个磁路单块均匀分布。这样，相对于中心骨架202，多个磁路单块可以呈多角度扩展或收缩，从而能够适应管道的多变径结构，360°全面检测管道的内径变化，实现管路的内壁的全面检测。

具体来说，通过磁场仿真可知，磁路单块的数量可以为12组，考虑磁路模块203的径向浮动，磁路单块均做成30°锥角，从而使得磁路单块径向浮动时始终保持相邻两组磁路单块侧面间平行，保证磁路单块之间的斥力均匀。

为了适应管径的变化，相邻两个磁路单块之间可以通过弹簧4连接，弹簧4始终处于压缩状态，对与其连接的磁路单块具有张力。这样，当浮动机构进入管道时或遇到缩径时，磁路单块压缩弹簧4，弹簧4的长度变小，使得磁路单块向靠近中心骨架202的轴线方向运动，磁路模块203收缩，外径变小；当管道内径变大时，磁路单块在弹簧4弹力作用下远离中心骨架202的轴线方向运动，磁路模块203扩张，外径变大，从而保证磁路模块203的表面与管道内壁始终保持贴合，实现管道内径自适应。同时，弹簧4还能够对磁路单块起到支撑作用，防止相邻磁路单块在磁力的作用下相互吸合。此外，弹簧4还能够起到防松的作用，使得磁路单块与中心骨架202之间始终保持一定的预紧力，防止磁路单块与中心骨架202的连接处松动。

对于磁路单块的结构，具体来说，其可以包括磁路支架204(例如，连杆)、传感器205、导磁单元206和铁轭207。铁轭207的一端通过磁路支架204与中心骨架202转动连接，从而实现铁轭207沿中心骨架202的轴向和径向运动，铁轭207位于磁路单块的最底部，在铁轭207上表面的两端对称布置两组导磁单元206，两组导磁单元206按N、S极对称布置，也就是说，相对侧的磁极相同，相同侧的磁极相反，并通过管道、铁轭207形成闭环磁路；在两组导磁单元206之间设有传感器205，用于检测和采集管道存在缺陷部位的漏磁信号。

为了实现磁路单块的稳定支撑，铁轭207的另一端可以通过导向销5与中心骨架202滑动连接。

为了提高整体结构的紧凑性和规整性，可以在铁轭207上开设铁轭走线槽，中心骨架202上开设骨架走线槽，传感器205的导线从传感器205中出来，依次穿过铁轭走线槽和骨架走线槽，并从中心骨架202的内部中空区域穿出，进而与后续设备连接。

为了增加磁路单块的耐磨性，其还可以包括安装于导磁单元206贴近管道的一侧的耐磨部208。这是因为，在浮动机构的运行过程中，导磁单元206会有吸附于管道内壁的趋势，耐磨部208能够保护导磁单元206，增加磁单模块的耐磨性。考虑到磁路模块203需要长时间与管道的内壁接触运动，耐磨部208的材料可以选用轴承钢。

为了进一步保护导磁单元206，导磁单元206贴近管道的一侧的表面还可以设置导磁垫209，用于导磁和保护导磁单元206。可以理解的是，当磁路单块包括耐磨部208时，导磁垫209需要设置于耐磨部208和导磁单元206之间。

示例性地，耐磨部208、导磁垫209、导磁单元206与铁轭207可以通过螺钉固定连接。

对于支撑皮碗201的形状和结构，其自身可以呈碗形结构，碗底部具有通孔，用于与中心骨架202的法兰盘上的凸台套装，凸台的直径与支撑皮碗201的内孔孔径配合。

为了保证管道内的流体介质能够顺利地通过皮碗，碗口的边缘处设有多个锪槽6；为了进一步方便流体介质的通过，锪槽6的形状可以为V形，夹角角度为40-60度，深度为15-20mm。

对于支撑皮碗201的材料，其可以采用聚氨酯柔性材料支撑，可以根据管道内径变化产生较大变形量，在支撑整个浮动机构的同时，支撑皮碗201始终与管道内壁贴合。

对于防撞供电机构1的结构，其可以包括依次连接的防撞组件、电源101和第一动力皮碗102，第一动力皮碗102的边缘始终与管道内壁相接触，电源101分别与磁路模块203和姿态里程测量机构3电连接。通过第一动力皮碗102两侧的压力差能够推动变形内检测器在管道中运行，从而实现管道变形的检测。此外，为变形内检测器单独配备电源101，能够确保内检测器具有足够的电力，实现各个机构的电源101隔离并具有较好的电磁屏蔽性能。

由于变形内检测器在被测管道中运行的动力来源是第一动力皮碗102两侧的压差，为了防止第一动力皮碗102出现漏压的问题，上述防撞供电机构1还包括第二动力皮碗103，第二动力皮碗103设于防撞组件与电源101之间。一旦第一动力皮碗102出现漏压的问题，可以由第二动力皮碗103两侧的压差为变形内检测器提供动力，第一动力皮碗102和第二动力皮碗103相互配合能够确保上述变形内检测器的密封性，在发球筒内加压时能够内检测器提供足够的动力推动内检测器运行，避免了变形内检测器由于动力不足而停留在被测管道中无法运行的问题，从而提高了变形内检测器的工作稳定性。

具体来说，第二动力皮碗103的数量可以为多个，例如两个，多个第二动力皮碗103通过转接垫107相互连接。

考虑到被测管道通常会有三通管道，为了防止变形内检测器在检测具有三通的被测管道时出现旁通、泄流等漏压的问题，第一动力皮碗102与第二动力皮碗103之间的距离应该大于或等于被测管道的直径，可以理解的是，所谓被测管道的直径是指被测管道的所有直径，包括三通部分的直径。这样，在防撞供电机构1经过三通管道时，第一动力皮碗102和第二动力皮碗103中至少有一个是与被测管道内壁相接触的，不会出现第一动力皮碗102和第二动力皮碗103同时脱离被测管道内壁的情况，从而避免了变形内检测器在检测具有三通的被测管道时出现旁通、泄流等漏压的问题，保证了变形内检测器能够顺畅地在被测管道中运行。

为了更加适应被测管道的大变形，第一动力皮碗102和第二动力皮碗103同样需要能够适应大变形的要求，因此，可以在第一动力皮碗102和第二动力皮碗103的内侧开设变形凹槽，需要说明的是，为了第一动力皮碗102和第二动力皮碗103的密封性，上述凹槽不可以贯穿第一动力皮碗102和第二动力皮碗103，这样，在变形内检测器经过缩径时，变形凹槽的槽宽变小，从而能够适应被测管道的大变形。

对于防撞组件的结构，其可以包括防撞网104和防撞头105，防撞头105通过转接头106与第二动力皮碗103固定连接。需要说明的是，防撞网104可以采用钢丝绳编织成网状，防撞头105可以采用橡胶材料制成。通过相互配合的防撞网104和防撞头105共同实现变形内检测器的整体防撞，保证在变形内检测器和被测管道发生碰撞时两者不发生互相伤害，另外，防撞网104可以作为内检测器的牵拉结构。

为了提高变形内检测器在通过弯管或变形管道的通过性，防撞供电机构1与浮动机构2之间、浮动机构2与姿态里程测量机构3之间可以通过万向节7连接。通过万向节7将变形内检测器中的各个机构连接起来，能够保证内检测器通过被测管道的弯头时能够灵活转向，适应不同规格的弯头，从而提高变形内检测器在通过弯管或变形管道的通过性。

具体来说，万向节7可以包括万向节基体703、位于万向节基体703两端的双联叉701以及位于双联叉701远离万向节基体703一端的万向节座702，其中，万向节座702的形状为分体设计的圆环状，也就是说，万向节座702由两个半圆弧形的万向节座单元组成。由于防撞供电机构1与浮动机构2之间、浮动机构2与姿态里程测量机构3之间的电气连接和信号连接需要通过万向节7，且万向节座702需要分别与防撞供电机构1、浮动机构2和姿态里程测量机构3固定连接，将万向节座702设计成分体式，可以方便万向节7的安装，同时，一旦连接上述机构的线缆出现故障，可以拆除一侧的万向节座单元，然后将线缆拆卸下来，从而完成线缆的替换和维修，这样能够提高变形内检测器的维修性。

同样地，为了进一步提高上述变形内检测器的维修性，万向节基体703也为分体设计的圆柱状，也就是说，万向节基体703由两个半圆柱形的万向节基体单元组成。

为了实现形变内检测器的大变形，与管道内壁相接触的各个部件需要具有弹性，示例性地，第一动力皮碗102、第二动力皮碗103、支撑皮碗201、转接垫107的材质可以选择为聚氨酯橡胶材质，转接头106的材质可以选择为不锈钢材质。

对于姿态里程测量机构3的结构，其可以包括姿态测量单元以及与姿态测量单元固定连接的历程测量单元。其中，姿态测量单元可以包括密封的姿态舱段301以及位于姿态舱段301内的姿态测量模块302，姿态测量模块302完成变形内检测器姿态测量，用于管道检测过程中变形内检测器的里程校正和变形量在管道周向分布记录；历程测量单元可以包括多个里程轮303，通过多个里程轮303与管道内壁接触滚动检测变形内检测器在管道内的运动距离。

为了提高姿态里程测量机构3的安装稳定性，姿态里程测量机构3也可以通过支撑皮碗201支撑在管道中，示例性地，上述支撑皮碗201可以固设在姿态测量单元的两端。

尽管上述已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是，在不超出本发明的精神和实质之内的各种修正，增添都是允许的，它们都落入本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种海底管道内检测装置，其特征在于，包括依次转动连接的防撞供电机构、浮动机构和姿态里程测量机构，所述浮动机构包括磁路模块和中心骨架；

所述磁路模块套设于中心骨架的外缘，所述磁路模块相对于中心骨架二维浮动，且磁路模块始终与管道的内壁贴合；

所述磁路模块用于产生磁场，对缺陷管道产生漏磁信号；所述防撞供电机构用于为磁路模块和姿态里程测量机构供电；所述姿态里程测量机构用于获取内检测器的姿态变化数据以及内检测器的运行里程数据；

相邻两个磁路单块之间通过弹簧连接，弹簧始终处于压缩状态，对与其连接的磁路单块具有张力。

2.根据权利要求1所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述磁路单块包括磁路支架、传感器、导磁单元和铁轭；

所述铁轭的一端通过磁路支架与中心骨架转动连接；

所述铁轭位于磁路单块的最底部，铁轭上表面的两端对称布置两组导磁单元；

两组导磁单元之间设有传感器。

3.根据权利要求2所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述磁路单块还包括安装于导磁单元贴近管道的一侧的耐磨部。

4.根据权利要求2所述的海底管道内检测装置，其特征在于，导磁单元贴近管道的一侧的表面设有导磁垫。

5.根据权利要求1所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述防撞供电机构包括依次连接的防撞组件、电源和第一动力皮碗；

所述第一动力皮碗的边缘始终与管道内壁相接触，所述电源分别与磁路模块和姿态里程测量机构电连接。

6.根据权利要求5所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述防撞供电机构还包括第二动力皮碗，所述第二动力皮碗设于防撞组件与电源之间。

7.根据权利要求6所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述第一动力皮碗与第二动力皮碗之间的距离大于或等于被测管道的直径。

8.根据权利要求1所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述防撞供电机构与浮动机构之间、浮动机构与姿态里程测量机构之间通过万向节连接。

9.根据权利要求8所述的海底管道内检测装置，其特征在于，所述万向节包括万向节基体、位于万向节基体两端的双联叉以及位于双联叉远离万向节基体一端的万向节座；

所述万向节座为分体设计的圆环状，所述万向基体为分体设计的圆柱形。