CN110082482A - 一种油气管道内检测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种油气管道内检测器。该检测器包括：舱体、里程探测装置、焊缝探测装置和测径装置；舱体为圆柱形；里程探测装置和焊缝探测装置均为多个，多个里程探测装置和多个焊缝探测装置沿周向均匀并间隔分布在舱体的外侧面；测径装置为多个，多个测径装置沿周向均匀分布在舱体的外侧面。本发明的油气管道内检测器，能够在确定管道产生超标的几何变形的同时确定出缺陷的位置，实现一次性定位缺陷位置。

Description

一种油气管道内检测器

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，特别是涉及一种油气管道内检测器。

背景技术

管道作为气体、石油等介质的长距离输送设施，被铺设于世界各地的陆地、海洋等各种环境之中。安全是管道运行最基本的条件，因而在进行管道规划、设计、施工、操作及维护的各个阶段，都要根据相应的法规采取安全措施，尤为需要重视的是对泄漏事故的早期发现及防止泄漏扩散。我国的长输管道工业虽然起步较晚，但在从上世纪50年代开始的几十年中我国管道工业有了较大发展，管道输送已在我国能源产业中占有极其重要的地位，如果把石油比作关乎国计民生的“工业血液”，那么输油管道就可以被誉为保障“工业血液”安全通畅的大动脉，管道运输已经成为关系到现代工业和国民经济发展的命脉行业。中国目前长距离油气输送管道总长己超过2万公里，并且正在以前所未有的速度发展。

油气管道在建设过程中，由于管道沉降接触沟底岩石或受其他外力作用，使得管壁受碰撞、挤压而产生凹陷、椭圆变形等几何缺陷。按照施工验收规范，投产前需要对超标的几何变形缺陷进行修复或换管。目前建设单位采用的方法大多是使用测径清管器判断管线是否存在超标的几何变形，然后使用过盈量较小的测径清管器定位缺陷位置，即现有的方法确定变形位置的步骤分为两步，无法一次性定位缺陷位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种油气管道内检测器，在确定管道产生超标的几何变形的同时确定出缺陷的位置，实现一次性定位缺陷位置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种油气管道内检测器，包括：舱体、里程探测装置、焊缝探测装置和测径装置；所述舱体为圆柱形；所述里程探测装置和所述焊缝探测装置均为多个，多个所述里程探测装置和多个所述焊缝探测装置沿周向均匀并间隔分布在所述舱体的外侧面；所述测径装置为多个，多个所述测径装置沿周向均匀分布在所述舱体的外侧面。

可选的，所述焊缝探测装置的形状为由两个探头斜臂和两个水平横臂相连组成的平行四边形；所述平行四边形所在平面与舱体轴线共面；其中一个水平横臂沿轴向固定在所述舱体的外侧面；每个水平横臂均与两个所述探头斜臂通过转轴连接；每个转轴均与对应的探头斜臂固定，与对应的水平横臂转动连接；远离所述舱体的一个转轴处设有第一永磁铁，所述第一永磁铁跟随所述转轴转动；在与带有所述第一永磁铁的转轴连接的水平横臂或探头斜臂上安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测所述第一永磁铁的磁场是否变化，从而确定是否存在焊缝。

可选的，所述里程探测装置包括里程轮、金属支撑杆、铰接件、连杆和弹簧，所述金属支撑杆一端与所述里程轮的轴心连接，另一端通过所述铰接件与所述连杆的首端转动连接；在所述金属支撑杆的靠近所述铰接件的一端转动连接有固定轴，且所述固定轴位于所述里程轮与所述铰接件之间；所述固定轴与所述舱体固定连接；所述弹簧套在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述连杆的末端固定连接，所述弹簧的另一端通过滑动轴承与所述舱体固定连接；所述滑动轴承套在所述连杆上，且与舱体固定连接；所述弹簧处于压缩状态；当所述里程轮被压向靠近所述舱体的方向时，绕所述固定轴转动，通过所述铰接件拉动所述连杆运动，使所述连杆进一步压缩所述弹簧；

在所述里程轮上安装有第二永磁铁，在所述金属支撑杆上安装有霍尔元件；所述霍尔元件用于检测所述第二永磁铁的磁场变化，从而检测里程轮的行进里程。

可选的，所述测径装置包括接触转轮、测径检测杆、弹性铰链和磁敏元件；所述测径检测杆的一端与所述接触转轮的轴心连接，另一端通过所述弹性铰链连接到所述舱体上，所述弹性铰链用于为所述测径检测杆提供远离所述舱体的弹力；

在所述弹性铰链转轴内安装有第三永磁铁，所述磁敏元件封装在所述弹性铰链处，所述磁敏元件用于检测所述第三永磁铁的磁场变化，进而确定所述测径检测杆的角度从而确定管道直径。

可选的，在所述舱体的前端设置有防撞头。

可选的，在所述防撞头与所述焊缝探测装置之间设置有密封皮碗；所述密封皮碗套在所述舱体上且开口方向朝向所述焊缝探测装置；所述密封皮碗用于从前往后罩住所述里程探测装置和所述焊缝探测装置。

可选的，所述测径装置安装在所述舱体的尾端。

可选的，在所述测径装置的前方设置有测径皮碗，所述测径皮碗套在所述舱体上且开口方向朝向所述测径装置，所述测径皮碗用于从前往后罩住所述测径装置。

可选的，在所述舱体内集成有惯性导航元件；所述惯性导航元件与所述霍尔元件连接，用于根据所述霍尔元件的检测结果计算里程。

可选的，该检测器还包括支撑板，所述支撑板固定在所述舱体上，所述测径皮碗与所述支撑板固定连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的油气管道内检测器，将里程探测装置、焊缝探测装置和测径装置均集成在舱体外侧面，实现里程、焊缝和直径的同时检测，可以直接记录焊缝异常或直径异常的位置所在的里程，在确定管道产生超标的几何变形的同时确定出缺陷的位置，实现一次性定位缺陷位置。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明油气管道内检测器实施例的装置结构图；

图2为本发明油气管道内检测器实施例的焊缝探测装置的结构图；

图3为本发明油气管道内检测器实施例的里程探测装置的结构图；

图4为本发明油气管道内检测器实施例的测径装置的结构图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明油气管道内检测器实施例的装置结构图。

参见图1，该油气管道内检测器，包括：舱体6、里程探测装置3、焊缝探测装置4和测径装置9；所述舱体6为圆柱形；所述里程探测装置3和所述焊缝探测装置4均为多个，多个所述里程探测装置3和多个所述焊缝探测装置4沿周向均匀并间隔分布在所述舱体6的外侧面；所述测径装置9为多个，多个所述测径装置9沿周向均匀分布在所述舱体6的外侧面。

在所述舱体6的外侧面还设置有集线器5。

在所述舱体6的前端设置有防撞头1。

在所述防撞头1与所述焊缝探测装置4之间设置有密封皮碗2；所述密封皮碗2套在所述舱体6上且开口方向朝向所述焊缝探测装置4；所述密封皮碗2用于从前往后罩住所述里程探测装置3和所述焊缝探测装置4。

所述测径装置9安装在所述舱体6的尾端。

在所述测径装置9的前方设置有测径皮碗8，所述测径皮碗8套在所述舱体6上且开口方向朝向所述测径装置9，所述测径皮碗8用于从前往后罩住所述测径装置9。

该检测器还包括支撑板7，所述支撑板7固定在所述舱体6上，所述测径皮碗8与所述支撑板7固定连接。

图2为本发明油气管道内检测器实施例的焊缝探测装置的结构图。

参见图2，所述焊缝探测装置4的形状为由两个探头斜臂401和两个水平横臂402相连组成的平行四边形；两个探头斜臂401相互平行，两个水平横臂402相互平行；两个探头斜臂401的倾斜方向朝向舱体6后端；所述平行四边形所在平面与舱体6轴线共面；其中一个水平横臂402沿轴向固定在所述舱体6的外侧面；每个水平横臂402均与两个所述探头斜臂401通过转轴403连接；每个转轴403均与对应的探头斜臂401固定，与对应的水平横臂402转动连接；远离所述舱体6的一个转轴403处设有第一永磁铁，即位于最后方的转轴403处设有第一永磁铁，安装有第一永磁铁的转轴即为探头触点。所述第一永磁铁跟随所述转轴403转动；在与带有所述第一永磁铁的转轴403连接的水平横臂402或探头斜臂401上安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测所述第一永磁铁的磁场是否变化，从而确定是否存在焊缝。

当出现焊缝时，平行四边形被压缩，探头触点处的压缩量会导致霍尔传感器检测到的信号发生阶跃响应，通过判断阶跃响应是否符合焊缝特征的阶跃响应来确定出现是否出现焊缝，并记录焊缝的位置和时间。

图3为本发明油气管道内检测器实施例的里程探测装置的结构图。

参见图3，该里程探测装置3包括里程轮301、金属支撑杆302、铰接件303、连杆304和弹簧305，所述金属支撑杆302一端与所述里程轮301的轴心连接，另一端通过所述铰接件303与所述连杆304的首端转动连接；在所述金属支撑杆302的靠近所述铰接件303的一端转动连接有固定轴306，且所述固定轴306位于所述里程轮301与所述铰接件303之间；所述固定轴306与所述舱体6固定连接；所述弹簧305套在所述连杆304上，所述弹簧305的一端与所述连杆304的末端固定连接，所述弹簧305的另一端通过滑动轴承307与所述舱体6固定连接；所述滑动轴承307套在所述连杆上，且与舱体307固定连接。所述弹簧305处于压缩状态；当所述里程轮301被压向靠近所述舱体6的方向时，绕所述固定轴306转动，通过所述铰接件拉动所述连杆304运动，使所述连杆304进一步压缩所述弹簧305，所述压缩弹簧305通过向所述连杆304施加压力从而为所述金属支撑杆302提供远离所述舱体6的压力；

在所述里程轮301上安装有第二永磁铁，在所述金属支撑杆302上安装有霍尔元件；所述霍尔元件用于检测所述第二永磁铁的磁场变化，从而检测里程轮301的行进里程。

里程轮301呈锯齿状。当检测器在管道内移动时，里程轮301外锯齿与管壁接触摩擦，使里程轮301转动，里程轮301上的第二永磁铁产生磁场，转动时，磁场受到外锯齿感应，并被金属支撑杆302上安装的霍尔元件接收到该磁场强度发生的变化，从而输出电信号，记录一次触发。里程轮301边缘有固定数量的锯齿，根据锯齿数量和触发次数，可以实时记录检测器的行进里程。

在所述舱体6内集成有惯性导航元件；所述惯性导航元件与所述霍尔元件连接，用于根据所述霍尔元件的检测结果计算里程。

图4为本发明油气管道内检测器实施例的测径装置的结构图。

参见图4，该测径装置9包括接触转轮901、测径检测杆902、弹性铰链903和磁敏元件904；所述测径检测杆902的一端与所述接触转轮901的轴心连接，另一端通过所述弹性铰链903连接到所述舱体6上，所述弹性铰链903用于为所述测径检测杆902提供远离所述舱体6的弹力；

在所述弹性铰链903转轴内安装有第三永磁铁，所述磁敏元件904封装在所述弹性铰链903处，所述磁敏元件904用于检测所述第三永磁铁的磁场变化，进而确定所述测径检测杆902的角度从而确定管道直径。所述磁敏元件904不与所述弹性铰链903直接接触。

在舱体内还设置有芯片，所述芯片与所述霍尔传感器、惯性导航元件和磁敏元件连接，用于将各焊缝数据、管道直径数据与管道里程数据进行对应。

本发明的油气管道内检测器在工作时，密封皮碗保护焊缝探测装置的探头触点。这是因为焊缝探测装置的探头触点较敏感，对于管道变形来说需要更加精准的探测方式，然而直接与壁面接触容易损坏探测臂(探头斜臂和水平横臂)和探头触点，并且会受到焊缝的影响产成额外误差数据。选择皮碗包裹，不仅保护探头触点不被磨损，还可以避免焊缝对探头触点影响；而对于探测臂(探头斜臂和水平横臂)来说，采用主动臂带从动臂的平行四边形结构，可以使探头触点端更加耐磨，并且焊缝相较管变形更易探测，不需太顾及磨损；里程探测装置与焊缝探测装置交错布置，可以记录里程信息，反馈至惯性导航单元，获得里程信息，若有管道变形或者焊缝，腔体内集成芯片遂记录此时里程信息以及异常信息，保证准确性。由此，检测器的精准度更高，能够检测半径小于400倍管径的管道弯曲变形点。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的油气管道内检测器，将里程探测装置、焊缝探测装置和测径装置均集成在舱体外侧面，实现里程、焊缝和直径的同时检测，可以直接记录焊缝异常或直径异常的位置所在的里程，在确定管道产生超标的几何变形的同时确定出缺陷的位置，实现一次性定位缺陷位置。

本文中应用了具体个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)

1.一种油气管道内检测器，其特征在于，包括：舱体、里程探测装置、焊缝探测装置和测径装置；所述舱体为圆柱形；所述里程探测装置和所述焊缝探测装置均为多个，多个所述里程探测装置和多个所述焊缝探测装置沿周向均匀并间隔分布在所述舱体的外侧面；所述测径装置为多个，多个所述测径装置沿周向均匀分布在所述舱体的外侧面。

2.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，所述焊缝探测装置的形状为由两个探头斜臂和两个水平横臂相连组成的平行四边形；所述平行四边形所在平面与舱体轴线共面；其中一个水平横臂沿轴向固定在所述舱体的外侧面；每个水平横臂均与两个所述探头斜臂通过转轴连接；每个转轴均与对应的探头斜臂固定，与对应的水平横臂转动连接；远离所述舱体的一个转轴处设有第一永磁铁，所述第一永磁铁跟随所述转轴转动；在与带有所述第一永磁铁的转轴连接的水平横臂或探头斜臂上安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测所述第一永磁铁的磁场是否变化，从而确定是否存在焊缝。

3.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，所述里程探测装置包括里程轮、金属支撑杆、铰接件、连杆和弹簧，所述金属支撑杆一端与所述里程轮的轴心连接，另一端通过所述铰接件与所述连杆的首端转动连接；在所述金属支撑杆的靠近所述铰接件的一端转动连接有固定轴，且所述固定轴位于所述里程轮与所述铰接件之间；所述固定轴与所述舱体固定连接；所述弹簧套在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述连杆的末端固定连接，所述弹簧的另一端通过滑动轴承与所述舱体固定连接；所述滑动轴承套在所述连杆上，且与舱体固定连接；所述弹簧处于压缩状态；当所述里程轮被压向靠近所述舱体的方向时，绕所述固定轴转动，通过所述铰接件拉动所述连杆运动，使所述连杆进一步压缩所述弹簧；

在所述里程轮上安装有第二永磁铁，在所述金属支撑杆上安装有霍尔元件；所述霍尔元件用于检测所述第二永磁铁的磁场变化，从而检测里程轮的行进里程。

4.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，所述测径装置包括接触转轮、测径检测杆、弹性铰链和磁敏元件；所述测径检测杆的一端与所述接触转轮的轴心连接，另一端通过所述弹性铰链连接到所述舱体上，所述弹性铰链用于为所述测径检测杆提供远离所述舱体的弹力；

在所述弹性铰链转轴内安装有第三永磁铁，所述磁敏元件封装在所述弹性铰链处，所述磁敏元件用于检测所述第三永磁铁的磁场变化，进而确定所述测径检测杆的角度从而确定管道直径。

5.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，在所述舱体的前端设置有防撞头。

6.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，在所述防撞头与所述焊缝探测装置之间设置有密封皮碗；所述密封皮碗套在所述舱体上且开口方向朝向所述焊缝探测装置；所述密封皮碗用于从前往后罩住所述里程探测装置和所述焊缝探测装置。

7.根据权利要求1所述的油气管道内检测器，其特征在于，所述测径装置安装在所述舱体的尾端。

8.根据权利要求7所述的油气管道内检测器，其特征在于，在所述测径装置的前方设置有测径皮碗，所述测径皮碗套在所述舱体上且开口方向朝向所述测径装置，所述测径皮碗用于从前往后罩住所述测径装置。

9.根据权利要求3所述的油气管道内检测器，其特征在于，在所述舱体内集成有惯性导航元件；所述惯性导航元件与所述霍尔元件连接，用于根据所述霍尔元件的检测结果计算里程。

10.根据权利要求7所述的油气管道内检测器，其特征在于，还包括支撑板，所述支撑板固定在所述舱体上，所述测径皮碗与所述支撑板固定连接。