CN110880399B - 一种管道消磁机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道消磁机，属于管道施工技术领域。所述管道消磁机包括：磁场检测设备1、处理器2、控制器3、第一交直流转换装置4、第二交直流转换装置5、第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8、升压变压器9、电容10、二极管11以及消磁线圈12。采用本发明，可以降低消磁线圈功耗，减轻消磁线圈发热现象。

Description

一种管道消磁机

技术领域

本发明涉及管道施工领域，特别涉及一种管道消磁机。

背景技术

管道运输在国民经济的发展中起着至关重要的作用，而长输油气管道作为管道运输的重要组成部分，也有着不可替代的作用。由于管道长度有限，因此在长距离运输的过程中不可避免的要对管道进行焊接处理，但是因为生产、环境、材料等原因，使管道带有磁性，而管道中的磁场会使焊接出现电弧引燃困难，电弧偏离等问题，影响焊接质量。

现有技术对管道消磁处理主要采用直流消磁，即在管道上缠绕一个线圈，在线圈中通入电流，控制电流方向，使其产生的磁场方向与管道中的磁场方向相反，再调节电流大小，使线圈中产生的磁场可以抵消管道磁场。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的直流消磁技术，由于线圈消耗功率很大，要持续对线圈持续通以较大电流，才能对管道进行消磁，导致线圈发热现象严重。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种管道消磁机。所述技术方案如下：

管道消磁机包括：磁场检测设备1、处理器2、控制器3、第一交直流转换装置4、第二交直流转换装置5、第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8、升压变压器9、电容10、二极管11以及消磁线圈12；控制器3的电源输入端与交流电源电性连接；升压变压器9的低压绕组的两个连接端与所述交流电源电性连接，第一交直流转换装置4的两个输入端与交流电源电性连接；第二交直流转换装置5的两个输入端分别与升压变压器9的高压绕组的两个连接端电性连接；电容10的两端分别与第一交直流转换装置4的两个输出端电性连接，电容10的两端分别与第二交直流转换装置5的两个输出端电性连接；第一电控开关6设置在升压变压器9的低压绕组的连接端与交流电源的连接线路上；第二电控开关7设置在电容10与第一交直流转换装置4的输出端的连接线路上；第三电控开关8、消磁线圈12与二极管11组成的消磁电路电性连接于电容10的两端；磁场检测设备1与处理器2电性连接，处理器2与控制器3的总控端电性连接；控制器3的三个控制端分别与第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8的控制端电性连接；

消磁线圈12，用于缠绕在待消磁的管道上；磁场检测设备1，用于检测所述管道的轴线上对应消磁线圈12的位置的磁场强度和磁场方向，发送给处理器2；处理器2，用于当接收到用户输入的启动消磁指令时，向控制器3发送第一指令，当检测到满足预设的电容10充电完成条件时，向控制器3发送第二指令，当磁场检测设备1检测到的磁场强度小于或等于预设阈值时，向控制器3发送第三指令，并按照预设周期，根据预先存储的磁场强度和转换电流值的对应关系，确定磁场检测设备1当前检测到的磁场强度对应的目标转换电流值，向控制器3发送所述目标转换电流值；控制器3，用于当未接收到处理器2发送的指令之前，控制第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8断开，当接收到处理器2发送的第一指令后，控制第一电控开关6导通，当接收到处理器2发送的第二指令后，控制第三电控开关8导通，当接收到处理器2发送的第三指令后，控制第一电控开关6断开、第二电控开关7导通，当接收到所述目标转换电流值后，向第一交直流转换装置4发送目标控制电压。第一交直流转换装置4，用于每当接收到所述目标控制电压时，基于所述目标控制电压对输出电流进行调整。

可选的，第三电控开关8与二极管11并联后与消磁线圈12串联形成所述消磁电路。

可选的，第三电控开关8是晶体闸流管；二极管11的负极与消磁线圈的2端电性连接，正极与消磁线圈的1端电性连接；第三电控开关8的正极与消磁线圈的2端电性连接，负极与消磁线圈的1端电性连接。

可选的，消磁线圈12与二极管11并联后与第三电控开关8串联形成所述消磁电路。

可选的，第三电控开关8与消磁线圈12串联后与二极管11并联形成所述消磁电路。

可选的，在电容10与第一交直流转换装置4的连接线路上，设置有一个电阻15。

可选的，第一电控开关6是继电器。

可选的，第二电控开关7是晶体闸流管。

可选的，其特征在于，第一交直流转换装置4是交流/直流转换器。

可选的，第二交直流转换装置5是整流桥。

可选的，所述管道消磁机，还包括人机交互显示器件13；

所述人机交互显示器件13，用于显示磁场检测设备1检测到的磁场强度和磁场方向。

可选的，所述管道消磁机还包括电压计14，所述电压计14和处理器2电性连接；所述电压计14，用于检测电容10的电压；所述电容充电完成条件为所述电压计14检测到的电压达到预设阈值。

可选的，所述预设阈值小于200高斯。

可选的，所述升压变压器升压比是1:5到1：15。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例中，利用磁场检测设备1对管道中的磁场强度和磁场方向进行检测，再由处理器2根据预设阈值对控制器3发送通知消息，控制器3控制交流消磁和直流消磁进行切换，其中，交流消磁模式通过电容10放电使消磁线圈12产生强大的磁场，以扰乱管道中的磁场，使管道中磁场减弱到预设阈值。再切换到直流消磁模式，通过控制消磁线圈12中的电流方向和电流大小，使其产生的磁场对管道中的剩余的较弱的磁场进行抵消，已达到管道消磁目的，这样交流消磁的时间比较短不会产生太多功耗，在直流消磁模式下，电流比较小，也不会产生过大的功耗，有效的减轻了消磁线圈12的发热影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管道消磁机的电路示意图；

图2是本发明实施例提供的一种管道消磁机的电路示意图；

图例说明：

图1和图2中：1、磁场检测设备，2、处理器，3、控制器，4、第一交直流转换装置，5、第二交直流转换装置，6、第一电控开关，7、第二电控开关，8、第三电控开关，9、升压变压器，10、电容，11、二极管，12消磁线圈，13、人机交互显示器件，14、电压计，15、电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种管道消磁机，如图1所示，管道消磁机包括：磁场检测设备1、处理器2、控制器3、第一交直流转换装置4、第二交直流转换装置5、第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8、升压变压器9、电容10、二极管11以及消磁线圈12。

控制器3的电源输入端与交流电源电性连接；升压变压器9的低压绕组的两个连接端与交流电源电性连接，第一交直流转换装置4的两个输入端与交流电源电性连接；第二交直流转换装置5的两个输入端分别与升压变压器9的高压绕组的两个连接端电性连接；电容10的两端分别与第一交直流转换装置4的两个输出端电性连接，电容10的两端分别与第二交直流转换装置5的两个输出端电性连接；第一电控开关6设置在升压变压器9的低压绕组的连接端与交流电源的连接线路上；第二电控开关7设置在电容10与第一交直流转换装置4的输出端的连接线路上；第三电控开关8、消磁线圈12与二极管11组成的消磁电路电性连接于电容10的两端；磁场检测设备1与处理器2电性连接，处理器2与控制器3的总控端电性连接；控制器3的三个控制端分别与第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8的控制端电性连接。

消磁线圈12，用于缠绕在待消磁的管道上；磁场检测设备1，用于检测管道的轴线上对应消磁线圈12的位置的磁场强度和磁场方向，发送给处理器2；处理器2，用于当接收到用户输入的启动消磁指令时，向控制器3发送第一指令，当检测到满足预设的电容10充电完成条件时，向控制器3发送第二指令，当磁场检测设备1检测到的磁场强度小于或等于预设阈值时，向控制器3发送第三指令，并按照预设周期，根据预先存储的磁场强度和转换电流值的对应关系，确定磁场检测设备1当前检测到的磁场强度对应的目标转换电流值，向控制器3发送目标转换电流值；控制器3，用于当未接收到处理器2发送的指令之前，控制第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8断开，当接收到处理器2发送的第一指令后，控制第一电控开关6导通，当接收到处理器2发送的第二指令后，控制第三电控开关8导通，当接收到处理器2发送的第三指令后，控制第一电控开关6断开、第二电控开关7导通，当接收到目标转换电流值后，向第一交直流转换装置4发送目标转换电流值；第一交直流转换装置4，用于每当接收到目标转换电流值时，基于目标转换电流值对输出电流进行调整。

其中，电容10充电完成条件可以为电容10两端电压达到2500V。预设阈值可以是用户根据实际需要设置的由直流消磁可以抵消的磁场强度，可以为200高斯。

在实施中，管道消磁机可以由三部分组成：控制回路、交流消磁回路和直流消磁回路。

控制回路可以包括磁场检测设备1、处理器2和控制器3。在实际工作中，控制器在未接收到处理器发送的指令之前，控制第一电控开关6、第二电控开关7、第三电控开关8断开，管道消磁机不进行消磁工作。用户向处理器2输入启动消磁指令，处理器2在接收到该启动消磁指令后，向控制器3发送第一指令，当控制器3接收到该指令后，控制第一电控开关6导通，交流消磁回路由断路变成通路。当检测到电容10充电完成，处理器则会向控制器3发送第二指令，控制器3接收到该指令后，控制第三电控开关8导通，此时交流消磁回路开始通过消磁线圈12对管道进行交流消磁。磁场检测设备1将检测到管道中磁场强度发送给处理器2，处理器2对该磁场强度进行判断，如果小于或等于预设阈值200高斯时，则向控制器3发送第三指令，并按照预设周期，根据预先存储的磁场强度和转换电流值的对应关系，确定磁场检测设备1当前检测到的磁场强度对应的目标转换电流值，向控制器3发送目标转换电流值，当控制器3接收到该指令后，控制第一电控开关6断开、第二电控开关7导通，此时直流消磁回路由断路变成通路。由于磁场在时刻发生变化，处理器可以按照预设周期，根据预先存储的磁场强度和转换电流值的对应关系，确定磁场检测设备1当前检测到的磁场强度对应的目标转换电流值，并向控制器3发送该目标转换电流值，控制器3在接收到该目标转换电流值后，会向第一交直流转换装置4发送与该目标转换电流相对应的目标控制电压，以使其输出直流消磁所需要的电流。

交流消磁回路可以包括：第一电控开关6、升压变压器9、第二交直流转换装置5、电容10、第三电控开关8、二极管11和消磁线圈12。当控制器3控制第一电控开关6导通时，交流电源所提供的交流电压则会通过第一电控开关6加到升压变压器9的低压绕组上，经过升压变压器9，达到升压目的，经过升压变压器9升压后的交流电压，经过第二交直流转换装置5，转换成直流电压，再加到电容10两端，给电容10充电，当电容充电到达饱和后，开始进行放电，此时电容10、第三电控开关8和二极管11组成放电电路，在消磁线圈13中产生按指数规律衰减的磁场扰乱管道中的磁场，使其按照指数规律减弱。当管道中的剩余的磁场减弱到200高斯时，转由直流消磁回路对其进行直流消磁。

直流消磁回路可以包括：第一交直流转换装置4、第二电控开关7、第三电控开关8、二极管11和消磁线圈12。交流电源提供的交流电流经过第一交直流转换装置4，转换成直流电流，该直流电流通过第二电控开关7，消磁线圈12，第三电控开关8所组成的闭合回路，在消磁线圈12中产生磁场来抵消管道中的剩余的磁场，在消磁过程中第一交直流转换装置4根据控制器3发来的目标控制电压，对输出电流值进行调整，以使通过消磁线圈12中的电流产生的磁场足以抵消管道中的剩余的磁场，又不会产生过多的功耗。

可选的，为了满足不同的需求消磁电路中器件的电性连接方式可以有很多种，本实施例中采用第三电控开关8与二极管11并联后与消磁线圈12串联形成消磁电路的电性连接方式。

在实施中，消磁电路内的器件与其他器件，可以有以下的电性连接方式，例如：第一交直流转换装置4的输出端负极与第三电控开关的8的正极电性连接，这样的电性连接方式，直流消磁时，直流电流从第一交直流转换装置4的输出端正极流经第二电控开关7、消磁线圈12和第三电控开关8，到第一交直流转换装置4的输出端负极构成通路；第一交直流转换装置4的输出端负极与第三电控开关的8的负极电性连接，这样的电性连接方式，直流消磁时，电流不再流经第三电控开关8。除此之外，消磁电路内的器件与其他器件还有其他的电性连接方式，技术构思与上述电性连接方式相同，在此不做累述。

可选的，为了对消磁电路中的器件起到保护作用，消磁电路内的器件电性连接方式还可以为：消磁线圈12与二极管11并联后与第三电控开关8串联形成消磁电路。

在实施中，如图2所示，二极管11与消磁线圈12并联，起到续流作用，即，在消磁线圈12中的电流突然变化时，其两端会产生突变电压，可能会破坏其他器件，二极管11可以使该电压平稳变化，不会产生突变电压。另外，在此电性连接的基础上，消磁电路内的器件与其他器件的电性连接方式，与上述技术构思相同，在此不做累述。

可选的，为了使消磁电路有更好的可控性，在本管道消磁机中第三电控开关8是晶体闸流管，其电性连接方式可以如下：第三电控开关8的正极与消磁线圈的2端电性连接，负极与消磁线圈的1端电性连接；二极管11的负极与消磁线圈的2端电性连接，正极与消磁线圈的1端电性连接。

其中，晶体闸流管处于导通状态时，其自身的电阻15值可以忽略不计。

可选的，为了充电时对电容10起到保护作用，在本管道消磁机中可以在电容10与第一交直流转换装置4的连接线路上，设置有一个电阻15。

在实施中，经过升压变压器9的电压可以达到上千伏，在对电容10进行充电的过程中可会对电容造成一定损坏。因此可以接入一个电阻15，起到限流作用，从而可以保护电容9。

可选的，为了达到用小电流控制大电流，并且降低功耗的目的，在本管道消磁机中，第一电控开关是继电器。

在实施中，控制器3对继电器可以对继电器6通以很小的电流，就可以控制继电器6的通断，以达到使电流流通和截止的作用，并且与其他电控开关相比，继电器的功耗更低。

可选的，同样为了使消磁电路有更好的可控性，在本管道消磁机中第二电控开关7是晶体闸流管。

在实施中，第二电控开关8使用晶体闸流管，可以通过控制器3对其进行通断控制，并且与其他种类的电控开关相比，晶体闸流管的导通与断开的反应速度更快，使管道消磁机的工作效率更高。

可选的，为了能将交流电流转换为直流电流，并且能够根据接收到的控制电压调整输出电流的大小，在本管道消磁机中，第一交直流转换装置4是交/直流转换器。

可选的，在本管道消磁机中，第二交直流转换装置5是整流桥。

可选的，为了使用户能更直观的监测到管道的磁场强度和磁场方向，并更方便的操作管道消磁机，在本管道消磁机中，还可以有人机交互显示器件13。该人机交互显示器件13，用于显示磁场检测设备1检测到的磁场强度和磁场方向。

在实施中，磁场检测设备1检测到管道中的磁场强度和磁场方向，会通过人机交互显示器件13进行显示。用户可以根据显示的磁场强度和方向，控制线圈中的电流大小和方向，以达到消磁目的。

可选的，为了知道电容10的充电情况，在本管道消磁机中可以还包括电压计14，该电压计14和处理器2电性连接；电压计14，用于检测电容10的电压；电容10充电完成条件为电压计14检测到的电压达到预设阈值。

其中，预设阈值可以是技术人员根据实际需要设置的，可以是2500伏。

在实施中，电压计14检测电容10两端的电压，当检测到该电压达到预设阈值时，会向处理器发送电容充电完成的消息，处理器接收到该消息，会做出后续处理。

可选的，升压变压器的升压比可以在1:5到1：15之间。在本实施例中采用1:12的升压比。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种管道消磁机，其特征在于，所述管道消磁机包括：磁场检测设备(1)、处理器(2)、控制器(3)、第一交直流转换装置(4)、第二交直流转换装置(5)、第一电控开关(6)、第二电控开关(7)、第三电控开关(8)、升压变压器(9)、电容(10)、二极管(11)以及消磁线圈(12)；

控制器(3)的电源输入端与交流电源电性连接；

升压变压器(9)的低压绕组的两个连接端与所述交流电源电性连接，第一交直流转换装置(4)的两个输入端与交流电源电性连接；

第二交直流转换装置(5)的两个输入端分别与升压变压器(9)的高压绕组的两个连接端电性连接；

电容(10)的两端分别与第一交直流转换装置(4)的两个输出端电性连接，电容(10)的两端分别与第二交直流转换装置(5)的两个输出端电性连接；

第一电控开关(6)设置在升压变压器(9)的低压绕组的连接端与交流电源的连接线路上；

第二电控开关(7)设置在电容(10)与第一交直流转换装置(4)的输出端的连接线路上；

第三电控开关(8)、消磁线圈(12)与二极管(11)组成的消磁电路电性连接于电容(10)的两端；

磁场检测设备(1)与处理器(2)电性连接，处理器(2)与控制器(3)的总控端电性连接；

控制器(3)的三个控制端分别与第一电控开关(6)、第二电控开关(7)、第三电控开关(8)的控制端电性连接；

消磁线圈(12)，用于缠绕在待消磁的管道上；

磁场检测设备(1)，用于检测所述管道的轴线上对应消磁线圈(12)的位置的磁场强度和磁场方向，发送给处理器(2)；

处理器(2)，用于当接收到用户输入的启动消磁指令时，向控制器(3)发送第一指令，当检测到满足预设的电容(10)充电完成条件时，向控制器(3)发送第二指令，当磁场检测设备(1)检测到的磁场强度小于或等于预设阈值时，向控制器(3)发送第三指令，并按照预设周期，根据预先存储的磁场强度和转换电流值的对应关系，确定磁场检测设备(1)当前检测到的磁场强度对应的目标转换电流值，向控制器(3)发送所述目标转换电流值；

控制器(3)，用于当未接收到处理器(2)发送的指令之前，控制第一电控开关(6)、第二电控开关(7)、第三电控开关(8)断开，当接收到处理器(2)发送的第一指令后，控制第一电控开关(6)导通，当接收到处理器(2)发送的第二指令后，控制第三电控开关(8)导通，对所述管道进行交流消磁，当接收到处理器(2)发送的第三指令后，控制第一电控开关(6)断开、第二电控开关(7)导通，对所述管道进行直流消磁，当接收到所述目标转换电流值后，向第一交直流转换装置(4)发送目标控制电压；

第一交直流转换装置(4)，用于每当接收到所述目标控制电压时，基于所述目标控制电压对输出电流进行调整。

2.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第三电控开关(8)与二极管(11)并联后与消磁线圈(12)串联形成所述消磁电路。

3.根据权利要求2所述管道消磁机，其特征在于，第三电控开关(8)是晶体闸流管；

二极管(11)的负极与消磁线圈的2端电性连接，正极与电容(10)的1端电性连接，电容(10)的2端与消磁线圈的1端电性连接；

第三电控开关(8)的正极与消磁线圈的2端电性连接，负极与电容(10)的1端电性连接，电容(10)的2端与消磁线圈的1端电性连接。

4.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，消磁线圈(12)与二极管(11)并联后与第三电控开关(8)串联形成所述消磁电路。

5.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第三电控开关(8)与消磁线圈(12)串联后与二极管(11)并联形成所述消磁电路。

6.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，在电容(10)与第一交直流转换装置(4)的连接线路上，设置有一个电阻(15)。

7.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第一电控开关(6)是继电器。

8.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第二电控开关(7)是晶体闸流管。

9.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第一交直流转换装置(4)是交流/直流转换器。

10.据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，第二交直流转换装置(5)是整流桥。

11.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，所述管道消磁机，还包括人机交互显示器件(13)；

所述人机交互显示器件(13)，用于显示磁场检测设备(1)检测到的磁场强度和磁场方向。

12.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，所述管道消磁机还包括电压计(14)，所述电压计(14)和处理器(2)电性连接；

所述电压计(14)，用于检测电容(10)的电压；

所述电容充电完成条件为所述电压计(14)检测到的电压达到预设阈值。

13.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，所述预设阈值小于200高斯。

14.根据权利要求1所述管道消磁机，其特征在于，所述升压变压器升压比是1:5到1：15。

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