CN111779920A - 一种输气管道滑油抽吸系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道维护领域，尤其涉及一种输气管道滑油抽吸系统，包括管道机器人和控制终端系统，所述管道机器人包括滑油位置检测模块、滑油抽吸模块、电液控制系统、数据采集处理系统和吸油口，所述控制终端系统包括数据处理中心、信号收发装置、输入设备、存储单元、显示模块。与现有技术相比具有以下优点：提供了一种能够将输气管道滞留的滑油排除的方法；自动化程度高，效率较高；采用管道机器人技术，增加了安全性，减少了泄漏的风险。

Description

一种输气管道滑油抽吸系统

技术领域

本发明涉及管道维护领域，尤其涉及一种输气管道滑油抽吸系统。

背景技术

近年来，为适应需求，我国油气管网规模不断扩大，管道的建设施工及管理水平得到大幅度的提升。根据《中长期油气管网规划》，到2020年全国长输油气管网规模将达到16.9万km；到2025年，管网规模将达到24万km。

油气管网是能源输送的大动脉，在我国的能源战略布局方面，有着广泛的应用。天然气的长距离传输需要进行增压，常见的增压设备包括注油润滑的往复式压缩机(以下简称压缩机)，注入压缩机的滑油一部分经过压缩机橇内的回流管线伴随被压缩的天然气进入压缩机入口涤气罐；一部分通过活塞杆气封进入污油收集罐；剩余的滑油则随被压缩的天然气进入下游管道、直至海管。滑油随天然气运输过程中会凝结并滞留于输气管道中，大量的滞留滑油会增加天然气阻力，严重影响天然输送安全。

有必要将滞留滑油排除，以减小天然气输送阻力、提高天然气输送效率，最终保障天然气输送安全。

发明专利(申请号：CN201610111812.2)公开了一种多功能积液控制阀，气流通过涡旋流发生器时，产生涡旋运动，提高气体携液能力。但是该发明未从根本上清除积液，气体携液极有可能在下一低洼处聚集；该装置应用于长输管道时，需要人工转换涡旋流管，效率低下；该装置的涡旋运动只能带动混入天然气中的水。

发明专利(申请号：CN201510386095.X)公开了一种管道低洼处积液排除及缓蚀剂在线监测及方法。但该发明采用气举的方式排除积液，当积液缓冲罐中的液位低于气流喷嘴时，液体将不再排除，气体上升容易造成泄漏，污染环境。

实用新型专利(申请号：CN201920883923.4)公开了一种天然气长输管道积液的排除装置。该装置安装在管道之间，把进气口和出气口与天然气管道相连，使积液在排液管的下部堆积。该发明装置只能解决长输管道一小段的积液问题，破坏了管道的整体性，更容易造成泄漏，污染环境。

发明内容

为了克服现有技术难以适用于滑油抽吸的问题，本发明提出了一种输气管道滑油抽吸系统，通过管道机器人布置的抽吸口进行沉积滑油抽吸，再通过脐带缆中的滑油通道将滑油排出管道外，解决了滑油抽吸的问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下方案来实现：

一种输气管道滑油抽吸系统，包括管道机器人和控制终端系统，所述管道机器人包括滑油抽吸模块、滑油位置检测模块。

进一步地，所述控制终端系统包括数据处理中心、信号收发装置、输入设备、存储单元、显示模块；所述信号收发装置、输入设备、存储单元、显示模块分别与数据处理中心相连，通过数据处理中心的控制模块控制各部分，显示模块可以实时显示管道机器人的三维轨迹位置坐标。

进一步地，所述滑油抽吸模块包括电液控制系统和数据采集处理系统，所述电液控制系统由二位三通电磁阀、增压泵、单向阀A、单向阀B、单向阀C、滑油收集装置、溢流阀、断电常闭电磁开关阀组成；断电常闭电磁开关阀和二位三通电磁阀分别由DSP独立控制，断电常闭电磁开关阀串联二位三通电磁阀，二位三通电磁阀两个出口分别连接单向阀A和增压泵，增压泵串联单向阀B，溢流阀、单向阀A、单向阀B并联，溢流阀、单向阀A、单向阀B串联单向阀C，单向阀C再串联滑油收集装置。所述数据采集处理系统由液面传感器、压力传感器、重力加速度计、存储器、AD、AD/DA组成，液面检测传感器检测滑油液面高度，压力传感器检测管内压力，重力加速度计检测重力方向。

进一步地，所述滑油位置检测模块由存储器、重力加速度计、超声波液面检测传感器、步进电机、工业CCD相机、电源模块组成；所述重力加速度计、超声波液面检测传感器、步进电机分别由DSP独立控制。

进一步地，所述滑油抽吸模块中的吸油口总计有6-10个，周向均匀分布，这样可以提高吸油效率和吸油过程的可靠性。

进一步地，所述吸油口和断电常闭电磁开关阀之间只串联单向阀单向导通连接，吸油口外设置有步进电机，通过步进电机旋转吸油口实现选择不同吸油口抽吸滑油。

进一步地，作为上述内容的另外一种实现方式，所述吸油口和断电常闭电磁开关阀之间串联有单向阀和电磁开关阀，电磁开关阀能够独立控制，通过电磁开关阀的通断实现选择不同吸油口抽吸滑油。

本发明与现有技术相比，具有的优点有：

(1)提供了一种能够将输气管道滞留的滑油排除的方法。

(2)自动化程度高，效率较高。

(3)采用管道机器人技术，增加了安全性，减少了泄漏的风险。

附图说明

图1为本发明管道机器人的结构示意图；

图2为本发明中控制终端系统组成示意图；

图3为本发明滑油抽吸模块示意图；

图4为本发明滑油位置检测模块示意图；

图5为本发明吸油口结构示意图之一。

图6为本发明吸油口结构示意图之二。

图7为本发明滑油抽吸流程图。

图8为本发明确定滑油沉积位置流程图。

图中：滑油位置检测模块1、滑油抽吸模块2、电液控制系统3、数据采集处理系统4、吸油口5、管道机器人6、控制终端系统7、存储器(A)8、重力加速度计(A)9、二位三通电磁阀10、增压泵11、单向阀(A)12、单向阀(B)13、单向阀(C)14、脐带缆15、滑油收集装置16、管道17、溢流阀18、吸油口系统19、断电常闭电磁开关阀20、压力传感器21、液面传感器22、电源模块23、工业CCD相机24、存储器(B)25、步进电机(A)26、超声波液面检测传感器27、重力加速度计(B)28、单向阀(D)29、步进电机(B)30、电磁开关阀31。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的效果有更加清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施例。

本实施例提供一种输气管道滑油抽吸系统，包括管道机器人6和控制终端系统7。如图1所示，所述管道机器人6布置有滑油位置检测模块1、滑油抽吸模块2、电液控制系统3、数据采集处理系统4、吸油口5；所述管道机器人6用于爬行、作为滑油抽吸的载体；所述吸油口5总计有6-10个，周向均匀分布。

如图2所示，所述控制终端系统包括数据处理中心、信号收发装置、输入设备、存储单元、显示模块；所述信号收发装置、输入设备、存储单元、显示模块分别与数据处理中心相连，通过数据处理中心的控制模块控制各部分，显示模块可以实时显示管道机器人的三维轨迹位置坐标。

如图3所示，所述滑油抽吸模块2包括电液控制系统3和数据采集处理系统4，所述电液控制系统3由二位三通电磁阀10、增压泵11、单向阀(A)12、单向阀(B)13、单向阀(C)14、滑油收集装置16、溢流阀18、断电常闭电磁开关阀20组成；断电常闭电磁开关阀20和二位三通电磁阀10分别由DSP独立控制，断电常闭电磁开关阀20串联二位三通电磁阀10，二位三通电磁阀10两个出口分别连接单向阀(A)12和增压泵11，增压泵11串联单向阀(B)13，溢流阀18、单向阀(A)12、单向阀(B)13并联，溢流阀18、单向阀(A)12、单向阀(B)13串联单向阀(C)14，单向阀(C)14再串联滑油收集装置16。所述数据采集处理系统由液面传感器22、压力传感器21、重力加速度计(A)9、存储器(A)8、AD、AD/DA组成，液面传感器22检测滑油液面高度，压力传感器21检测管内压力，重力加速度计(A)9检测重力方向。

如图4所示，所述滑油位置检测模块1由电源模块23、工业CCD相机24、存储器(B)25、步进电机(A)26、超声波液面检测传感器27、重力加速度计(B)28组成；所述步进电机(A)26、超声波液面检测传感器27、重力加速度计(B)28分别由DSP独立控制。

如图5所示，所述吸油口5和断电常闭电磁开关阀20之间只串联单向阀(D)29单向导通连接，吸油口5外设置有步进电机(B)30，通过步进电机(B)30旋转吸油口5实现选择不同吸油口5抽吸滑油。

如图6所示，所述吸油口5和断电常闭电磁开关阀20之间串联有单向阀(D)29和电磁开关阀31，电磁开关阀31能够独立控制，通过电磁开关阀31的通断实现选择不同吸油口5抽吸滑油。

一种输气管道滑油抽吸系统，其工作过程包括以下步骤：S1：滑油位置检测模块1实时监测管道17内部滑油沉积信号，确定滑油沉积位置；S2：滑油抽吸模块2发送滑油沉积信号到控制终端系统7，控制终端系统7发送吸油信号到滑油抽吸模块2，电液控制系统3吸出滑油；S3：滑油完全吸出，关闭电磁阀，结束吸油。确定滑油沉积位置的步骤为：S11：滑油位置检测模块1计算液面高度；S12：当滑油液面高度大于标定高度时，工业CCD相机24对输气管道进行拍照，利用照片对滑油沉积位置进行二次校正，以确定目标处确实存在滑油沉积。所述的步骤S2中具体包含以下步骤：S21：当存在滑油沉积后，滑油抽吸模块2编码这一信息并发送给控制终端系统7；S22：控制终端系统7的数据处理中心对信息处理后将吸油信号由信号收发装置发送到滑油抽吸模块2；S23：滑油抽吸模块2中的电液控制系统3控制断电常闭电磁开关阀20和二位三通电磁阀10吸出滑油。所述步骤S3中滑油完全吸出前液面传感器22实时采集滑油液面，并将液面数据传输至DSP，当液面高度低于设定值时，关闭电磁阀，结束吸油。所述步骤S2中吸出滑油过程重力加速度计(A)9实时检测吸油口5与重力加速度方向之间的夹角，若两者之间的夹角大于10°，启动步进电机(B)30实时将滑油吸油口5旋转至重力加速度方向后再吸油。所述步骤S2中吸出滑油过程还可以通过以下方式来实现：吸油口5周向均匀布置6-10个，每个吸油口5设置有电磁开关阀31，重力加速度计A9实时检测哪个吸油口5与重力加速度方向之间的夹角最小，打开对应电磁阀开关阀31进行吸油。所述步骤S2中压力传感器21实时监测管道17内部压力，并通过计算得到管内压力是否能够吸出滑油，若能够吸出滑油则打开断电常闭电磁开关阀20，让二位三通电磁阀10通电，滑油利用管内压力吸出，若管道17内压力无法吸出滑油，二位三通电磁阀10断电，启动增压泵11，滑油二次增压排出。

如图1-8所示，一种输气管道滑油抽吸系统的工作原理：管道机器人6的机身为管道机器人6各系统的载体，为机身上设置的各系统提供接口和安装位置，管道机器人6的动作依靠支撑系统和伸缩机构来实现，通过支撑系统中的支撑机构和伸缩机构的交替动作来实现管道机器人6的前进或者后退。根据输气管道三维轨迹，控制终端系统7中的输入设备输入牵引速度、牵引力；根据滑油粘度、密度、滑油沉积距离、抽吸油管尺寸设置抽吸压力、抽吸功率参数。数据处理中心对牵引速度、牵引力编码并将数据由信号收发装置发射至管道内的管道机器人6，管道机器人6将控制信号进行解码并控制支撑系统的比例换向阀按照一定顺序换向，实现管道机器人6动作。管道机器人6向前运动的同时，滑油位置检测模块1中的重力加速度计(B)28实时检测吸油口5与重力加速度方向之间的夹角，若两者之间的夹角大于10°，启动步进电机(A)26实时将滑油吸油口5旋转至重力加速度方向。当存在滑油沉积后，存在滑油沉积后，滑油抽吸模块2编码这一信息并发送给控制终端系统7，控制终端系统7将接收到的信息解码后在显示模块显示，控制终端系统7可以选择停止管道机器人6进行吸油还是让管道机器人6继续向前动作，用户选择停止管道机器人6进行吸油后，数据处理中心对停止管道机器人6进行吸油信息编码并将数据由信号收发装置发射至滑油抽吸模块2。压力传感器21实时监测管道17内部压力，并通过计算得到管内压力是否能够吸出滑油，若能够吸出滑油则打开断电常闭电磁开关阀20，让二位三通电磁阀10通电，滑油利用管内压力吸出，若管道17内压力无法吸出滑油，二位三通电磁阀10断电，启动增压泵11，滑油二次增压排出。滑油完全吸出前液面传感器22实时采集滑油液面，并将液面数据传输至DSP，当液面高度低于设定值时，关闭电磁阀，结束吸油。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化和修改，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种输气管道滑油抽吸系统，由管道机器人(6)和控制终端系统(7)组成，其特征在于：所述管道机器人(6)包括滑油抽吸模块(2)、滑油位置检测模块(1)。

2.根据权利要求1所述的一种输气管道滑油抽吸系统，所述滑油抽吸模块(2)包括电液控制系统(3)和数据采集处理系统(4)，其特征在于：所述电液控制系统(3)由二位三通电磁阀(10)、增压泵(11)、单向阀A(12)、单向阀B(13)、单向阀C(14)、滑油收集装置(16)、溢流阀(18)、断电常闭电磁开关阀(20)组成；断电常闭电磁开关阀(20)和二位三通电磁阀(10)分别由DSP独立控制，断电常闭电磁开关阀(20)串联二位三通电磁阀(10)，二位三通电磁阀(10)两个出口分别连接单向阀A(12)和增压泵(11)，增压泵(11)串联单向阀B(13)，溢流阀(18)、单向阀A(12)、单向阀B(13)并联，溢流阀(18)、单向阀A(12)、单向阀B(13)串联单向阀C(14)，单向阀C(14)再串联滑油收集装置(16)。

3.根据权利要求1所述的一种输气管道滑油抽吸系统，其特征在于：所述滑油位置检测模块(1)由电源模块(23)、工业CCD相机(24)、存储器B(25)、步进电机A(26)、超声波液面检测传感器(27)、重力加速度计B(28)组成；所述步进电机A(26)、超声波液面检测传感器(27)、重力加速度计B(28)分别由DSP独立控制。

4.根据权利要求1所述的一种输气管道滑油抽吸系统，其特征在于：所述滑油抽吸模块(2)中的吸油口(5)总计有6-10个，周向均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种输气管道滑油抽吸系统，其特征在于：所述吸油口(5)和断电常闭电磁开关阀(20)之间只串联单向阀D(29)单向导通连接，吸油口(5)外设置有步进电机B(30)，通过步进电机B(30)旋转吸油口(5)实现选择不同吸油口(5)抽吸滑油。

6.根据权利要求1所述的一种输气管道滑油抽吸系统，其特征在于：权利要求5的另外一种实现方式：所述吸油口(5)和断电常闭电磁开关阀(20)之间串联有单向阀D(29)和电磁开关阀(31)，电磁开关阀(31)能够独立控制，通过电磁开关阀(31)的通断实现选择不同吸油口(5)抽吸滑油。

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