CN112254998B - 一种管道机器人过凹陷综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道机器人过凹陷综合测试装置，包括管道组件、传感器组件以及介质供应组件，管道组件包括缺陷特征实验管道，缺陷特征实验管道的侧壁上设有至少一处凹坑；传感器组件用于检测缺陷特征实验管道的振动以及检测清管器的移动速度；管道组件为封闭结构，供清管器循环移动；介质供应组件用于为清管器的移动提供动力。本发明所提供的管道机器人综合测试装置，通过管道组件的设置，并且管道组件包括缺陷特征实验管道，利用清管器在管道组件内的循环移动，来分析缺陷特征实验管道对于清管器移动的影响，通过传感器组件来获取准确的实验数据，进而可以有效指导实际使用中的管道在具有缺陷特征时对清管器的影响。

Description

一种管道机器人过凹陷综合测试装置

技术领域

本发明涉及管道检测领域，特别是涉及一种管道机器人过凹陷综合测试装置。

背景技术

管道猪PIG是在运行的输油输气管道中随介质一起行进的一种检测设备，管道猪用于无损检测主要是用来测厚(管道腐蚀后厚度会损失)和裂纹检查。超声波智能管道猪(Ultrasonic Intellignet Pig)的原理是：从探头发出的超声波脉冲，当遇到管壁表面时产生一个回波，遇到管壁底部时又产生一种回波，将第一、第二回波的间隔时间除以已知的声速即可得到壁厚值。根据回波的信号的分析，此方法还可以检查管道内的裂纹。

然而，目前的超声波智能管道猪仅应用在实际使用管道的检测中，然而，对于具有凹坑等缺陷特征的管道，在与超声波智能管道猪的配合时，会对超声波智能管道猪以及管道产生影响。

因此，如何判断管道与超声波智能管道猪之间的影响，进而指导实际应用，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道机器人过凹陷综合测试装置，用于获取管道与清管器配合时管道与清管器的相关数据，可有效指导实际应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管道机器人过凹陷综合测试装置，包括管道组件、传感器组件以及介质供应组件，所述管道组件包括缺陷特征实验管道，所述缺陷特征实验管道的侧壁上设有至少一处凹坑；

所述传感器组件用于检测所述缺陷特征实验管道的振动以及检测所述清管器的移动速度；所述管道组件为封闭结构，供清管器循环移动；所述介质供应组件用于为所述清管器的移动提供动力。

优选的，还包括发球器组件，所述发球器组件用于将所述清管器输送至管道组件内部；所述介质供应组件还用于为所述发球器组件提供动力。

优选的，所述发球器组件包括快开盲管、发球筒、用于检测发球是否成功的发球指示部件、用于检测所述发球筒内压力的压力表以及用于释放压力的排气阀和安全阀。

优选的，所述介质供应组件包括空气压缩机、水泵以及气液混合器，所述气液混合器的输入端分别与所述空气压缩机和所述水泵连通，所述气液混合器的输出端分别与所述管道组件和所述发球器组件连接。

优选的，还包括用于支撑所述管道组件的支撑架，所述介质供应组件安装在所述支撑架内并压紧所述支撑架；所述支撑架包括支架本体、安装在所述支架本体上用于支撑所述管道组件的V型块以及位于所述支架本体内侧底部的垫板，所述介质供应组件放置在所述垫板上。

优选的，还包括供所述清管器单向通过、并可取出所述清管器的单向阀循环结构组件，所述单向阀循环结构组件安装在所述管道组件上。

优选的，所述单向阀循环结构组件包括变径导入管、变径导出管和翻板式单向阀，所述翻板式单向阀位于所述变径导入管和所述变径导出管之间，所述变径导入管上还设有取出孔盖板。

优选的，所述管道组件还包括循环支撑管道，所述缺陷特征实验管道与所述循环支撑管道可拆卸连接，所述循环支撑管道与所述缺陷特征实验管道共同构成腰形结构。

优选的，所述传感器组件包括安装在所述缺陷特征实验管道上的加速度传感器以及安装在所述循环支撑管道上用于检测所述清管器移动速度的位移传感器。

优选的，所述缺陷特征实验管道包括密封连接的中置缺陷特征钢管和中置缺陷特征亚克力管。

本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置，包括管道组件、传感器组件以及介质供应组件，所述管道组件包括缺陷特征实验管道，所述缺陷特征实验管道的侧壁上设有至少一处凹坑；所述传感器组件用于检测所述缺陷特征实验管道的振动以及检测所述清管器的移动速度；所述管道组件为封闭结构，供清管器循环移动；所述介质供应组件用于为所述清管器的移动提供动力。本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置，通过所述管道组件的设置，并且所述管道组件包括缺陷特征实验管道，利用所述清管器在所述管道组件内的循环移动，来分析缺陷特征实验管道对于清管器移动的影响，通过所述传感器组件来获取准确的实验数据，进而可以有效指导实际使用中的管道在具有缺陷特征时对清管器的影响。

在一种优选实施方式中，所述缺陷特征实验管道包括密封连接的中置缺陷特征钢管和中置缺陷特征亚克力管。上述设置，通过将所述缺陷特征实验管道分为两部分，通过透明的缺陷特征亚克力管可以观察到清管器的运动，并通过缺陷特征钢管来模拟实际管道，保证实验结果准确的同时，便于观察，进一步提高实验准确度。

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，下面将对实施例或现有技术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为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置一种具体实施方式的简化结构示意图；

图3为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置的操作过程示意图；

其中：快开盲管-11；发球筒-12；压力表-13；安全阀-14；排气阀-15；发球指示部件-16；DN150球阀-21；变道三通-22；6D180°弯管-23；激光位移传感器安装筒-24；钢管-25；中置缺陷特征钢管-31；中置缺陷特征亚克力管-32；变径导入管-41；变径导出管-42；翻板式单向阀-43；取出孔盖板-44；空气压缩机-51；水泵-52；介质输送管-53；排水管-54；水箱-55；气液混合器-56；第一阀门-561；第二阀门-562；第三阀门-563；第四阀门-564；温度变送器-57；流量计-58；支架本体-61；V型块-62；垫板-63；加速度传感器-71；激光位移传感器-72；控制器-8；压力变送器-81；清管器-9。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种管道机器人过凹陷综合测试装置，用于获取管道与清管器配合时管道与清管器的相关数据，可有效指导实际应用。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置一种具体实施方式的简化结构示意图；图3为本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置的操作过程示意图。

在该实施方式中，管道机器人过凹陷综合测试装置包括管道组件、传感器组件以及介质供应组件。

其中，管道组件包括缺陷特征实验管道，如图2中的替换管③，缺陷特征实验管道的侧壁上设有至少一处凹坑，具体的，该凹坑可以通过挤压加工而成，以模拟实际缺陷特征管道的结构；缺陷特征实验管道作为试验管道使用，具体的，缺陷特征实验管道作为管道组件的一部分，清管器9可在管道组件内移动时，经过缺陷特征实验管道；传感器组件用于检测缺陷特征实验管道的振动以及检测清管器9的移动速度，具体的，传感器组件安装在管道组件上；管道组件为封闭结构，供清管器9循环移动，优选为环形移动，使得清管器9可以多次通过缺陷特征实验管道，进而获取更加准确的实验数据；介质供应组件用于为清管器9的移动提供动力，具体可以为液体介质、气体介质或者气液混合介质。优选的，清管器9为超声波智能管道猪PIG。

本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置，通过管道组件的设置，并且管道组件包括缺陷特征实验管道，利用清管器9在管道组件内的循环移动，来分析缺陷特征实验管道对于清管器9移动的影响，通过传感器组件来获取准确的实验数据，进而可以有效指导实际使用中的管道在具有缺陷特征时对清管器9的影响。

在上述各实施方式的基础上，还包括发球器组件，发球器组件用于将清管器9输送至管道组件内部；介质供应组件还用于为发球器组件提供动力。具体的，发球器连接于管道组件的某一位置，优选为管道组件远离缺陷特征实验管道的一侧，减少发球过程对检测结果的影响。

在上述各实施方式的基础上，发球器组件包括快开盲管11、发球筒12、用于检测发球是否成功的发球指示部件16、用于检测发球筒12内压力的压力表13以及用于释放压力的排气阀15和安全阀14。具体的，发球指示部件16优选为发球指示灯，通过是否发亮来判断，发球筒12相对于管道组件向上倾斜，减小对清管器9，即管道机器人，在管道内运动的影响。

其中，快开盲管11作为发球筒12入口处的密封板，用于快速开启关闭密封发球筒12的筒体；发球筒12为缓慢变径管道，用于放入清管器9，发送清管器9，通过法兰螺栓与DN150球阀21连接；压力表13用于监测发球筒12内的压力，通过螺纹孔与发球筒12连接；安全阀14用于过压时泄压，通过螺纹孔与发球筒12连接；排气阀15用于排出多余的压力气体，通过螺纹孔与发球筒12相连。

具体的，利用单向阀可以实现介质压力的隔绝和清管器9在实验管道内的循环，清管器9通过发球筒12发出，在实验管道内循环运动，直到介质停输，清管器9最终停在收球筒中，打开取出孔盖板44，即可取出清管器9。

在上述各实施方式的基础上，还包括与发球筒12和管道组件连接的变道三通22以及用于释放清管器9至变道三通22的球阀；具体的，变道三通22用于将发球筒12连接在管道组件上，球阀优选为DN150球阀21，球阀用于释放清管器9进入主管道，通过法兰螺栓与发球筒12和变道三通22连接；变道三通22用于发球筒12到实验管道的连通，通过法兰螺栓与发球筒12和钢管25连接。

在上述各实施方式的基础上，介质供应组件包括空气压缩机51、水泵52以及气液混合器56，气液混合器56的输入端分别与空气压缩机51和水泵52连通，气液混合器56的输出端分别与管道组件和发球器组件连接。具体的，使用空气压缩机51和水泵52供应带压介质，可以实现气体、液体和气液等多相流混输。在实际使用时，可以仅开启空气压缩机51，或者仅开启水泵52，也可以按照设定比例开启空气压缩机51和水泵52。

进一步，空气压缩机51与气液混合器56之间设有第一阀门561，水泵52与气液混合器56之间设有第二阀门562，气液混合器56与管道组件之间设有第三阀门563，气液混合器56与发球筒12之间设有第四阀门564。

在上述各实施方式的基础上，空气压缩机51与气液混合器56之间的连通管路上，以及水泵52与气液混合器56之间的连通管路上均设有流量计58和温度变送器57。进一步，介质供应组件还包括介质输送管53和排水管54。

具体的，空气压缩机51用于提供高压高流量的空气，自然放置于垫板63上；水泵52用于提供高压高流量的水，自然放置于垫板63上；介质输送管53用于输送空气和水进入辅助管道，通过法兰螺栓与水泵52、空气压缩机51、发球筒12和变径导出管42连接；排水管54用于排水，通过法兰螺栓与变径导入管41连接；水箱55用于储水，自然放置于垫板63上。其中，球阀、变道三通22、弯管、激光位移传感器安装筒24和钢管25构成了辅助管道组件。

在上述各实施方式的基础上，还包括用于支撑管道组件的支撑架，介质供应组件安装在支撑架内并压紧支撑架。具体的，支撑架可以有效的支撑管道组件，便于介质供应组件的放置。

具体的，支撑架包括支架本体61、安装在支架本体61上用于支撑管道组件的V型块62以及位于支架本体61内侧底部的垫板63，介质供应组件放置在垫板63上。上述V型块62的结构，可以保证管道组件的稳定性，减少实验过程中管道的晃动，支架本体61优选为框架结构，垫板63放置在支架本体61的底部，并压紧支架本体61，使得介质供应组件的重量施加在支架本体61上，保证支架本体61的稳定性。

在一种具体实施例中，支架用于支撑实验台主体，自然放置于地面；V型块62用于可靠定位并固定管道组件，通过螺栓与支架固定；垫板63用于放置外部设备，如介质供应设备，也可以降低实验台重心，提高实验时的稳定性，自然放置于支架底层。

在上述各实施方式的基础上，还包括供清管器9单向通过、并可取出清管器9的单向阀循环结构组件，单向阀循环结构组件安装在管道组件上；单向阀循环结构组件的设置，可以方便清管器9的取出。

具体的，单向阀循环结构组件包括变径导入管41、变径导出管42和翻板式单向阀43，翻板式单向阀43位于变径导入管41和变径导出管42之间，变径导入管41上还设有取出孔盖板44。

进一步，变径导入管41用于解除清管器9压缩状态降低运动阻力并导向到单向阀，通过法兰螺栓与变径导出管42和6D180°弯管23连接，其中，6D180°弯管23的弯曲曲率半径为弯管内径的6倍；变径导出管42用于重新获压的清管器9再次进入管道组件，通过法兰螺栓与变径导入管41和钢管25连接；翻板式单向阀43用于清管器9单向通行和前后隔压，通过变径导入管41与变径导出管42连接的法兰夹持固定；取出孔盖板44用于封闭管道和开启后取出清管器9，通过螺栓与变径导入管41连接。

在上述各实施方式的基础上，变径导入管41和变径导出管42上分别设有压力变送器81，用于检测变径导入管41和变径导出管42内的压力，反馈为控制器8；控制器8还与加速度传感器71、激光传感器连接。

在上述各实施方式的基础上，管道组件还包括循环支撑管道，缺陷特征实验管道与循环支撑管道可拆卸连接，循环支撑管道与缺陷特征实验管道共同构成腰形结构。通过缺陷特征实验管道与循环支撑管道的可拆卸连接，可以方便更换不同类型的缺陷特征实验管道，以提高该测试装置的适用性。

这里需要说明的是，缺陷特征实验管道还可以替换为环焊缝实验管道，即具有至少一处沿周向环绕的凸起的管道，来模拟具有环焊缝的管道，并对其进行检测；当然，缺陷特征实验管道还可以替换为通过性实验管道，即具有至少一处具有预设曲率半径的管道，来对清管器9的通过性能进行测试。

具体的，循环支撑管道包括两个弯管，优选为6D180°弯管23，缺陷特征实验管道安装在两个弯管的同一侧，两个弯管的另一端之间连接有单向阀循环结构组件、钢管25和变道三通22；即两个弯管、缺陷特征实验管道、钢管25和变道三通22共同构成环形跑道结构，实现清管器9在管道组件内的循环移动。

更具体的，弯管用于清管器9运动导向，通过法兰螺栓与中置缺陷特钢管31和变道三通22连接；钢管25用于加长连接，通过法兰螺栓与变径导出管42和变道三通22连接。

在上述各实施方式的基础上，传感器组件包括安装在缺陷特征实验管道上的加速度传感器71以及安装在循环支撑管道上用于检测清管器9移动速度的位移传感器。具体的，加速度传感器71用于检测缺陷特征实验管道的加速度，通过磁力座吸附于中置缺陷特征亚克力管32外壁粘接的金属片上；激光位移传感器72用于测量清管器9在实验管道内的位移，通过螺纹连接固定于激光位移传感器安装筒24上，通过计算，可以得出检测清管器9在缺陷特征实验管道内的移动速度。

具体的，位移传感器优选为激光位移传感器72，通过激光位移传感器安装筒24安装在管道组件靠近缺陷特征实验管道的位置，优选的，激光位移传感器安装筒24通过焊接与弯管连接。

在上述各实施方式的基础上，缺陷特征实验管道包括密封连接的中置缺陷特钢管31和中置缺陷特征亚克力管32；中置缺陷特钢管31和中置缺陷特征亚克力管32上均设有至少一处沿周向环绕的凸起。优选的，中置缺陷特钢管31和中置缺陷特征亚克力管32上均设有加速度传感器71。

具体的，中置缺陷特钢管31用于清管器9过缺陷特征流固耦合激励状态数据采集研究，通过法兰螺栓与中置缺陷特征亚克力管32和6D180°弯管23连接；中置缺陷特征亚克力管32用于清管器9过缺陷特征流固耦合激励状态数据采集研究和光学观察，通过法兰螺栓与中置缺陷特钢管31和6D180°弯管23连接。

上述设置，通过将缺陷特征实验管道分为两部分，通过透明的缺陷特征亚克力管可以观察到清管器9的运动，并通过缺陷特征钢管25来模拟实际管道，保证实验结果准确的同时，便于观察，进一步提高实验准确度。

在一种具体实施例中，该管道机器人过凹陷综合测试装置，可以形成一套用于管道机器人过凹陷综合测试的环形环道实验台，主要包括以下用途：

1清管技术研究：清蜡、清粉末、颗粒清洗等；

2检测技术研究：小管径内外检测技术；

3管内外通讯控制技术研究；

4管道机器人运行状态监测：通过性测试、振动测试、管内复杂情况模拟测试、路由变化模拟测试等管道机器人运行状态及长周期运行可靠性测试；

5射流清管器9、调速清管器9性能测试；

6管道机器人运行过程中管内流体形态规律研究；

7管道应力、变形、缺陷含腐蚀、裂纹、机械损伤等、路由变化、运行可靠性等综合性试验。

具体的，本实施例所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置，操作过程如下：

打开快开盲管11→清管器9放入发球筒12→关闭快开盲管11→通入介质→根据介质的类型控制阀门→判断发球指示灯是否亮起：发球指示灯未亮起时，关闭所有阀门→打开排气阀15→打开快开盲管11→调整清管器9→重新回到步骤“打开快开盲管11”；发球指示灯亮起时，打开第三阀门563→关闭第四阀门564→采集实验数据→关闭第一阀门561→关闭第二阀门562→关闭第三阀门563→打开排气阀15→打开盖板→放入收球挡板→打开第二阀门562→打开第三阀门563→清管器9到达收球筒→关闭第二阀门562→关闭第三阀门563→打开排气阀15→取出清管器9→关闭盖板。

以上对本发明所提供的管道机器人过凹陷综合测试装置进行了详细介绍。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检测方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，包括管道组件、传感器组件以及介质供应组件，所述管道组件包括缺陷特征实验管道，所述缺陷特征实验管道的侧壁上设有至少一处凹坑；

所述传感器组件用于检测所述缺陷特征实验管道的振动以及检测清管器(9)的移动速度；所述管道组件为封闭结构，供所述清管器(9)循环移动，所述清管器(9)沿环形移动，所述清管器(9)多次通过所述缺陷特征实验管道；所述介质供应组件用于为所述清管器(9)的移动提供动力；

还包括发球器组件，所述发球器组件用于将所述清管器(9)输送至管道组件内部；还包括供所述清管器(9)单向通过、并可取出所述清管器(9)的单向阀循环结构组件，利用所述单向阀循环结构组件可以实现介质压力的隔绝和所述清管器(9)在实验管道内的循环，所述单向阀循环结构组件安装在所述管道组件上；所述单向阀循环结构组件包括变径导入管(41)、变径导出管(42)和翻板式单向阀(43)，所述翻板式单向阀(43)位于所述变径导入管(41)和所述变径导出管(42)之间，所述变径导入管(41)上还设有取出孔盖板(44)；所述取出孔盖板(44)用于封闭管道和开启后取出所述清管器(9)；打开所述取出孔盖板(44)，即可取出所述清管器(9)。

2.根据权利要求1所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述介质供应组件还用于为所述发球器组件提供动力。

3.根据权利要求2所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述发球器组件包括快开盲管(11)、发球筒(12)、用于检测发球是否成功的发球指示部件(16)、用于检测所述发球筒(12)内压力的压力表(13)以及用于释放压力的排气阀(15)和安全阀(14)。

4.根据权利要求2所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述介质供应组件包括空气压缩机(51)、水泵(52)以及气液混合器(56)，所述气液混合器(56)的输入端分别与所述空气压缩机(51)和所述水泵(52)连通，所述气液混合器(56)的输出端分别与所述管道组件和所述发球器组件连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，还包括用于支撑所述管道组件的支撑架，所述介质供应组件安装在所述支撑架内并压紧所述支撑架；所述支撑架包括支架本体(61)、安装在所述支架本体(61)上用于支撑所述管道组件的V型块(62)以及位于所述支架本体(61)内侧底部的垫板(63)，所述介质供应组件放置在所述垫板(63)上。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述管道组件还包括循环支撑管道，所述缺陷特征实验管道与所述循环支撑管道可拆卸连接，所述循环支撑管道与所述缺陷特征实验管道共同构成腰形结构。

7.根据权利要求6所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述传感器组件包括安装在所述缺陷特征实验管道上的加速度传感器(71)以及安装在所述循环支撑管道上用于检测所述清管器(9)移动速度的位移传感器。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的管道机器人过凹陷综合测试装置，其特征在于，所述缺陷特征实验管道包括密封连接的中置缺陷特征钢管(31)和中置缺陷特征亚克力管(32)。

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