CN113252785A - 一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，涉及检测设备技术领域，包括动力关节，动力关节由尾腔和驱动轮构成，尾腔内中空，且驱动轮安装于尾腔底部，动力关节的前端分别安装有探测关节和前行关节，且动力关节通过探测关节与前行关节相连接，探测关节的中间位置安装有探测机构，动力强劲可控，能够有效适应规格内的石油待测管道行走，同时使探测关节所处的环境保持相对干燥，从而保证探测机构能够在更好的环境中工作，从而提高探测精度，减小误差，而且探测机构有效保证了与待测管道的焊缝处之间的精准对接，在一定程度上保证了探测效率，同时缩短了探测时间。

Description

一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，具体讲是一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备。

背景技术

管道探伤的目的是检验管道焊接头焊缝内部质量是否合格，射线探伤是利用射线穿透物体来发现物体内部缺陷的探伤方法，其中射线和超声波在管道探伤作业中使用较多，但是射线探伤具有一定的放射性，随着科学技术的发展，现在大部分的无损检测方法都可以用于管道，如：射线，超声，磁粉，渗透，涡流，导波，TOFD，相控阵等。

超声波探伤中由超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测管道缺陷的方法，称为脉冲反射法，脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法，是目前性价比较优的手段，石油管道抽检探伤作业中，管道内部由于运输后具有一定的残留液，包括石油原油、加工后的石油及其他残留液等，由于残留附着在管道和管壁内，容易导致现有的探伤设备和探伤机器人行走困难，同时异物可能会对探伤测量的效果造成一定的影响，且造成检测误差过大。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，动力强劲可控，能够有效适应规格内的石油待测管道行走，同时使探测关节所处的环境保持相对干燥，从而保证探测机构能够在更好的环境中工作，从而提高探测精度，减小误差，而且探测机构有效保证了与待测管道的焊缝处之间的精准对接，在一定程度上保证了探测效率，同时缩短了探测时间。

本发明是这样实现的，构造一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，包括动力关节，动力关节由尾腔和驱动轮构成，尾腔内中空，且驱动轮安装于尾腔底部，动力关节的前端分别安装有探测关节和前行关节，且动力关节通过探测关节与前行关节相连接，探测关节的中间位置安装有探测机构。

进一步的，前行关节由收纳管、限位轮、电推杆、储存盒、转向电机、转盘和双摄头构成，限位轮安装于收纳管靠顶端位置，且电推杆一端与限位轮中部铰接，电推杆另一端与收纳管内底壁铰接，储存盒安装于收纳管的内部，储存盒一端与转向电机相连接，转向电机的传动轴通过转盘与双摄头相连接，双摄头安装于转盘端部的两侧。

进一步的，探测关节由隔离罐和超声波发生器构成，且超声波发生器安装于隔离罐内部，超声波发生器尾部具有控制线并延伸至尾腔外，隔离罐的表面开设有走线槽，超声波发生器的一侧安装有接线口。

进一步的，探测关节的两端设有分隔机构,分隔机构由抽水仓、水泵、抽水管、波纹管头、阻隔轮套、阻隔气囊、输气管和气嘴构成，阻隔轮套安装于探测关节的两端，抽水仓形成于阻隔轮套内，阻隔气囊呈包围状连接于阻隔轮套的整个外侧面，水泵安装于抽水管一端的顶部，波纹管头与抽水管另一端，且波纹管头贯穿隔离罐并延伸至隔离罐底部，输气管自尾腔贯穿阻隔轮套并延伸至隔离罐内，输气管一侧安装有三通头，且经三通头分叉后的输气管均连接有气嘴，气嘴嵌入设置于抽水仓内并与阻隔轮套之间保持密封连接。

进一步的，探测机构由传动电机、传动齿轮、齿轮圈、卡箍、转动圈、探头和弹簧线构成，卡箍嵌套固定于隔离罐表面，卡箍的表面开设有限位槽，转动圈嵌套设置于卡箍的外侧，且转动圈的内圈设有若干个均匀分布的滑块，转动圈与卡箍通过滑块保持连接，且滑块与限位槽之间保持相对活动连接，齿轮圈的内径与转动圈相同，且齿轮圈与转动圈侧面保持焊接，传动电机安装于隔离罐顶部且传动电机的传动轴端与传动齿轮相连接，传动齿轮与齿轮圈之间相啮合，探头安装于转动圈一侧，且探头通过弹簧线与接线口相连接。

进一步的，阻隔轮套还包括气孔、轮凹缘、轮辋、贴合面和凹面，阻隔轮套的内部中空，且阻隔轮套侧面向内形成凹面，且凹面由最深处向阻隔轮套顶部延伸路径分别形成有轮凹缘和轮辋，轮辋的侧面边缘形成有贴合面，阻隔气囊底部与轮凹缘及贴合面粘合固定，气孔呈等距开设于凹面表面并贯穿阻隔轮套。

进一步的，阻隔气囊的边缘位置粘合设置有复合层。

进一步的，限位轮和电推杆为四组，且电推杆通过拉伸使限位轮展开和收拢。

相较于现有技术，本发明的有益效果体现为：

优点1：通过设置的分隔机构用于将探测机构所处位置的液体进行阻隔，通过阻隔轮套和阻隔气囊将待测管道进行阻隔，随后波纹管头位于待测管的最低处，由于波纹管头本身具有良好的伸缩和柔韧性，能够有效将沉积在待测管道最低处积液进行抽吸，水泵驱动后将积液通过波纹管头抽入，并通过抽水管向抽水仓外抽出，同时阻隔气囊将待测管道内部保持密封分隔，使探测关节所处的环境保持相对干燥，从而保证探测机构能够在更好的环境中工作，从而提高探测精度，减小误差。

优点2：通过设置的探测机构由传动电机控制传动齿轮转动，传动电机为伺服电机与外部自动控制系统连接，传动齿轮正反转即可带动齿轮圈转动，而齿轮圈又是与转动圈保持固定连接的，从而使转动圈侧面搭载的探头与待测管道的焊缝处进行超声检测，又因为转动圈与卡箍之间是通过滑块与限位槽来保持转动的，由于探头的运动轨迹为环形，从而有效保证了与待测管道的焊缝处之间的精准对接，且能够进行声波频率调节，在一定程度上保证了探测效率，同时缩短了探测时间。

优点3：前行关节通过电推杆将限位轮展开后，可沿着管道的内壁辅助行走，收纳管乃至整体设备的直径比标准件的检测管道较小，能够有效保持在待测管道内行走，配合驱动轮不仅能够有效实现设备行走，而且能够在行走过程中保证设备平稳工作。

附图说明

图1是本发明基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备结构示意图；

图2是本发明图1的剖视图；

图3是本发明图1中分隔机构的剖视图；

图4是本发明图1中A部分放大示意图；

图5是本发明图1中探测机构的侧视图；

图6是本发明阻隔轮套的侧视图。

图中：前行关节1、收纳管10、限位轮11、电推杆12、储存盒13、转向电机14、转盘15、双摄头16、动力关节2、尾腔20、驱动轮21、探测关节3、隔离罐30、走线槽301、超声波发生器31、接线口311、探测机构4、传动电机40、传动齿轮41、齿轮圈42、卡箍43、限位槽431、转动圈44、滑块441、探头45、弹簧线46、分隔机构5、抽水仓50、水泵51、抽水管52、波纹管头53、阻隔轮套54、气孔541、轮凹缘542、轮辋543、贴合面544、凹面545、阻隔气囊55、复合层551、输气管56、气嘴57、三通头58。

具体实施方式

下面将结合附说明书附图对本发明进行详细说明，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；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”“上、下、左、右”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐述，本申请实施例提供的一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，包括动力关节2，动力关节2由尾腔20和驱动轮21构成，尾腔20内中空，且驱动轮21安装于尾腔20底部，动力关节2的前端分别安装有探测关节3和前行关节1，且动力关节2通过探测关节3与前行关节1相连接，探测关节3的中间位置安装有探测机构4。

上述实施例中，动力关节2由驱动轮21进行行走，驱动轮21通过安装在尾腔20内的电机和锥齿轮组进行驱动，配合前行关节1中的限位轮11使设备在待测管道中保持行进。

请参阅图1-2所示，前行关节1由收纳管10、限位轮11、电推杆12、储存盒13、转向电机14、转盘15和双摄头16构成，限位轮11安装于收纳管10靠顶端位置，且电推杆12一端与限位轮11中部铰接，电推杆12另一端与收纳管10内底壁铰接，储存盒13安装于收纳管10的内部，储存盒13一端与转向电机14相连接，转向电机14的传动轴通过转盘15与双摄头16相连接，双摄头16安装于转盘15端部的两侧。

作为一种示例，需要说明的是，通过设置的前行关节1通过电推杆12将限位轮11展开，沿着管道的内壁辅助行走，收纳管10乃至整体设备的直径比标准件的检测管道较小，能够有效保持在待测管道内行走，转向电机14采用伺服电机并控制转盘15旋转，转盘15端部的双摄头16通过旋转寻找拍摄角度，双摄头16内部具有LED灯珠能够有效将待测管道内部的情形反映至工作人员的显示终端，装置内部的控制线束通过电缆集成，并从在动力关节2尾部与工作人员的显示终端及计算机连接。

图1中，探测关节3由隔离罐30和超声波发生器31构成，且超声波发生器31安装于隔离罐30内部，超声波发生器31尾部具有控制线并延伸至尾腔20外，隔离罐30的表面开设有走线槽301，超声波发生器31的一侧安装有接线口311。

需要说明的是，探测关节3中的隔离罐30采用不锈钢材质制成，内部的超声波发生器31表面具有用于防水的聚氨酯涂层，超声波发生器31将超声波信号通过弹簧线46传输至探头45，弹簧线46本身就有一定的柔韧性和弹性，在一定的扭曲程度下也能有效保持舒展，弹簧线46能够在走线槽301中保持移动，其中走线槽301弧度为300°，使弹簧线46在任何角度内都能够有效保持与接线口311连接。

请一并参阅图3所示，探测关节3的两端设有分隔机构5,分隔机构5由抽水仓50、水泵51、抽水管52、波纹管头53、阻隔轮套54、阻隔气囊55、输气管56和气嘴57构成，阻隔轮套54安装于探测关节3的两端，抽水仓50形成于阻隔轮套54内，阻隔气囊55呈包围状连接于阻隔轮套54的整个外侧面，水泵51安装于抽水管52一端的顶部，波纹管头53与抽水管52另一端，且波纹管头53贯穿隔离罐30并延伸至隔离罐30底部，输气管56自尾腔20贯穿阻隔轮套54并延伸至隔离罐30内，输气管56一侧安装有三通头58，且经三通头58分叉后的输气管56均连接有气嘴57，气嘴57嵌入设置于抽水仓50内并与阻隔轮套54之间保持密封连接。

作为一种示例，需要说明的是，通过设置的分隔机构5用于将探测机构4所处位置的液体进行阻隔，通过阻隔轮套54和阻隔气囊55将待测管道进行阻隔，随后波纹管头53位于待测管的最低处，由于波纹管头53本身具有良好的伸缩和柔韧性，能够有效将沉积在待测管道最低处积液进行抽吸，水泵51驱动后将积液通过波纹管头53抽入，并通过抽水管52向抽水仓50外抽出，同时阻隔气囊55将待测管道内部保持密封分隔，使探测关节3所处的环境保持相对干燥，从而保证探测机构4能够在更好的环境中工作，从而提高探测精度，减小误差。

请一并参阅图4-5所示，探测机构4由传动电机40、传动齿轮41、齿轮圈42、卡箍43、转动圈44、探头45和弹簧线46构成，卡箍43嵌套固定于隔离罐30表面，卡箍43的表面开设有限位槽431，转动圈44嵌套设置于卡箍43的外侧，且转动圈44的内圈设有若干个均匀分布的滑块441，转动圈44与卡箍43通过滑块441保持连接，且滑块441与限位槽431之间保持相对活动连接，齿轮圈42的内径与转动圈44相同，且齿轮圈42与转动圈44侧面保持焊接，传动电机40安装于隔离罐30顶部且传动电机40的传动轴端与传动齿轮41相连接，传动齿轮41与齿轮圈42之间相啮合，探头45安装于转动圈44一侧，且探头45通过弹簧线46与接线口311相连接。

作为一种示例，需要说明的是，探测机构4由传动电机40控制传动齿轮41转动，传动电机40为伺服电机与外部自动控制系统连接，传动齿轮41正反转即可带动齿轮圈42转动，而齿轮圈42又是与转动圈44保持固定连接的，从而使转动圈44侧面搭载的探头45与待测管道的焊缝处进行超声检测，又因为转动圈44与卡箍43之间是通过滑块441与限位槽431来保持转动的，由于探头45的运动轨迹为环形，从而有效保证了与待测管道的焊缝处之间的精准对接，且能够进行声波频率调节，在一定程度上保证了探测效率，同时缩短了探测时间。

如图3、图6所示，阻隔轮套54还包括气孔541、轮凹缘542、轮辋543、贴合面544和凹面545，阻隔轮套54的内部中空，且阻隔轮套54侧面向内形成凹面545，且凹面545由最深处向阻隔轮套54顶部延伸路径分别形成有轮凹缘542和轮辋543，轮辋543的侧面边缘形成有贴合面544，阻隔气囊55底部与轮凹缘542及贴合面544粘合固定，气孔541呈等距开设于凹面545表面并贯穿阻隔轮套54。

需要强调的是，通过设置的阻隔轮套54的作用相当于一个承载体，主要是用于阻隔气囊55的充放气使用，输气管56通过三通头58分流为两股，并分别设置在两个左右两个阻隔轮套54中，且每段输气管56具有一个气嘴57用于充放气，输气管56尾端延伸出尾腔20外部并通过外部气泵控制充放气程度，当阻隔气囊55完全展开后即可将探测关节3和探测机构4在隔绝空间内进行工作，气嘴57工作后向阻隔轮套54内充气，气体通过气孔541向外溢出，并使阻隔气囊55膨胀展开并与待测管内壁贴合，轮凹缘542形成的凹面545空间有利于抽气后的阻隔气囊55收纳，轮辋543边缘形成的贴合面544较光滑与阻隔气囊55的密封边进行粘合，保证阻隔气囊55连接的稳定性。

在图3中，阻隔气囊55的边缘位置粘合设置有复合层551；该复合层551主要用于阻隔气囊55展开后与待测管道内壁进行贴合，阻隔气囊55材质为厚乳胶包裹有织物层，复合层551主要采用牛皮材质表面涂有耐腐蚀涂料，并贴合在阻隔气囊55边缘位置的，用于增加接触面的摩擦力，同时保证接触的稳定性。

如图1-2所示，限位轮11和电推杆12为四组，且电推杆12通过拉伸使限位轮11展开和收拢；电推杆12同样为伺服电机控制且表面具有防水处理，通过电推杆12的伸缩使限位轮11实现打开-收拢，用于适配管径不同的待测管道。

设备在使用时，工作人员可通过电缆进行外部控制，将设备置于需要检测的管道内，控制转向电机14控制转盘15端部的双摄头16通过旋转寻找拍摄角度将待测管道内的情形反映至显示终端，当寻找到焊缝点时，操作外部气泵使分隔机构5工作，并使阻隔气囊55充气鼓起，并控制水泵51将探测关节3内的残留积液抽出，使探测关节3所处的环境保持相对干燥，最后通过探测机构4对焊缝处进行探测，通过探头45将超声波对准焊缝轨迹，超声波发生器31接收外部超声设备信息后，发射超声脉冲波对准焊缝，根据声波反射原理将反射波通过探头45接收，同时通过外部显示设备将反射脉冲通过统计图的形式展现，从而判断焊缝处的存在的缺陷。

综上所述；本发明所述基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，动力强劲可控，能够有效适应规格内的石油待测管道行走，同时使探测关节所处的环境保持相对干燥，从而保证探测机构能够在更好的环境中工作，从而提高探测精度，减小误差，而且探测机构有效保证了与待测管道的焊缝处之间的精准对接，在一定程度上保证了探测效率，同时缩短了探测时间。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，包括动力关节（2），动力关节（2）由尾腔（20）和驱动轮（21）构成，所述尾腔（20）内中空，且驱动轮（21）安装于尾腔（20）底部，其特征在于：所述动力关节（2）的前端分别安装有探测关节（3）和前行关节（1），且动力关节（2）通过探测关节（3）与前行关节（1）相连接，所述探测关节（3）的中间位置安装有探测机构（4）。

2.根据权利要求1所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述前行关节（1）由收纳管（10）、限位轮（11）、电推杆（12）、储存盒（13）、转向电机（14）、转盘（15）和双摄头（16）构成，所述限位轮（11）安装于收纳管（10）靠顶端位置，且电推杆（12）一端与限位轮（11）中部铰接，电推杆（12）另一端与收纳管（10）内底壁铰接，所述储存盒（13）安装于收纳管（10）的内部，所述储存盒（13）一端与转向电机（14）相连接，所述转向电机（14）的传动轴通过转盘（15）与双摄头（16）相连接，所述双摄头（16）安装于转盘（15）端部的两侧。

3.根据权利要求1所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述探测关节（3）由隔离罐（30）和超声波发生器（31）构成，且超声波发生器（31）安装于隔离罐（30）内部，所述超声波发生器（31）尾部具有控制线并延伸至尾腔（20）外，所述隔离罐（30）的表面开设有走线槽（301），所述超声波发生器（31）的一侧安装有接线口（311）。

4.根据权利要求1所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述探测关节（3）的两端设有分隔机构（5）,所述分隔机构（5）由抽水仓（50）、水泵（51）、抽水管（52）、波纹管头（53）、阻隔轮套（54）、阻隔气囊（55）、输气管（56）和气嘴（57）构成，所述阻隔轮套（54）安装于探测关节（3）的两端，所述抽水仓（50）形成于阻隔轮套（54）内，所述阻隔气囊（55）呈包围状连接于阻隔轮套（54）的整个外侧面，所述水泵（51）安装于抽水管（52）一端的顶部，所述波纹管头（53）与抽水管（52）另一端，且波纹管头（53）贯穿隔离罐（30）并延伸至隔离罐（30）底部，所述输气管（56）自尾腔（20）贯穿阻隔轮套（54）并延伸至隔离罐（30）内，所述输气管（56）一侧安装有三通头（58），且经所述三通头（58）分叉后的输气管（56）均连接有气嘴（57），所述气嘴（57）嵌入设置于抽水仓（50）内并与阻隔轮套（54）之间保持密封连接。

5.根据权利要求1所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述探测机构（4）由传动电机（40）、传动齿轮（41）、齿轮圈（42）、卡箍（43）、转动圈（44）、探头（45）和弹簧线（46）构成，所述卡箍（43）嵌套固定于隔离罐（30）表面，所述卡箍（43）的表面开设有限位槽（431），所述转动圈（44）嵌套设置于卡箍（43）的外侧，且转动圈（44）的内圈设有若干个均匀分布的滑块（441），所述转动圈（44）与卡箍（43）通过滑块（441）保持连接，且滑块（441）与限位槽（431）之间保持相对活动连接，所述齿轮圈（42）的内径与转动圈（44）相同，且齿轮圈（42）与转动圈（44）侧面保持焊接，所述传动电机（40）安装于隔离罐（30）顶部且传动电机（40）的传动轴端与传动齿轮（41）相连接，所述传动齿轮（41）与齿轮圈（42）之间相啮合，所述探头（45）安装于转动圈（44）一侧，且探头（45）通过弹簧线（46）与接线口（311）相连接。

6.根据权利要求4所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述阻隔轮套（54）还包括气孔（541）、轮凹缘（542）、轮辋（543）、贴合面（544）和凹面（545），所述阻隔轮套（54）的内部中空，且阻隔轮套（54）侧面向内形成凹面（545），且凹面（545）由最深处向阻隔轮套（54）顶部延伸路径分别形成有轮凹缘（542）和轮辋（543），所述轮辋（543）的侧面边缘形成有贴合面（544），所述阻隔气囊（55）底部与轮凹缘（542）及贴合面（544）粘合固定，所述气孔（541）呈等距开设于凹面（545）表面并贯穿阻隔轮套（54）。

7.根据权利要求4所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述阻隔气囊（55）的边缘位置粘合设置有复合层（551）。

8.根据权利要求2所述一种基于残留液石油管道探伤作业的现场检测设备，其特征在于：所述限位轮（11）和电推杆（12）为四组，且电推杆（12）通过拉伸使限位轮（11）展开和收拢。

Images