CN207907817U - 一种管道内用泡沫几何测径器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种管道内用泡沫几何测径器，在泡沫清管部在管道内运行时，利用设置在泡沫清管部末端的多个传感臂产生的形变，将形变量通过传感臂的压力传感器转换为电信号传送给电路板组件，再由电路板组件进行处理，可检测出管道的直径尺寸，并记录管道内部表面的粗糙度。通过判断形变量决定是否再进行清管作业，以达到检测要求，来避免后续投放内检测器卡堵现象的产生。并且传感臂可与泡沫清管部拆卸，提高了灵活性又方便更换。本泡沫几何测径器集一般清管器的低成本与普通检测器的测径功能于一体，通过提前观察内径变化，既能降低管道内检测的风险，又能避免一定的经济损失。

Description

一种管道内用泡沫几何测径器

技术领域

本申请涉及管道检测领域，尤其涉及泡沫几何测径器。

背景技术

管道基础设施很易受到退化伤害，包括结构缺陷、寿命问题(腐蚀、蠕变、裂化等等)，第三方伤害和温度、环境的影响(地震、温度剧变、强烈的水流波动等等)。除了造成重大经济损失外，石油天然气管道的破损也标志了主要的环境危害和对生命的潜在威胁，因此必须通过有效的管道完整性管理系统来预防。这些措施包括管道的合理维护和清洁来避免管道堵塞，并通过周期性的无损检测评价内外管道状态，在造成困扰前发现可能的缺陷及危害来保持管道的正常运行。

管道检测仪器(通称检测器)既能清理又能检测，在管道基础设施管理中起着关键作用。在当今管道检测方面，清管和检测是分别由两种完全不同的仪器负责：清管器和管道内检测器。

清管器用于清除杂物和管道内积聚物，有很多种类包括不同的形状、材料和密度。泡沫和聚氨酯清管器因其易变形能够很容易通过多径和弯曲的管道，对除去积聚物很适用。芯轴式清管器由金属(例如不锈钢)主体和易替换组件(例如密封盘、皮碗、各种钢刷、测量板和能移除管道内金属物体的磁铁)组成，并且有着较长的寿命。由于清管要多次进行和苛刻的管道条件，清管器为了最大减少产品和过程的支出必须是结实又便宜的。

反之内检测器是复杂仪器，包括复杂机载体、传感器系统、信号采集系统、定位系统等，一台商业用内检测器往往造价在几百甚至上千万元，而内检测器不仅体积庞大，而且对管道运行环境有严格的要求，管道内检测施工对于管道运营方来说是一件高风险、高成本的操作行为。所以，开发一种低成本、低风险的、最大限度替代传统意义内检测器设备功能的新型管道内检测器迫在眉睫。

现有的清管器的工作原理为在欲作业的管道中，按作业的要求先置入相应系列的清管器用于前期清理工作。清管器皮碗的外延与管道内壁弹性密封，用管道介质产生的压差为动力，推动清管器沿管道运行，依靠清管器自身或其所带机具的刮削和冲刷作用来消除管道内的结垢或沉积物，之后再通过一系列的内检测设备对管道的内部情况进行检测。

但管道经过长时间使用，管道内部容易发生腐蚀并生锈、沉积物堆积，当锈迹较多和其他沉积物较顽固清理不完全时，极易产生后续投入的内检测器发生卡堵现象，以致影响整体内检测的进程，严重将导致无法对管道进行检测、收集数据失真，并造成工期延长和一定的经济损失。

实用新型内容

本申请提供了一种管道内用泡沫几何测径器，基于一般清管器增加了测径装置，使其在前期清管过程中就可检测其内径变化。解决由于管道内部容易发生腐蚀生锈和沉积物堆积，当锈迹较多或其他沉积物较顽固清理不完全残余较多时，极易产生后续内检测设备发生卡堵现象，以致影响检测的进程，严重将导致无法对管道进行检测的问题，并且后续投入的管道检测器较精密昂贵，会造成较大的经济损失。

本申请提供一种管道内用泡沫几何测径器，包括泡沫清管部、连接部和检测部；

所述泡沫清管部的末端通过连接部与检测部形成可拆卸连接；

所述检测部包括支撑杆；

所述支撑杆的一端与所述连接部连接；

所述支撑杆的另一端设有多个传感臂；

每个所述传感臂上设有压力传感器；

所述支撑杆上靠近所述传感臂的部分设有电路板壳体；

所述电路板壳体容置有电路板组件；

所述压力传感器与所述电路板组件连接；

每个所述传感臂包括传感臂本体和应变片；

所述传感臂本体由不锈钢材料制成；

所述传感臂本体包括弯曲部和过渡部；

所述过渡部和弯曲部内设有插槽，所述应变片的一端通过所述插槽插入所述过渡部和弯曲部内，另一端位于所述传感臂本体的外部；

所述弯曲部沿远离所述支撑杆的中轴线方向弯曲，形成扩张形态；

所述过渡部相对于弯曲部沿靠近所述支撑杆的中轴线方向弯曲；

所述应变片位于所述过渡部外部沿所述过渡部的弯曲方向延伸。

进一步地，多个所述传感臂的应变片位于过渡部外部的末端在同一水平面上，并且形成圆周；所述圆周的直径比管道直径大5％。

进一步地，所述应变片包括基体、金属箔栅和引出部；

所述金属箔栅安装在所述基体上；

所述引出部的一端与所述金属箔栅的一端连接；

所述基体通过所述插槽插入所述过渡部和弯曲部内；

所述引出部位于所述过渡部的外部。

进一步地，所述应变片还包括绝缘保护片；所述绝缘保护片包裹于所述引出部与金属箔栅连接处的外侧。

进一步地，所述连接部为连接法兰；

所述连接法兰安装在所述泡沫清管部的末端的中部；

所述支撑杆与所述连接法兰的中部连接。

进一步地，所述传感臂的形变量为40％。

进一步地，所述电路板组件包括三轴加速器、时钟电路、数据存储器、压力传感器信号采集电路、第一A/D转换电路、第二A/D转换电路、数据存储器以及主控器；

每个压力传感器均与所述压力传感器信号采集电路的输入端连接；

所述压力传感器信号采集电路的输出端通过所述第一A/D转换电路与所述主控器连接；

所述三轴加速器的输出端通过所述第二A/D转换电路与所述主控器连接；

所述时钟电路的输出端与所述主控器连接；

所述主控器与所述数据存储器连接；

所述主控器用于将所述压力传感器信号采集电路采集的压力数据和三轴加速器采集的相对位置数据与对应的时间数据进行匹配，生成数据对，并传送至所述数据存储器。

进一步地，所述主控器还用于根据预设的时间阈值，控制所述第一A/D转换电路和第二A/D转换电路转换速度。

由以上技术方案可知，本申请提供一种管道内用泡沫几何测径器，在泡沫清管部在管道内运行时，利用设置在泡沫清管部末端的多个传感臂产生的形变，将形变量通过传感臂的压力传感器转换为电信号传送给电路板组件，再由电路板组件进行处理，可检测出管道的直径尺寸，并记录管道内部表面数据，由于传感臂的弯曲部的弯曲度较大，使传感臂的形变量加大，从而有效避免后续内检测装备卡堵的情况发生，并且传感臂可与泡沫清管部拆卸，提高了使用的灵活性，并且与一般管道检测器相比造价便宜，保留了一般泡沫清管器成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请提供的一种管道内用泡沫几何测径器的结构示意图；

图2为传感臂的结构示意图；

图3为应变片的结构示意图；

图4为本申请提供的一种管道内用泡沫几何测径器的电路原理图。

其中，1-泡沫清管部，2-连接部，3-支撑杆，4-电路板壳体，5-传感臂，51-弯曲部，52-过渡部，53-应变片，531-基体，532-金属箔栅，533-绝缘保护片，534-引出部，6- 电路板组件，61-压力传感器信号采集电路，62-三轴加速器，63-时钟电路，64-数据存储器，65-第一A/D转换电路，66-第二A/D转换电路，67-主控器，68-驱动电源电路，7-压力传感器。

具体实施方式

参见图1至图3，本申请实施例提供一种管道内用泡沫几何测径器，包括泡沫清管部1、连接部2和检测部；

所述泡沫清管部1的末端通过连接部2与检测部形成可拆卸连接；

所述检测部包括支撑杆3；

所述支撑杆3的一端与所述连接部2连接；

所述支撑杆3的另一端设有多个传感臂5；

每个所述传感臂5上设有压力传感器7；

所述支撑杆3上靠近所述传感臂5的部分设有电路板壳体4；

所述电路板壳体4容置有电路板组件6；

所述压力传感器7与所述电路板组件6连接；

每个所述传感臂5包括传感臂本体和应变片53；

所述传感臂本体由不锈钢材料制成；

所述传感臂本体包括弯曲部51和过渡部52；

所述弯曲部51和过渡部52内设有插槽，所述应变片53的一端通过所述插槽插入所述过渡部52和弯曲部51内，另一端位于所述传感臂5本体的外部；

所述弯曲部51沿远离所述支撑杆3的中轴线方向弯曲，形成扩张形态；

所述过渡部52相对于弯曲部51沿靠近所述支撑杆3的中轴线方向弯曲；

所述应变片53位于所述过渡部52外部沿所述过渡部52的弯曲方向延伸。

本申请实施例的工作原理为：在泡沫清管部1在管道内运行时，利用设置在泡沫清管部 1末端的多个传感臂5产生的形变，将形变量通过传感臂5上的压力传感器7转换为电信号传送给电路板组件6，再由电路板组件6进行处理，可检测出管道的直径尺寸，并记录管道内部表面的数据。

本实施例采用泡沫清管部1，泡沫清管部1由柱状的轴体和套设在轴体外部的聚酯泡沫，轴体的直径加上聚酯泡沫的厚度略大于管道的内径，在泡沫清管部1进入管道内部时，聚酯泡沫产生形变，使聚酯泡沫对管道内壁形成压力，从而使聚酯泡沫紧贴在管道内壁上，进而通过轴体的运动所产的作用力，将管道内壁上的污垢擦除。

过渡部52相对于弯曲部51沿靠近所述支撑杆3的中轴线方向弯曲，，即过渡部52的弯曲度小于弯曲部51的弯曲度，在管壁内壁无污垢或腐蚀的情况下，通过应变片53和过渡部 52的形变就可以保证应变片53与管道内壁充分接触。弯曲部51沿远离所述支撑杆3的中轴线方向弯曲，形成扩张形态，在管壁内壁出现腐蚀的情况下，保证弯曲部51的形变而产生的外张力，使应变片53与腐蚀所形成的凹陷接触；在管壁内壁出现凸起或弯曲的情况下，保证弯曲部51还能产生较大的形变量，防止传感臂5出现卡堵的现象。传感臂5的数量需根据实际的管道尺寸进行设置。

由以上技术方案可知，本申请提供一种管道内用泡沫几何测径器，在泡沫清管部1在管道内运行时，利用设置在泡沫清管部1末端的多个传感臂5产生的形变，将形变量通过传感臂5的压力传感器7转换为电信号传送给电路板组件6，再由电路板组件6进行处理，可检测出管道的直径尺寸，并记录管道内部表面的粗糙度，由于传感臂5的弯曲部51的弯曲度较大，使传感臂5的形变量加大，从而有效避免卡堵的情况发生，并且传感臂5可与泡沫清管部1拆卸，既可提高使用的灵活性，又可降低使用成本。

在本申请提供的另一实施例中，多个所述传感臂5的应变片53位于过渡部52外部的末端在同一水平面上，并且形成圆周；所述圆周的直径比管道直径大5％。所述应变片53包括基体531、金属箔栅532和引出部534；所述金属箔栅532安装在所述基体531上；所述引出部534的一端与所述金属箔栅532的一端连接；所述基体531通过所述插槽插入所述过渡部 52和弯曲部51内，所述引出部534位于所述过渡部52的外部。

优选地，金属箔栅532为矩形，引出部534为长条形金属，且金属箔栅532的宽度大于引出部534的宽度，以使引出部534与金属箔栅532充分连接。

优选地，所述应变片53还包括绝缘保护片533；所述绝缘保护片533包裹于所述引出部 534与金属箔栅532连接处的外侧。绝缘保护片533可保证引出部534与金属箔栅532连接的稳固性，以增加其在形变时，出现连接处断裂的情况发生。

优选地，所述连接部2为连接法兰；所述连接法兰安装在所述泡沫清管部1的末端的中部；所述支撑杆3与所述连接法兰的中部连接。

将支撑杆3固定在泡沫清管部1的中部，可使传感器在管道内部无腐蚀或污垢的情况下，各个传感臂5的形变量相同，方便后期的数据检测和处理。

优选地，所述传感臂5的形变量为40％，即便于检测和计算，又保证在通过三通和弯道时，产生足够的形变量，避免卡堵现象发生。

参见图4，在本申请的另一实施例中，电路板组件6包括三轴加速器62、时钟电路63、数据存储器64、压力传感器信号采集电路61、第一A/D转换电路65、第二A/D转换电路66、数据存储器64以及主控器67；

每个压力传感器7均与所述压力传感器信号采集电路61的输入端连接；

所述压力传感器7采集电路的输出端通过所述第一A/D转换电路65与所述主控器67连接；

所述三轴加速器62的输出端通过所述第二A/D转换电路66与所述主控器67连接；

所述时钟电路63的输出端与所述主控器67连接；

所述主控器67与所述数据存储器64连接；

所述主控器67用于将所述压力传感器信号采集电路61采集的压力数据和三轴加速器62 采集的相对位置数据与对应的时间数据进行匹配，生成数据对，并传送至所述数据存储器64。

压力传感器7用来检测所在传感臂5受到的压力，三轴加速器62用来检测泡沫清管器的位置数据，该位置数据包括泡沫清管器的摆头和旋转等参数。时钟数据用来记录泡沫清管器的当前时间数据，主控器67将上述数据进行匹配，即将当前时刻的时间数据与当前时刻下的泡沫清管器的位置数据和压力传感器7的压力数据相对应，并传送给数据存储器64。在泡沫清管器完成清管后，将数据存储器64内的数据通过数据接口传送到上位机，再由上位机对数据进行处理，最终得到管道内部的数据，即管径等。

其中，电路板组件6还包括驱动电源电路68，用以将电池的电压，转换为适用于电路板组件6中各种电子元器件所需的电压。

进一步地，所述主控器67还用于根据预设的时间阈值，控制所述第一A/D转换电路65和第二A/D转换电路66转换速度。

预设的时间阈值可以秒为单位，即1秒钟内，有10ms控制第一A/D转换电路65和第二A/D转换电路66转换速度为高速转换速度，有990ms控制第一A/D转换电路65和第二A/D转换电路66转换速度为正常转换速度，以使电路板组件6在保证高测量精度的前提下，使能耗达到最低，以延长电路板组件6的工作时间。

由以上技术方案可知，本申请提供一种管道内用泡沫几何测径器，在泡沫清管部1在管道内运行时，利用设置在泡沫清管部1末端的多个传感臂5产生的形变，将形变量通过传感臂5的压力传感器7转换为电信号传送给电路板组件6，再由电路板组件6进行处理，可检测出管道的直径尺寸，并记录管道内部表面的数据，由于传感臂5的弯曲部51的弯曲度较大，使传感臂5的形变量加大，从而有效避免卡堵的情况发生，并且传感臂5可与泡沫清管部1 拆卸，既可提高使用的灵活性，又可降低使用成本。

Claims (7)

1.一种管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，包括泡沫清管部(1)、连接部(2)和检测部；

所述泡沫清管部(1)的末端通过连接部(2)与检测部形成可拆卸连接；

所述检测部包括支撑杆(3)；

所述支撑杆(3)的一端与所述连接部(2)连接；

所述支撑杆(3)的另一端设有多个传感臂(5)；

多个所述传感臂(5)以支撑杆(3)的中轴线为中心均匀分布，并形成伞状结构；

每个所述传感臂(5)上设有压力传感器(7)；

所述支撑杆(3)上靠近所述传感臂(5)的部分设有电路板壳体(4)；

所述电路板壳体(4)容置有电路板组件(6)；

所述压力传感器(7)与所述电路板组件(6)连接；

每个所述传感臂(5)包括传感臂本体和应变片(53)；

所述传感臂本体由不锈钢材料制成；

所述传感臂本体包括弯曲部(51)和过渡部(52)；

所述过渡部(52)和弯曲部(51)内设有插槽，所述应变片(53)的一端通过所述插槽插入所述过渡部(52)和弯曲部(51)内，另一端位于所述传感臂(5)本体的外部；

所述弯曲部(51)沿远离所述支撑杆(3)的中轴线方向弯曲，形成扩张形态；

所述过渡部(52)相对于弯曲部(51)沿靠近所述支撑杆(3)的中轴线方向弯曲；

所述应变片(53)位于所述过渡部(52)外部沿所述过渡部(52)的弯曲方向延伸。

2.根据权利要求1所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，多个所述传感臂(5)的应变片(53)位于过渡部(52)外部的末端在同一水平面上，并且形成圆周；所述圆周的直径比管道直径大5％。

3.根据权利要求1所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，所述应变片(53)包括基体(531)、金属箔栅(532)和引出部(534)；

所述金属箔栅(532)安装在所述基体(531)上；

所述引出部(534)的一端与所述金属箔栅(532)的一端连接；

所述基体(531)通过所述插槽插入所述过渡部(52)和弯曲部(51)内；

所述引出部(534)位于所述过渡部(52)的外部。

4.根据权利要求3所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，所述应变片(53)还包括绝缘保护片(533)；所述绝缘保护片(533)包裹于所述引出部(534)与金属箔栅(532)连接处的外侧。

5.根据权利要求1所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，所述连接部(2)为连接法兰；

所述连接法兰安装在所述泡沫清管部(1)的末端的中部；

所述支撑杆(3)与所述连接法兰的中部连接。

6.根据权利要求1所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，所述传感臂(5) 的形变量为40％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的管道内用泡沫几何测径器，其特征在于，所述电路板组件(6)包括三轴加速器(62)、时钟电路(63)、数据存储器(64)、压力传感器信号采集电路(61)、第一A/D转换电路(65)、第二A/D转换电路(66)、数据存储器(64)以及主控器(67)；

每个压力传感器(7)均与所述压力传感器信号采集电路(61)的输入端连接；

所述压力传感器信号采集电路(61)的输出端通过所述第一A/D转换电路(65)与所述主控器(67)连接；

所述三轴加速器(62)的输出端通过所述第二A/D转换电路(66)与所述主控器(67)连接；

所述时钟电路(63)的输出端与所述主控器(67)连接；

所述主控器(67)与所述数据存储器(64)连接。