CN208984581U - 管道内检测器用变速试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管道内检测器用变速试验平台，属于管道检测技术领域，解决了现有试验平台的牵引设备运动速度不可调，难以对不同速度下长距离范围漏磁检测、里程检测及耐磨损能力等功能进行有效检测的问题。该变速试验平台，包括支撑件、环形管道、离心机和旋转臂，所述支撑件用于固定并支撑环形管道；所述环形管道设置刻伤，所述环形管道的中轴线与离心机输出轴的轴线重合；所述旋转臂位于环形管道所在平面并与离心机输出轴连接。实现了牵引设备运动速度可调，能够对不同速度下长距离范围漏磁检测、里程检测及耐磨损能力等功能进行有效检测。

Description

管道内检测器用变速试验平台

技术领域

本实用新型涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种管道内检测器用变速试验平台。

背景技术

油气管道是名副其实的工业大动脉，其运行状况事关国家经济稳定、人民生命财产安全和生态环境保护。石油、天然气等长输管道需要定期进行检测，腐蚀刻伤是油气管道最常见的安全隐患之一，及时发现管道壁上的腐蚀点或刻伤点，提前进行维修，避免事故的发生，因此对油气管道进行常态化的安全性能检测和评估具有重要的战略意义。对腐蚀缺陷的检测方法有很多种，其中漏磁检测技术因为简单有效、经济、快速而被广泛应用于油气管道的在役检测。

目前普遍使用的管道腐蚀缺陷漏磁检测系统以一维漏磁检测技术为主。一维漏磁检测技术有着其固有的局限性。它通常用于检测管道径向的漏磁信号，对于缺陷的深度信息判断相当有效，但对于任意形状的缺陷的评估，则缺乏足够的信息。要检测不规则形状的腐蚀缺陷，提高缺陷的检出率，则有必要使用三维漏磁检测技术。在同等分辨率的情况下，三维漏磁检测系统要采集和处理三倍于一维漏磁检测系统的数据。对于高分辨率的漏磁检测系统，如果采用传统的一维漏磁检测系统所采用的模拟信号传输方法，会有大量的连接线，不仅导致系统累赘臃肿，并且大大降低了系统的可靠性和可维护性。

为了模拟管道检测，包括发明人在内的国内学者已研发出三维漏磁检测试验平台。然而现有管道漏磁内检测研发试验平台的牵引设备采用快速卷扬机，其运动速度约0.6m/s，速度为指标要求(0.5m/s～10m/s)下限，且速度不可调；并且研发试验平台的直管道部分只有10.6m，而内检测器本身长度为2.1m，因此有效试验管道长度为8.5m，有效试验管道长度短，难以满足各种类型内检测器产品；内检测器产品指标要求产品保证一次最大检测距离为100km以上且需要更为精确的验证漏磁检测、里程检测等全面性能，现有国内学者已研发出三维漏磁检测试验平台不足以对全速度长距离范围漏磁检测、里程检测及全系统等功能进行有效检测。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种管道内检测器用变速试验平台，用以解决现有试验平台的牵引设备运动速度不可调、难以对全速度长距离范围漏磁检测、里程检测及全系统等功能进行有效检测的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种管道内检测器用变速试验平台，包括支撑件、环形管道、离心机和旋转臂，所述支撑件用于固定并支撑环形管道；所述环形管道设置刻伤，所述环形管道的中轴线与离心机输出轴的轴线重合；所述旋转臂位于环形管道所在平面并与离心机输出轴连接。

进一步地，所述环形管道由三段管道采用法兰连接而成。

进一步地，所述旋转臂为蜂窝状筋板结构。

进一步地，所述支撑件上设置十字滑台。

进一步地，所述十字滑台设置高度调整件。

进一步地，所述支撑件通过地脚螺栓固定于地面上。

进一步地，所述刻伤包括管道内刻伤和外刻伤。

进一步地，所述旋转臂的端部设置有被试件，所述被试件包括漏磁检测组件和里程检测组件。

进一步地，所述旋转臂的一端设置有所述漏磁检测组件或里程检测组件，另一端用结构件配重。

进一步地，所述旋转臂的两端分别设置所述漏磁检测组件和里程检测组件，并用结构件配重。

本实用新型有益效果如下：

a)本实用新型提供的管道内检测器用变速试验平台，将漏磁检测组件安装于旋转臂上，进行0.5～10m/s范围旋转测试，能够进行变速条件下的漏磁检测功能验证，以验证不同磁路设计与仿真效果对比、不同传感器阵列检测效果对比、漏磁检测组件结构动态适应性、速度对漏磁检测的影响等。

b)本实用新型提供的管道内检测器用变速试验平台，能够完成变速条件下的里程检测功能验证，即实现不同速度下长距离检测精度、耐磨损能力检测等。

c)本实用新型提供的管道内检测器用变速试验平台，能够完成变速条件下的里程检测功能、基于漏磁或者其他缺陷检测技术的功能测试、以及用于里程检测、漏磁检测、姿态检测和数据存储等功能组合后的整体管道内检测设备的功能验证。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型中管道内检测器用变速试验平台的结构示意图；

图2为本实用新型中的第一转臂的结构示意图；

图3为本实用新型中的第二转臂的结构示意图。

附图标记：

1、环形管道；2、离心机；3、旋转臂；31、第一转臂；32、第二转臂；4、支撑件；5、十字滑台。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种管道内检测器用变速试验平台，包括支撑件4、环形管道1、离心机2和旋转臂3，支撑件4用于固定并支撑环形管道1；环形管道1设置刻伤，环形管道1的中轴线与离心机2输出轴的轴线重合；旋转臂3位于环形管道1所在平面并与离心机2输出轴连接。

实施时，将带有刻伤的环形管道1固定安装在地面上，环形管道1半径为1m，为半圆形半封闭的管道。离心机2的旋转臂3的旋转中心位于环形管道1的环心位置，被试件安装在旋转臂3的端部，并用结构件配重，启动离心机2，离心机2带动旋转臂3旋转，被试件进行测试，将获得的信号传输到数据记录组件，以备后续处理。

本实施例中的被试件，是指需要验证的各种检测组件，主要包括漏磁检测组件和里程检测组件。

与现有技术相比，本实施例提供的管道内检测器用变速试验平台功能更强大，具备以下功能：

1)能够实现变速条件下的漏磁检测功能验证。将漏磁检测组件安装于旋转臂3上，进行0.5～10m/s范围旋转测试，以验证不同磁路设计与仿真效果对比、不同传感器阵列检测效果对比、漏磁检测组件结构动态适应性、速度对漏磁检测的影响等。

2)能够实现变速条件下的里程检测功能验证：可提供1组～3组里程检测组件的安装与固定，实现不同速度下长距离检测精度、耐磨损能力检测等。

3)能够实现变速条件下的各功能被试件的全系统功能验证。可提供在外接电源的状态下，被试件如漏磁检测组件、里程检测组件、数据记录组件和姿态检测组件安装固定在试验平台上，从而实现以上组件互联后，不同速度下的综合检测性能和有效的数据记录存储功能的验证。

利用本实用新型的试验平台进行三种试验程序，具体为：

第一种为漏磁检测组件模拟信号单独测试，检测漏磁检测性能。将漏磁检测组件设置于离心机2旋转臂3的一端，另一端用结构件配重，调节限位器改变漏磁检测组件与环形管道1的距离，离心机2通过减速箱驱动旋转臂3旋转，漏磁检测组件舱段依次扫查环形管道1的刻伤，漏磁检测组件的模拟信号通过接电装置连接到外部数据采集装置进行分析处理，输入信号由外部测试设备提供。

第二种为里程检测组件单独测试，用以检测在不同速度下的检测精度、长距离检测精度以及里程轮的耐磨损能力。将里程检测组件设置于离心机2旋转臂3的一端，另一端用结构件配重。通过改变里程轮的安装方式来进行1组～3组里程轮的测试，测试电缆通过接电装置与外部测试设备连接。

第三种为全系统性能测试，可以进行全系统的长距离漏磁检测性能测试。即将漏磁检测组件和里程检测组件分别设置于离心机2旋转臂3的两端，将数据记录组件和姿态检测组件固定在旋转臂3上，将各组件用电缆连接好，电源由外部提供，从而实现全速度范围内的系统功能验证。

本实施例的环形管道1为一体成型结构或由多段管道连接而成，优选地，环形管道1由三段弧形管道采用法兰连接而成，管道内壁法兰接口处平滑过度，三段结构的环形管道1方便运输，降低运输成本和施工难度。外部环形管道1的剖面为半圆，管壁材料的钢级：API5L X65，根据被试件大小环形管道1可更换，环形管道1内表面光洁度4级，不圆度2㎜。

考虑到旋转臂3上的载荷是动态的，要求旋转臂3的悬臂结构既要有较低的转动惯量又要有较高的动态特性。因此，为了提高旋转臂3的强度和刚度，采用焊接性能良好的优质低碳结构钢16Mn作为焊接材料，旋转臂3为蜂窝状筋板结构，能够减小旋转臂3的重量，提高了转臂的刚度，旋转臂3尺寸为1680mm×500mm×65mm。本实用新型的旋转臂3可以为一体成型结构，也可以由第一转臂31和第二转臂32组合而成，如图2至图3所示，第一转臂31与第二转臂32的整体形状相同，均在中间位置设置与离心机2输出轴连接的连接孔，其中，第一转臂31上设置有固定块，第二转臂32上设置有限位槽，旋转臂3安装时，固定块和限位槽配合将第一旋转臂3和第二旋转臂3固定，优选地，固定块和限位槽分别有两个，且对称设置在旋转臂3的两侧，此结构的旋转臂3，便于更换维修，且能够满足不同型号检测组件的试验。

考虑到平台的稳定性，环形管道1置于支撑件4上，支撑件4至少有三组，支撑件4均匀设置在圆形管道圆周上，支撑件4通过地脚螺栓固定在地面上，能够避免平台在工作中振动发生移动而影响实验效果。

为了保证离心机2和环形管道1处于同一圆心和水平，在每组支撑件4上均设置十字滑台5，通过十字滑台5进行管道圆心所在平面的方向调整，并在十字滑台5上设置高度调整件，高度调整件为螺杆结构，通过螺杆的旋转来调节管道的高度，还可以采用其他现有用于高度调节的装置，此结构的支撑件4有效地保证了离心机2和环形管道1处于同一圆心和水平。

本实施例中的环形管道1的内壁和外壁分别设置有刻伤，即刻伤包括管道内刻伤和外刻伤，刻伤为人工制造或自然形成的凹陷，刻伤具有三个参数，分别是凹陷的长度、宽度和深度，考虑到刻伤加工对管道产生很大的影响，优选采用电加工、机械加工或腐蚀方式完成刻伤。按照2m圆形轨道分成3段为例，设置的所有刻伤应距离法兰连接边缘不小于0.2m，距离管道边缘的圆周弧长不小于0.1m。以上每段管道的内外伤轴向按照已知间距分布，轴向距离不小于0.2米。

本实施例的离心机2包括离心机2主机、接电装置和操作控制柜，离心机2主机提供被试件的匀速圆周运动，接电装置提供被试件的电缆对外连接，操作控制柜用来控制离心机2工作。其中，离心机2主机主要由交流电机或伺服电机、传动装置、机体等组成，能够完成恒线速度的产生和被试件的安装以及供电装置的连接。优选地，采用交流伺服电机驱动，通过大型直角行星减速机，减速比20，电机额定转速2000r/min，功率15kw。离心机2中的伺服电机和减速机安装在基座中，基座长约1480mm，用地角螺栓固定，接电装置安装在旋转臂3和基座中间，电缆从地下导出，转臂离地高度约1200mm。控制操作柜由离心机2控制柜和变频调速柜组成，包括计算机控制及数据采集装置，完成离心机2恒线速度稳定性控制。计算机控制及数据采集装置由计算机、板卡、显示器、打印机组成的调速系统，可完成试验参数的设定、数据采集运算和比例积分运算、显示打印功能、信号采集、平台安全性保护等。调速系统电器部分由控制和执行两部分组成，执行部分由驱动器完成，控制部分为计算机自动完成。计算机通过采集卡输出对驱动器的控制信号，驱动器驱动伺服电机驱动转臂，测速电机将转速反馈回计算机，形成闭环控制，完成对离心机2的调速和稳速控制。

接电装置把被试件工作的电信号从静置的电信号经离心机2旋转的主轴传输到旋转的旋转臂3，实现电信号的动静转换，完成被试件的带载试验，并把用于被试件工作的电信号从旋转臂3上传输到离心机2外部，实现工作信号、控制信号和测试信号通讯传输。

现有变速实验平台的接电装置导线最多58根，因此考虑到试验平台的可扩展性，如环形管道1变为大口径，接电装置设有70根导线。本实施例中接电装置可采用500V、5A、70环，静态接触电阻(不含系统外接线)≤0.5Ω，电阻稳定度≤0.01Ω。考虑到信号衰减和串扰，接电装置从离心机2中心臂到外部转接盒电缆长度≤6m。

由于伺服电机一般不配有冷却风扇，因此其冷却主要靠自身的热传导，传热效率低，为了长时间连续运行，试验平台连续运行不小于42h，为离心机2加装冷却风扇，加快热传导；或者，将电机运行转速降低，以减小轴承高速运转发热，按照电机转速2000r/min计算，其可以满足在10m/s的线速度下连续运行42h的要求。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道内检测器用变速试验平台，包括支撑件、环形管道、离心机和旋转臂，其特征在于，

所述支撑件用于固定并支撑环形管道；所述环形管道设置刻伤，所述环形管道的中轴线与离心机输出轴的轴线重合；

所述旋转臂位于环形管道所在平面并与离心机输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述环形管道由三段管道采用法兰连接而成。

3.根据权利要求1所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述旋转臂为蜂窝状筋板结构。

4.根据权利要求1所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述支撑件上设置十字滑台。

5.根据权利要求4所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述十字滑台设置高度调整件。

6.根据权利要求1所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述支撑件通过地脚螺栓固定于地面上。

7.根据权利要求1所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述刻伤包括管道内刻伤和外刻伤。

8.根据权利要求1-7任一项所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述旋转臂的端部设置有被试件，所述被试件包括漏磁检测组件和里程检测组件。

9.根据权利要求8所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述旋转臂的一端设置有所述漏磁检测组件或里程检测组件，另一端用结构件配重。

10.根据权利要求8所述的管道内检测器用变速试验平台，其特征在于，所述旋转臂的两端分别设置所述漏磁检测组件和里程检测组件。