CN212390120U - 一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，包括变径漏磁检测系统、变径支撑系统、行走运动系统、系统控制模块、系统电源模块和系统记录模块，系统控制模块、系统电源模块和系统记录模块安装在变径支撑系统内，变径漏磁检测系统套装在变径支撑系统外，行走运动系统安装在变径支撑系统的两端，系统电源模块为整个装置进行供电，系统记录模块对传感结果、里程结果进行记录。本实用新型具备主动变直径测量、变直径支撑以及主动运动行走的功能，整体结构紧凑，系统功能多样化，一机多能，适应不同直径管道，适应性更强，检测覆盖面大，测量结果更加精确，行走运动系统能够实现前后轮的独立动力行走，无需借助外界动力牵引装置。

Description

一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置

技术领域

本实用新型涉及管道漏磁检测设备的技术领域，尤其涉及一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置。

背景技术

大型长油气管道承担着输送石油、天然气等能源物质的任务，在国民经济建设中发挥着巨大作用。然而，由于长时间工作在恶劣环境和高压介质下，管道往往会出现腐蚀孔、裂纹以及其他潜在性孔洞缺陷，如若不及时发现和处置，往往会造成资源浪费、环境污染等危害，严重的可能会造成爆炸火灾等重大事故，严重威胁人民生命和财产安全。

目前常用的管道缺陷检测方法主要有电磁超声检测法、压电超声检测法和漏磁检测法等。其中，漏磁检测法通过漏磁检测装置安装磁敏感元件拾取管道漏磁场，将其转换成缺陷电信号，这些信号经滤波、放大、模数转换等处理，从而对缺陷进行判定。因此，其测量结果相对精确、操作相对简单，被广泛应用。

然而，在实际测量工作中，管道内径尺寸并不均匀，存在一定的缩径，并沿着管道在一定范围内变化，现有的大部分测量装置直径固定单一，不能完全适应不同管道，应用受限。部分漏磁检测装置可变直径，但基本上属于被动变径，借助弹簧滑块机构，实现漏磁检测装置的检测部分伸缩变化。此类漏磁检测装置不能保证其始终与管道内壁贴合，会造成检测点的遗漏，影响检测结果的精确度。另一方面，现有的漏磁检测装置，基本上属于无动力装置，单纯依靠皮碗在管道内两侧的压力差，实现装置随介质的被动运动。由于管道的内部是进行输送油气的，管道的内壁可能会有残留物，因此很容易造成漏磁检测装置在管道弯折处出现卡滞和测量不准等问题。

一种可调节履带式管道内漏磁检测装置(CN201911020965)，提出一种包括基座、检测装置和运载机构组成的检测系统。其动力行走装置为履带轮，借助锥齿轮传动和皮带副传动，实现装置在管道内的主动行走。通过设置滑块以及调节弹簧，进而实现了装置运动机构的径向自我调节。但该装置的测量部分直径固定，且与变直径运动部分为刚性连接。因此，该装置未真正意义上实现装置的变直径测量，应用存在缺陷。

一种海底管道漏磁内检测装置(CN201510254460)，提出一种适用海底检测的漏磁检测方法。该装置的中心骨架上沿圆周方向设置有多个磁路模块，且磁路检测模块在弹性支撑组件作用下可始终与海底管道内壁相贴合，当管道的内径发生变化时，检测装置的形状能够进行自适应的改变。由此可以看出，该装置的漏磁检测模块为被动适应式测量。并且直径的改变完全受到定位销高度的限制，直径调节量十分有限。

一种可变直径的管道内漏磁检测装置(CN201810391436)，提出一种包括可变直径支撑装置、漏磁检测探靴和万向轮行走装置的管道漏磁检测方法。可变直径支撑装置将漏磁检测探靴支撑在管内壁上，可主动控制漏磁检测探靴的伸展和收缩，调节支撑装置的直径，以适应不同的管径管道。但此装置为无动力装置，需在外部的管道移动机器人牵引下实现被动行走。另一方面，万向轮依靠弹簧装置被动地贴合在管道内壁，往往会带来贴合不牢靠、发生打滑等问题，其应用场景受到限制。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，可适用多种不同直径管道，可通过测量部分变径改变测量距离提高测量精度，可实现装置在管道内的主动变径行走，为解决上述实际需求提供一种新的解决方案。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，包括变径漏磁检测系统、变径支撑系统、行走运动系统、系统控制模块、系统电源模块和系统记录模块；

所述系统控制模块、系统电源模块和系统记录模块安装在变径支撑系统内部，所述变径漏磁检测系统套装在变径支撑系统外，所述行走运动系统安装在变径支撑系统的两端，所述系统控制模块与变径支撑系统、行走运动系统内的动力部分电性连接且对动力部分进行控制，所述系统电源模块与变径漏磁检测系统、变径支撑系统、行走运动系统、系统控制模块、系统记录模块电连接为整个装置进行供电，所述系统记录模块与变径漏磁检测系统、行走运动系统电性连接且对传感结果、里程结果进行记录。

系统控制模块采用基于Arm架构的嵌入式控制模块，优选STM32系列单片机。

系统电源模块采用锂电池为系统供电，优选多个18650电池组成的大功率输出的定制化电源模块。

系统记录模块优选带有记录存储功能的小型工控机、TX2等。

所述变径漏磁检测系统包括套设在变径支撑系统外的中心基体和圆周均布在中心基体外壁上的若干个变径漏磁检测模块。

所述中心基体为中心具有贯穿孔的圆筒形结构，所述中心基体外壁上圆周设有若干个安装槽，所述中心基体的两端面圆周均布有若干基体支耳组，每个基体支耳组均包括两个平行设置的支耳板，每个支耳板上均设有安装孔，所述中心基体外壁上圆周均布有若干走线孔。

每个变径漏磁检测模块包括变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元，所述变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元的电气线路通过走线孔与系统控制模块相连。

所述变直径机构功能单元包括支撑立板，所述支撑立板对应安装在中心基体的安装槽内，所述支撑立板一端固定有电动推杆支架且另外一端依次铰接有两个摆杆组，每个摆杆组均包括两个平行设置的摆杆，每个摆杆组的两个摆杆的同一端通过转轴安装在支撑立板的两侧面上，所述支撑立板上设有腰形滑槽，所述腰形滑槽位于电动推杆支架与内侧的一个摆杆组之间，所述电动推杆支架上铰接有直线电动推杆，所述直线电动推杆面向摆杆组且连有滑块，所述滑块滑动安装在腰形滑槽上，所述滑块的两侧面上铰接有推杆，所述推杆末端连接有圆柱形插杆，所述圆柱形插杆外套设有变径单元弹簧。

所述漏磁检测功能单元包括衔铁，所述衔铁底部设有衔铁条，每个摆杆组内的两个摆杆另外一端通过转轴安装在衔铁条两侧，所述衔铁条上铰接有支撑杆，所述支撑杆内设有插孔，所述推杆的圆柱形插杆插入支撑杆的插孔内，所述插孔的直径大于圆柱形插杆的直径，所述支撑杆的侧壁对应插孔设有调节腰形孔，所述圆柱形插杆外壁上设有销轴，所述销轴穿出调节腰形孔外，所述衔铁上表面两端分别设有径向充磁磁极和径向反向充磁磁极，所述径向充磁磁极、径向反向充磁磁极上均设有钢刷，所述钢刷外表面呈与管道内壁配合的弧形结构，所述衔铁上在两个钢刷之间设有两排漏磁检测传感器，两排漏磁检测传感器一排为五个、另外一排为四个且两排交替布置，每排漏磁检测传感器中相邻两个的检测夹角为3°。

所述变径漏磁检测模块的数量为六组。

所述变径支撑系统包括设置在变径漏磁检测系统两端的前端变径支撑模块、后端变径支撑模块以及将前端变径支撑模块、后端变径支撑模块连接起来的若干个支撑连杆，所述前端变径支撑模块包括前端支座，所述后端变径支撑模块包括后端支座，所述支撑连杆固定在前端支座与后端支座之间，所述变径漏磁检测系统套设在支撑连杆外；

所述前端支座外端面安装有前端丝杠，所述前端丝杠连有旋转电机，所述旋转电机固定在前端支座内端面上，所述旋转电机连有角度传感器，所述前端丝杠上固定有主动大齿轮，所述主动大齿轮啮合有主动小齿轮；所述后端支座外端面安装有后端丝杠，所述后端丝杠上固定有被动大齿轮，所述被动大齿轮啮合有被动小齿轮，所述被动小齿轮与主动小齿轮之间设有动力轴；主动大齿轮和主动小齿轮的传动比与被动大齿轮和被动小齿轮的传动比相同，所述前端丝杠、后端丝杠的螺纹方向相反；

所述前端支座、后端支座的侧壁上圆周均布有若干连接板组，每个连接板组均包括两个带有安装孔的连接板，前端支座的每个连接板组之间通过转轴安装有前端支撑臂，后端支座的每个连接板组之间通过转轴安装有后端支撑臂，每个连接板组的转轴与变径漏磁检测系统上的对应的每个基体支耳组相连接，所述前端支撑臂的末端通过转轴安装有前端支撑轮，所述后端支撑臂的末端通过转轴安装有后端支撑轮，所述前端丝杠上安装有前端螺母，所述后端丝杠上安装有后端螺母，所述前端螺母与前端支撑臂之间铰接有前端伞撑杆，所述后端螺母与后端支撑臂之间铰接有后端伞撑杆。

所述前端支撑臂、后端支撑臂、前端支撑轮、后端支撑轮、连接板组、基体支耳组均为三个。

所述行走运动系统包括结构一致的前端行走运动模块和后端行走运动模块；

前端行走运动模块、后端行走运动模块均包括行走动力电机，前端行走运动模块的行走动力电机固定在其中一个前端支撑臂上，后端行走运动模块的行走动力电机固定在其中一个后端支撑臂上，所述行走动力电机的输出轴通过联轴器连有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮啮合有被动锥齿轮，所述被动锥齿轮与相对应的前端支撑轮、后端支撑轮同轴连接，所述行走动力电机尾部连有里程计。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，具备主动变直径测量、变直径支撑以及主动运动行走的功能，整体结构紧凑，系统功能多样化，一机多能；变直径机构功能单元，基于精简的反四连杆结构组合，使得测量模块可以适用不同的直径管道，并可根据管道的特点进行不同提离值检测；基于变径单元弹簧的设计，使得变径漏磁检测模块与管道壁柔性接触，从而减少撞击与损伤，延长使用寿命；漏磁检测功能单元，漏磁检测传感器以3°间隔呈双排排布，最终实现1.5°间隔检测，检测覆盖面大；钢刷外边缘为圆弧形结构，一定程度上与管道壁更贴合，使得测量结果更加精确；变径支撑系统能够基于两个丝杠螺母结构模块设计，实现系统变直径支撑，适应不同直径管道，从而使得整体适应性更强；行走运动系统，能够实现前后轮的独立动力行走，无需借助外界动力牵引装置，无需借助传统的动力皮碗，性能完全自主受控。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为变径漏磁检测系统的结构示意图；

图3为变径漏磁检测系统省略几组变径漏磁检测模块之后的结构示意图；

图4为中心基体的结构示意图；

图5为变径漏磁检测模块的结构示意图；

图6为变径漏磁检测模块中相邻的两个检测传感器检测夹角的示意图；

图7为变径支撑系统、行走运动系统、系统控制模块、系统电源模块、系统记录模块的结构示意图；

图8为前端变径支撑模块、行走运动系统的结构示意图；

图9为后端变径支撑模块、行走运动系统的结构示意图；

图中：1-变径漏磁检测系统；2-变径支撑系统；3-行走运动系统；4-系统控制模块；5-系统电源模块；6-系统记录模块；

101-中心基体；102-变径漏磁检测模块；

1011-安装槽；1012-基体支耳组；1013-走线孔；

1021-支撑立板；1022-电动推杆支架；1023-摆杆组；1024-腰形滑槽；1025-直线电动推杆；1026-滑块；1027-推杆；1028-变径单元弹簧；1029-衔铁；10210-衔铁条；10211-支撑杆；10212-调节腰形孔；10213-销轴；10214-径向充磁磁极；10215-径向反向充磁磁极；10216-钢刷；10217-漏磁检测传感器；

201-前端变径支撑模块；202-后端变径支撑模块；203-支撑连杆；204-动力轴；205-连接板组；

2011-前端支座；2012-前端丝杠；2013-旋转电机；2014-角度传感器；2015-主动大齿轮；2016-主动小齿轮；2017-前端支撑臂；2018-前端支撑轮；2019-前端螺母；20110-前端伞撑杆；

2021-后端支座；2022-后端丝杠；2023-被动大齿轮；2024-被动小齿轮；2025-后端支撑臂；2026-后端支撑轮；2027-后端螺母；2028-后端伞撑杆；

301-行走动力电机；302-主动锥齿轮；303-被动锥齿轮；304-里程计；

以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图9所示，

本实用新型涉及一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，该装置专门为不同直径的长油气管道缺陷检测设计，具备管道内主动变直径测量和主动变直径运动的功能。该装置主要包括变径漏磁检测系统1、变径支撑系统2、行走运动系统3、系统控制模块4、系统电源模块5以及系统记录模块6。系统控制模块4、系统电源模块5和系统记录模块6安装在变径支撑系统2内部，变径漏磁检测系统1套装在变径支撑系统2外，行走运动系统3安装在变径支撑系统2的两端。

系统控制模块4采用基于Arm架构的嵌入式控制模块，优选STM32系列单片机。

系统电源模块5采用锂电池为系统供电，优选多个18650电池组成的大功率输出的定制化电源模块。

系统记录模块6优选带有记录存储功能的小型工控机、TX2等。

其中变径漏磁检测系统1主要包括六个变径漏磁检测模块102和中心基体101，其中变径漏磁检测模块102以60°间隔周向均布于中心基体101之上，并且以3°间隔周向两排共排布九个漏磁检测传感器10217，这样能够基本实现周向全方位覆盖检测。变径漏磁检测系统1的另外一个功能是基于直线电动推杆1025、滑块1026以及其他连杆机构组成的变直径模块实现不同管径的油气管道变直径测量。钢刷10216的外侧面为圆弧面可更好贴合管道，同时由于设计了变径单元弹簧1028，可实现变径漏磁检测模块102与刚性管道的柔性连接，在提高测量精度的同时，避免管道凸起部分或者沉积异物对传感部分的损害，从而可以延长漏磁检测装置的工作寿命。变径支撑系统2主要包括前端变径支撑模块201和后端变径支撑模块202，通过三个前端支撑轮2018、三个后端支撑轮2026与管道壁接触，为变径漏磁检测系统1提供径向支撑。同样，变径支撑系统2可根据不同直径的管道快速完成主动性调节适应。行走运动系统3借助行走动力电机301和传动机构，驱动一个前端支撑轮2018、一个后端支撑轮2026运动，从而实现整个装置在管道内的受控运动。系统控制模块4作为整个系统控制组成，对变径支撑系统2和行走运动系统3的动力电机进行控制。系统记录模块6对变径漏磁检测系统1的传感结果和行走运动系统3的里程结果进行记录，整个系统供电由系统电源模块5进行供电。整个系统功能多样、结构精密紧凑、性能完全自主受控、测量结果精确可靠，是集机构、电气、磁路和控制于一体的高端装备。

变径漏磁检测系统1主要包括六个变径漏磁检测模块102和一个中心基体101，其中变径漏磁检测模块102是核心功能模块，中心基体101是整个系统的基础中心支撑体。中心基体101为中心具有贯穿孔的圆筒形结构，中心基体101外壁上圆周设有若干个安装槽1011，中心基体101的两端面圆周均布有若干基体支耳组1012，每个基体支耳组1012均包括两个平行设置的支耳板，每个支耳板上均设有安装孔，中心基体101外壁上圆周均布有若干走线孔1013。变径漏磁检测模块102通过支撑立板1021与中心基体101的安装槽1011固定连接，六个变径漏磁检测模块102以60°夹角沿中心基体101的外边缘周向均布。变径漏磁检测模块102可主要细分为变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元。

变直径机构功能单元包括支撑立板1021，支撑立板1021对应安装在中心基体101的安装槽1011内，支撑立板1021一端固定有电动推杆支架1022且另外一端依次铰接有两个摆杆组1023，每个摆杆组1023均包括两个平行设置的摆杆，每个摆杆组1023的两个摆杆的同一端通过转轴安装在支撑立板(1021)的两侧面上，支撑立板1021上设有腰形滑槽1024，腰形滑槽1024位于电动推杆支架1022与内侧的一个摆杆组1023之间，电动推杆支架1022上铰接有直线电动推杆1025，直线电动推杆1025面向摆杆组1023且连有滑块1026，滑块1026滑动安装在腰形滑槽1024上，滑块1026的两侧面上铰接有推杆1027，推杆1027末端连接有圆柱形插杆，圆柱形插杆外套设有变径单元弹簧1028。

直线电动推杆1025优选北京京瑞力拓公司生产的大推力长行程的JRZ03型直流电动推杆。

漏磁检测功能单元包括衔铁1029，衔铁1029底部设有衔铁条10210，每个摆杆组1023内的两个摆杆另外一端通过转轴安装在衔铁条10210两侧，衔铁条10210上铰接有支撑杆10211，支撑杆10211内设有插孔，推杆1027的圆柱形插杆插入支撑杆10211的插孔内，插孔的直径大于圆柱形插杆的直径，支撑杆10211的侧壁对应插孔设有调节腰形孔10212，圆柱形插杆外壁上设有销轴10213，销轴10213穿出调节腰形孔10212外，衔铁1029上表面两端分别设有径向充磁磁极10214和径向反向充磁磁极10215，径向充磁磁极10214、径向反向充磁磁极10215上均设有钢刷10216，钢刷10216外表面呈与管道内壁配合的弧形结构，衔铁1029上在两个钢刷10216之间设有两排漏磁检测传感器10217，两排漏磁检测传感器10217一排为五个、另外一排为四个且两排交替布置，每排漏磁检测传感器10217中相邻两个的检测夹角为3°。

漏磁检测传感器10217优选TO92型高精度线性霍尔传感器。

电动推杆支架1022安装在支撑立板1021之上，用于铰接固定直线电动推杆1025。直线电动推杆1025产生沿轴向的推/拉力，实现滑块1026在支撑立板1021上的腰形滑槽1024上水平移动。推杆1027与滑块1026铰接，且推杆1027的圆柱形插杆与支撑杆10211之间卡装有变径单元弹簧1028。变径单元弹簧1028时刻处于压缩状态，用于对漏磁检测功能单元产生一定的弹力作用，从而保证漏测检测装置与管道壁柔性连接，减少与管壁的刚性撞击，同时可将推杆1027的位移直接传递给支撑杆10211。推杆1027的圆柱形插杆直径小于支撑杆10211内部的插孔直径保证推杆1027的圆柱形插杆可在支撑杆10211内部无摩擦阻力滑动，销轴10213实现对推杆1027的限位。两个支撑杆10211与衔铁1029铰接，即支撑杆10211与衔铁1029之间可进行相对转动，两个摆杆组1023一端与中心基体101铰接，另一端与衔铁1029的衔铁条10210铰接，从而支撑杆10211、衔铁1029和摆杆组1023组成反向四连杆机构，支撑杆10211沿自身轴向的运动可转变成衔铁1029远离或者贴近中心基体101的运动。六个变径漏磁检测模块102在相同指令的控制下，带动钢刷10216同时向内或者向外运动，并最终实现变径漏磁检测系统1直径的改变。

径向充磁磁极10214和径向反向充磁磁极10215沿半径方向充磁，充磁的方向相反，并且胶粘固定在衔铁1029的浅槽中，与钢刷10216、管道、衔铁1029形成磁化回路。钢刷10216外边缘为弧形结构，用于贴紧管道。位于两磁极之间的漏磁检测传感器10217用于检测管道内外缺陷的漏磁信号，漏磁信号被磁敏感元件获取感知，将其转换成缺陷电信号，这些信号经滤波、放大、模数转换等处理，从而对缺陷进行判定。漏磁检测传感器10217在衔铁1029上表面等距间隔分布，相邻两个漏磁传感器10217的夹角θ为3°。由于漏磁检测传感器10217沿管道轴线方向呈两排交替布置，因此在整个管道测量过程中，相邻漏磁检测传感器10217测量夹角为θ/2，大小为1.5°，从而保证管道检测的覆盖范围，减少漏检问题发生。所有变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元的电气线路通过中心基体101上的走线孔1013与系统控制模块4连接。基体支耳组1012与变径支撑系统2上的部件铰接，从而将变径漏磁检测系统1和变径支撑系统2连接在一起。

变径支撑系统2包括设置在变径漏磁检测系统1两端的前端变径支撑模块201、后端变径支撑模块202以及将前端变径支撑模块201、后端变径支撑模块202连接起来的若干个支撑连杆203，前端变径支撑模块201包括前端支座2011，后端变径支撑模块202包括后端支座2021，支撑连杆203固定在前端支座2011与后端支座2021之间，变径漏磁检测系统1套设在支撑连杆203外；

前端支座2011外端面安装有前端丝杠2012，前端丝杠2012连有旋转电机2013，旋转电机2013固定在前端支座2011内端面上，旋转电机2013连有角度传感器2014，前端丝杠2012上固定有主动大齿轮2015，主动大齿轮2015啮合有主动小齿轮2016；后端支座2021外端面安装有后端丝杠2022，后端丝杠2022上固定有被动大齿轮2023，被动大齿轮2023啮合有被动小齿轮2024，被动小齿轮2024与主动小齿轮2016之间设有动力轴204；主动大齿轮2015和主动小齿轮2016的传动比与被动大齿轮2023和被动小齿轮2024的传动比相同，前端丝杠2012、后端丝杠2022的螺纹方向相反；

所述前端支座2011、后端支座2021的侧壁上圆周均布有若干连接板组205，每个连接板组205均包括两个带有安装孔的连接板，前端支座2011的每个连接板组205之间通过转轴安装有前端支撑臂2017，后端支座2021的每个连接板组205之间通过转轴安装有后端支撑臂2025，每个连接板组205的转轴与变径漏磁检测系统1上的对应的每个基体支耳组1012相连接，所述前端支撑臂2017的末端通过转轴安装有前端支撑轮2018，所述后端支撑臂2025的末端通过转轴安装有后端支撑轮2026，所述前端丝杠2012上安装有前端螺母2019，所述后端丝杠2022上安装有后端螺母2027，所述前端螺母2019与前端支撑臂2017之间铰接有前端伞撑杆20110，所述后端螺母2027与后端支撑臂2025之间铰接有后端伞撑杆2028。

角度传感器2014优选思博22HP-10-10K高精度角度传感器。

变径支撑系统2主要包括前端变径支撑模块201、后端变径支撑模块202、动力轴204、旋转电机2013、角度传感器2014以及支撑连杆203。前端变径支撑模块201与后端变径支撑模块202功能和结构相似，并通过三个支撑连杆203连接。三个支撑连杆203的两端分别固定在前端支座2011和后端支座2021之上。旋转电机2013固定在前端支座2011之上，并与主动大齿轮2015相连接，带动前端丝杠2012旋转。角度传感器2014与旋转电机2013连接，用来记录旋转电机2013的旋转角度。主动小齿轮2016与主动大齿轮2015啮合，并通过动力轴204将转动传递给被动小齿轮2024，被动大齿轮2023与被动小齿轮2024啮合，从而带动被动大齿轮2023转动。被动大齿轮2023通过滚转轴承连接在后端支座2021之上，且与后端丝杠2022固定连接，从而带动后端丝杠2022转动。前端丝杠2012与后端丝杠2022的螺纹方向相反，前端螺母2019、后端螺母2027分别与前端丝杠2012、后端丝杠2022组成丝杠螺纹副。且主动大齿轮2015和主动小齿轮2016的传动比与被动大齿轮2023和被动小齿轮2024的传动比相同。因此，旋转电机2013的旋转使得前端螺母2019和后端螺母2027同时靠近或者远离，且位移相同。三个前端伞撑杆20110一端与前端螺母2019铰接，另外一端与前端支撑臂2017铰接，前端支撑臂2017与前端支座2011铰接。前端螺母2019的水平移动带动前端伞撑杆20110运动，从而转化为前端支撑臂2017沿前端支座2011的摆动。三个前端支撑轮2018通过转轴连接在前端支撑臂2017的末端，具备转动和支撑功能。同理，后端支撑臂2025可以实现沿后端支座2021的摆动，三个后端支撑轮2026通过转轴连接在后端支撑臂2025的末端，具备转动和支撑功能。因此，在前端变径支撑模块201和后端变径支撑模块202协同配合下，漏磁检测装置可以实现变径支撑。

行走运动系统3包括结构一致的前端行走运动模块和后端行走运动模块；前端行走运动模块、后端行走运动模块均包括行走动力电机301，前端行走运动模块的行走动力电机301固定在其中一个前端支撑臂2017上，后端行走运动模块的行走动力电机301固定在其中一个后端支撑臂2025上，行走动力电机301的输出轴通过联轴器连有主动锥齿轮302，主动锥齿轮302啮合有被动锥齿轮303，被动锥齿轮303与相对应的前端支撑轮2018、后端支撑轮2026同轴连接，行走动力电机301尾部连有里程计304。里程计304优选轮式机器人通用里程计。

行走运动系统3主要包括前端行走运动模块和后端行走运动模块。行走动力电机301固定在前端支撑臂2017、后端支撑臂2025之上，主动锥齿轮302通过联轴器与行走动力电机301的输出轴相连接，并与被动锥齿轮302啮合。被动锥齿轮303与前端支撑轮2018、后端支撑轮2026的转轴连接，从而将行走动力电机301的旋转运动转换为前端支撑轮2018、后端支撑轮2026的旋转运动，从而实现整个装置的动力行走运动。前端支撑轮2018、后端支撑轮2026中各有一个动力轮，可进一步实现装置在管道的前进和后退运动。里程计304安装在行走动力电机301的尾部，用于记录该装置行走的距离，并与变径漏磁检测系统1相配合，用于准确定位缺陷的在管道中的具体位置，测量结果更加全面真实可靠。

针对现有的管道漏磁检测装置测量外径固定单一，不能适用于不同管径进行探测，或者部分装置仅可以被动式调节测量直径，在进行渐变管径的检测时无法主动调节的问题，本实用新型提供了一种具备主动变径测量和变径运动的漏磁检测装置。此装置可适用多种不同直径管道，其测量部分可主动变直径改变测量距离从而提高测量精度。该装置具备动力行走机构，可实现整个装置在管道内的主动变径支撑和行走。管道漏磁检测装置包含六个变径漏磁测量模块102，周向均布于装置中心基体101之上，可针对不同的管道实施不同距离的测量，主动控制变径漏磁测量模块102与管壁的距离，提升测量结果的可靠性和精度。此外，每个变径漏磁测量模块102上交替分布着两排漏磁检测传感器10217，每个漏磁检测传感器10217之间的测量周向夹角仅为3°，从而保证管道测量的全覆盖性，从而提高测量的准确性。另一方面，该装置通过前后各三个轮子、电机、丝杠和螺母等机构组成主动变径支撑系统2，实现不同管径下的主动支撑，并且在前后各安装有主动行走机构，实现测量装置的动力行走，从而提高整个系统的环境适应性和应用范围。此外，每个动力轮安装有里程计304，可精确记录每个管道缺陷位置。总之，该管道内漏磁检测装置具备测量精度高、可靠性强、应用范围广、自动化程度高等突出优点，具备较强的现实开发和应用意义。

本实用新型所设计的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，具备主动变直径测量、变直径支撑以及主动运动行走的功能，整体结构紧凑，系统功能多样化，一机多能；变直径机构功能单元，基于精简的反四连杆结构组合，使得测量模块可以适用不同的直径管道，并可根据管道的特点进行不同提离值检测，提离值指漏磁检测传感器10217与被及检测对象的距离；基于变径单元弹簧1028的设计，使得变径漏磁检测模块102与管道壁柔性接触，从而减少撞击与损伤，延长使用寿命；漏磁检测功能单元，漏磁检测传感器10217以3°间隔呈双排排布，最终实现1.5°间隔检测，检测覆盖面大；钢刷10216外边缘为圆弧形结构，一定程度上与管道壁更贴合，使得测量结果更加精确；变径支撑系统2能够基于两个丝杠螺母结构模块设计，实现系统变直径支撑，适应不同直径管道，从而使得整体适应性更强；行走运动系统3，能够实现前后轮的独立动力行走，无需借助外界动力牵引装置，无需借助传统的动力皮碗，性能完全自主受控。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，包括变径漏磁检测系统(1)、变径支撑系统(2)、行走运动系统(3)、系统控制模块(4)、系统电源模块(5)和系统记录模块(6)；

所述系统控制模块(4)、系统电源模块(5)和系统记录模块(6)安装在变径支撑系统(2)内部，所述变径漏磁检测系统(1)套装在变径支撑系统(2)外，所述行走运动系统(3)安装在变径支撑系统(2)的两端，所述系统控制模块(4)与变径支撑系统(2)、行走运动系统(3)内的动力部分电性连接且对动力部分进行控制，所述系统电源模块(5)与变径漏磁检测系统(1)、变径支撑系统(2)、行走运动系统(3)、系统控制模块(4)、系统记录模块(6)电连接为整个装置进行供电，所述系统记录模块(6)与变径漏磁检测系统(1)、行走运动系统(3)电性连接且对传感结果、里程结果进行记录。

2.根据权利要求1所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述变径漏磁检测系统(1)包括套设在变径支撑系统(2)外的中心基体(101)和圆周均布在中心基体(101)外壁上的若干个变径漏磁检测模块(102)。

3.根据权利要求2所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述中心基体(101)为中心具有贯穿孔的圆筒形结构，所述中心基体(101)外壁上圆周设有若干个安装槽(1011)，所述中心基体(101)的两端面圆周均布有若干基体支耳组(1012)，每个基体支耳组(1012)均包括两个平行设置的支耳板，每个支耳板上均设有安装孔，所述中心基体(101)外壁上圆周均布有若干走线孔(1013)。

4.根据权利要求3所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，每个变径漏磁检测模块(102)包括变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元，所述变直径机构功能单元和漏磁检测功能单元的电气线路通过走线孔(1013)与系统控制模块(4)相连。

5.根据权利要求4所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述变直径机构功能单元包括支撑立板(1021)，所述支撑立板(1021)对应安装在中心基体(101)的安装槽(1011)内，所述支撑立板(1021)一端固定有电动推杆支架(1022)且另外一端依次铰接有两个摆杆组(1023)，每个摆杆组(1023)均包括两个平行设置的摆杆，每个摆杆组(1023)的两个摆杆的同一端通过转轴安装在支撑立板(1021)的两侧面上，所述支撑立板(1021)上设有腰形滑槽(1024)，所述腰形滑槽(1024)位于电动推杆支架(1022)与内侧的一个摆杆组(1023)之间，所述电动推杆支架(1022)上铰接有直线电动推杆(1025)，所述直线电动推杆(1025)面向摆杆组(1023)且连有滑块(1026)，所述滑块(1026)滑动安装在腰形滑槽(1024)上，所述滑块(1026)的两侧面上铰接有推杆(1027)，所述推杆(1027)末端连接有圆柱形插杆，所述圆柱形插杆外套设有变径单元弹簧(1028)。

6.根据权利要求5所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述漏磁检测功能单元包括衔铁(1029)，所述衔铁(1029)底部设有衔铁条(10210)，每个摆杆组(1023)内的两个摆杆另外一端通过转轴安装在衔铁条(10210)两侧，所述衔铁条(10210)上铰接有支撑杆(10211)，所述支撑杆(10211)内设有插孔，所述推杆(1027)的圆柱形插杆插入支撑杆(10211)的插孔内，所述插孔的直径大于圆柱形插杆的直径，所述支撑杆(10211)的侧壁对应插孔设有调节腰形孔(10212)，所述圆柱形插杆外壁上设有销轴(10213)，所述销轴(10213)穿出调节腰形孔(10212)外，所述衔铁(1029)上表面两端分别设有径向充磁磁极(10214)和径向反向充磁磁极(10215)，所述径向充磁磁极(10214)、径向反向充磁磁极(10215)上均设有钢刷(10216)，所述钢刷(10216)外表面呈与管道内壁配合的弧形结构，所述衔铁(1029)上在两个钢刷(10216)之间设有两排漏磁检测传感器(10217)，两排漏磁检测传感器(10217)一排为五个、另外一排为四个且两排交替布置，每排漏磁检测传感器(10217)中相邻两个的检测夹角为3°。

7.根据权利要求6所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述变径漏磁检测模块(102)的数量为六组。

8.根据权利要求3-7中任意一项所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述变径支撑系统(2)包括设置在变径漏磁检测系统(1)两端的前端变径支撑模块(201)、后端变径支撑模块(202)以及将前端变径支撑模块(201)、后端变径支撑模块(202)连接起来的若干个支撑连杆(203)，所述前端变径支撑模块(201)包括前端支座(2011)，所述后端变径支撑模块(202)包括后端支座(2021)，所述支撑连杆(203)固定在前端支座(2011)与后端支座(2021)之间，所述变径漏磁检测系统(1)套设在支撑连杆(203)外；

所述前端支座(2011)外端面安装有前端丝杠(2012)，所述前端丝杠(2012)连有旋转电机(2013)，所述旋转电机(2013)固定在前端支座(2011)内端面上，所述旋转电机(2013)连有角度传感器(2014)，所述前端丝杠(2012)上固定有主动大齿轮(2015)，所述主动大齿轮(2015)啮合有主动小齿轮(2016)；所述后端支座(2021)外端面安装有后端丝杠(2022)，所述后端丝杠(2022)上固定有被动大齿轮(2023)，所述被动大齿轮(2023)啮合有被动小齿轮(2024)，所述被动小齿轮(2024)与主动小齿轮(2016)之间设有动力轴(204)；主动大齿轮(2015)和主动小齿轮(2016)的传动比与被动大齿轮(2023)和被动小齿轮(2024)的传动比相同，所述前端丝杠(2012)、后端丝杠(2022)的螺纹方向相反；

所述前端支座(2011)、后端支座(2021)的侧壁上圆周均布有若干连接板组(205)，每个连接板组(205)均包括两个带有安装孔的连接板，前端支座(2011)的每个连接板组(205)之间通过转轴安装有前端支撑臂(2017)，后端支座(2021)的每个连接板组(205)之间通过转轴安装有后端支撑臂(2025)，每个连接板组(205)的转轴与变径漏磁检测系统(1)上的对应的每个基体支耳组(1012)相连接，所述前端支撑臂(2017)的末端通过转轴安装有前端支撑轮(2018)，所述后端支撑臂(2025)的末端通过转轴安装有后端支撑轮(2026)，所述前端丝杠(2012)上安装有前端螺母(2019)，所述后端丝杠(2022)上安装有后端螺母(2027)，所述前端螺母(2019)与前端支撑臂(2017)之间铰接有前端伞撑杆(20110)，所述后端螺母(2027)与后端支撑臂(2025)之间铰接有后端伞撑杆(2028)。

9.根据权利要求8所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述前端支撑臂(2017)、后端支撑臂(2025)、前端支撑轮(2018)、后端支撑轮(2026)、连接板组(205)、基体支耳组(1012)均为三个。

10.根据权利要求9所述的一种可主动变径测量和变径运动的管道漏磁内检装置，其特征在于，所述行走运动系统(3)包括结构一致的前端行走运动模块和后端行走运动模块；

前端行走运动模块、后端行走运动模块均包括行走动力电机(301)，前端行走运动模块的行走动力电机(301)固定在其中一个前端支撑臂(2017)上，后端行走运动模块的行走动力电机(301)固定在其中一个后端支撑臂(2025)上，所述行走动力电机(301)的输出轴通过联轴器连有主动锥齿轮(302)，所述主动锥齿轮(302)啮合有被动锥齿轮(303)，所述被动锥齿轮(303)与相对应的前端支撑轮(2018)、后端支撑轮(2026)同轴连接，所述行走动力电机(301)尾部连有里程计(304)。

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