专利名称：用于检查管道形变的设备的制作方法
技术领域：
本发明提供一种用于测量管道(pipe)和导管(tube)形变的设备。该设备在其中由于管道和导管的不均匀加热而产生形变的化学加工技术领域特别有用。本发明还提供一种测量管道和导管形变的方法。
背景技术：
在使用热将饱和碳氢化合物转化为不饱和碳氢化合物的热裂化装置中，反应混合物通常在金属反应管中通过热炉。将这种类型的裂化装置用于加工工业为的是提供用于聚合物产品和其它应用的不饱和碳氢化合物的给料。
为在裂化装置的反应管内加热碳氢化合物反应混合物，通常在包括大量彼此平行通过反应室的裂化管，例如，管道可以由反应室的地面垂直延伸至顶蓬，的反应室中设置热炉。然而，炉燃烧器相对于管道的定位易于在反应室的不同部分产生热点，结果使管道产生温度梯度。特别地，管道的一侧，即，最接近热源的一侧，可经受比另一侧更高的温度，这导致了圆周蠕变，即，管道围绕其圆周形变的问题。
反应管的工作寿命由于这种现象而缩短，并且因此导管需要定期检查并在其发生形变时替换。实际上，如果未及时探测到圆周蠕变并在导管失效前插入置换导管，裂化装置可能不得不马上停机，导致生产时间的损失。最坏的情况是，这种问题将导致一系列安全隐患。
裂化管的定期检查在裂化装置停机例行维修时进行。然而，现有测量裂化管形变的方法耗时且效率低。由于管道彼此靠近，妨碍接近管子，因此管道直径/圆周的目测和手工测量很不方便。另外，在较大的反应室内，为了达到管道的顶部，脚手架是必须的。
Japan Energy的日本专利申请No.08063873公开了一种使用沿管道移动的放射源以探测腐蚀状况来检查管线的方法。然而，这种设备是设计用于探测管道中的腐蚀情况而非圆周形变。另外，开发该方法还使得可以在不围绕管道移动绝缘层的情况下检察管道。这导致设备对用于管道未绝缘的裂化装置变得不必要的复杂。
日本专利申请No.11-211700公开了一种通过使用超声波通过确定管道的最大粗糙度而探测管道中蠕变损伤的设备。这通过向管道内发射声波使其通过管道到达圆周偏离的接收探头来进行。另一探头探测反射波的回声。然而，此设备的缺点在于除需要超声源和检测器探头外，还需要对输出数据进行相当复杂的校准和分析。
由此可见，现有技术未提供经济有效的方式来测量诸如石油裂化器中所见的管道的形变。
发明内容
由一方面看，本发明提供一种用于测量管道表面形变的设备，包括能够直接探测管道半径变化的检测器和用于按照平行于管道纵轴的方向沿管道引导检测器的导向器，由此从检测器的输出中取得与管道表面形变相关的输出。
由此，该设备可以沿着待检验的管道引导，使其直接测量管道半径的变化，诸如由圆周蠕变导致的凸起。该设备通常通过设置用来测量管道邻近检测器的区域与该设备的一部分之间的距离的检测器来完成。
尽管可使用各种感应装置，诸如基于激光器的光学距离传感器、声学传感器等，优选设置检测器使其与管道的表面接触并可沿着管道的径向移动。按此方式，管道表面的形变可由检测器的位移确定。
本发明的这种测量设备理想地适于测量管道，特别是裂化管的形变，因为其机械结构简单且易于操作。其生产便宜且由于其简便性而易于维护。
由另一方面看，提供一种用于探测管道表面形变的设备，包括(i)检测器，能够在与管道表面接触时探测管道半径的变化，所述探测装置在接触点可以沿管道的径向移动；(ii)导向组件，能够按照与管道纵轴平行的方向沿管道的表面引导检测器；以及(iii)测量装置，能够测量检测器的径向位移，从而产生与管道表面形变相关的输出。
在使用设备时，可移动检测器与管道接触并沿其表面移动，使得其可以移动过管道表面的任何凸出、撞伤和凹陷。随着检测器沿管道径向移动，其伴随由于形变产生的管道半径变化而保持与管道表面接触。
在接触点，探测装置的位移直接与管道的半径相关，由此，来自测量装置的输出给出了接触点管道圆周形变的定性、半定量或定量指示。
检测器与管道接触的部分可采取任何适于保持与管道表面接触的形式，同时使其沿管道移动于表面上方。因此，其可以为光滑表面，可以设置有例如尼龙的支撑面或润滑的接触面。然而，检测器优选为诸如可以自由旋转的轮子和辊的可旋转部件的形式，使得其平稳地滚过管道表面。这降低了噪音并减少了对装置和管道的磨损。
使用可旋转部件的另一个优点在于可用于确定检测器行进的总距离，从而使与管道情况相关的输出与位置相关联。因此，可计数该部件的转数。为此，可以附加或替换地在装置设置另一可旋转部件。
除了沿着管道引导检测器以外，导向器可有助于确保设备稳定于靠住管道的位置。这优选通过设置具有用于将设备固定于靠住钢管的位置的磁体的导向器来实现。
为了使检测器可以沿着管道径向移动，检测器可方便地按检测器可以沿管道的径向相对于导向器移动而导向器不沿管道的径向移动的方式连接于导向器。例如，检测器可通过枢轴臂、弹簧或在使用时允许其沿所需方向，即，由管道中心的径向移动的其它装置的方式连接于设备。
设置导向器是为了沿管道纵向引导检测器。因此，在管道表面上方，其路线保持了检测器的路线，而不在管道表面上横向偏离，即保持检测器的行进与管道的纵轴平行。在优选实施例中，导向器包括两个或更多个可旋转部件，诸如轮子或辊，其能够随着测量设备沿管道的移动保持与管道的表面相接触。这些部件可以类似于上述可用于检测器的可旋转部件。
优选，导向器的可旋转部件连接于探测装置，使得其位于检测器的任何一侧并沿着具有与待测管道近似相等的半径的虚拟圆弧。按此方式，在使用设备时，检测器和导向器都与管道表面在围绕其圆周的不同点相接触。特别优选地，导向装置中至少两个可旋转部件彼此且与检测器分开，使得检测器与每个所述可旋转部件之间的距离小于圆弧的半径(由此小于待测管道的半径)。
如上所述，导向装置包括两个或更多个可旋转部件，检测器的可旋转部件可以可移动地安装于机架或平台上，而每个导向部件安装于由其横向延伸的臂上。
如上所述，导向装置主要用于在管道上沿期望路线引导探测装置。然而，导向装置还可为其它有益功能而设置。因此，在优选实施例中，例如可通过计数旋转部件的转数测量导向器行进的距离，从而可以得出探测装置的位置。
另外，导向器提供了有益的场所来安装其它类型的传感设备，使得可以同时进行不止一种的测量。
当然，若探测装置沿管道在任何给定点的位置是已知的，则可以简单地监视管道上每一点处管道的形变性质。按此方式可以绘出任何给定点处管道的凸出、撞伤和凹陷的形状和尺寸。除提供有关待测管道情况的直接信息以外，这种信息特别有益于在操作中建立炉内的热分布图。此信息特别有益于识别热炉反应室内的热点，并可以反应室的设计进行改动从而防止该问题重复发生。
有多种方法来测量探测装置相对于待测管道中心的位移。一种简单有效的方式为使用线性电位计，其设置为用于提供与位移成比例的变化输出电压。这可以与沿管道的直线行进距离绘制成图。
尽管本发明的设备可以手工沿管道移动，但优选该设备还包括用于沿管道输送探测装置的输送装置。这种装置可采用任何适合的形式，诸如可定位于管道一端的装置其具有沿管道直线移动测量设备的延伸的臂。本领域已知的多种适合的机构可实现这一点。
应理解，本发明还延伸至相应的测量管道形变的方法。由此，由另一方面看，本发明提供了一种利用本发明设备测量管道表面形变的方法。
现在，将参照附图仅以示例的方式介绍本发明的特定实施例，附图中图1为在一段管道上使用的根据本发明优选实施例的测量设备的端面图；图2为图1的测量设备沿线A-A的截面图；图3为图1的测量设备沿线B-B的截面图；以及图4和5为在管道的正常和形变段上使用的图1的测量设备的示意图。
具体实施例方式
首先，参照图1，设备1形成有其上安装有检测器部分3的中心部分2。在每一侧，导向器4经臂5连接至机架。
由图2也可见，机架具有平台6，其下设置有倒U形部分7，平台形成了U形的基部。在此部分之后，在轴9上可旋转地安装有轮。
接着，在U形部分内还安装有另一个U形部分10。其后端通过销11枢轴式地安装，使得其前端垂直自由移动(由图中角度观察)。其前端内在轴13上安装有另一个轮12。这些部件一同形成下述检测器。
由第二U形部分10向上凸起的为通过平台16中的孔15的杆14。围绕杆的下部设置有弹簧16，其使得检测器偏向下并脱离平台。
杆14的上端延伸至由支撑17支撑于平台上方的套中。在套内设置有线性电位计及相关部件。杆14的垂直移动导致电位计改变其电阻，使得在施加外电压时，输出电压与杆的移动成比例。(为清楚起见，未示出电学部件)。
如图3可见，导向器4(彼此相似)包括安装于臂5末端的倒U形部分18。在每个前端，在轴20上安装有轮19。另外，每个轮的后面设置有永磁体21(为清楚起见，这些部件在图1中略去)。
如图1和2所示，在工作中，设备位于待测管道22外侧上，使得全部四个轮子与管道的表面接触。轮8和19共同成形了三脚支撑的布置，而轮12逆着弹簧16的偏置力向上移动。磁体21的引力用于稳定地将设备保持于靠住管道22的位置，无论弹簧16的力如何。
导向轮19和轮8具有平行的轴，使得其限制设备沿管道并平行于其轴以直线移动。可以手动将其移动，或通过安装于其上的外部驱动器(未示出)的方式移动。随着设备移动，检测器的轮12跟随管道的轮廓移动-对于凸出则向上，对于凹陷则向下。随着其移动，导致了杆14的相应移动，其进而改变了电位计的电阻，如上所述。这将进而提供与管道的轮廓相应的变化的输出电压。
图4和5示意地示出了管道中的凸出对检测器轮12的影响。图4中，管道平直使得安装于部分3上的轮12处于低位。图5中，出现了凸块，导致轮12被向上推起，使部分3逆着弹簧12转动。
通过将输出电压与设备的相应位置比较，可以绘出管道。如果设置一种装置来计数轮8的转数，如在改进实施例中(未示出)，这可以自动地执行。这种装置采用了簧片开关的形式，其可以由随着轮子到达其最高位置的轮8上的小磁体闭合。轮子18的每一转产生一个脉冲。随后，脉冲计数器提供了行进距离的测量。来自电位计和来自计数器的输出随后提供给计算机，由此可以产生电压(即，轮廓)对脉冲(即，沿管道的距离)的图。显然，这可以通过标定而分别给出毫米和米的读出。
权利要求
1.一种用于测量管道表面形变的设备，包括能够直接探测管道半径变化的检测器和用于按照平行于管道纵轴的方向沿管道引导检测器的导向器，由此从检测器的输出中取得与管道表面形变相关的输出。
2.如权利要求1所述的设备，其中设置检测器来测量管道邻近检测器的区域与该设备的一部分之间的距离。
3.如权利要求2所述的设备，其中设置检测器使其与管道的表面接触并可沿着管道的径向移动，从而管道表面的形变可由检测器的位移确定。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中检测器包括可转动的部件，其设置为在管道的表面上滚动。
5.如上述任何一项权利要求所述的设备，其中导向器包括设置用于将设备保持在靠住钢管的位置的磁体。
6.如上述任何一项权利要求所述的设备，具有多个导向器，导向器包括与检测器隔开并设置为在检测器于管道接触时与管道表面接触的可旋转部件。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述导向器设置在检测器的每一侧，导向器的可旋转部件和检测器基本沿着圆弧设置，并且导向器与检测器的每个所述可旋转部件之间的距离小于圆弧的半径。
8.如权利要求7所述的设备，其中检测器的可旋转部件可移动地安装于机架上，每个导向部件安装于由机架横向延伸的臂上。
9.如上述任何一项权利要求所述的设备，包括用于测量检测器的可旋转部件相对于机架的位移的测量装置。
10.如上述任何一项权利要求所述的设备，其中所述设备还包括沿管道传送该设备的传送装置。
11.如上述任何一项权利要求所述的设备，设置为用于通过该设备测量沿管道行进的距离。
12.如权利要求11所述的设备，其中通过测量与管道接合的可旋转部件的转数确定行进的距离。
13.一种用于探测管道表面形变的设备，包括(i)检测器，能够在与管道表面接触时探测管道半径的变化，所述探测装置在接触点可以沿管道的径向移动；(ii)导向组件，能够按照与管道纵轴平行的方向沿管道的表面引导检测器；以及(iii)测量装置，能够测量检测器的径向位移，从而产生与管道表面形变相关的输出。
14.一种测量管道表面形变的方法，使用上述任何一项权利要求所述的设备。
全文摘要
提供一种设备(1)，用于测量管道(22)表面的形变。该设备具有其上安装有检测器部分(3)的中心部分(2)。在每一侧，导向器(4)经臂(5)连接至机架。机架具有平台(6)，其下设置有倒U形部分(7)。在此部分之后，在轴上可旋转地安装有轮。接着，在U形部分内还安装有另一个U形部分(10)。其后端通过销的方式枢轴式地安装，使得其前端垂直自由移动。其前端内在轴(13)上安装有另一个轮(12)。由第二U形部分(10)向上凸起的为通过平台(6)中的孔(15)的杆(14)。围绕杆的下部设置有弹簧(16)，其使得检测器偏向下并脱离平台。杆随着轮(12)经过管道中凸起的上方而垂直移动。杆连接于输出电压变化的电位计。通过使输出电压的变化与检测器移动的距离相关联，可以绘出管道(22)的形变。
文档编号G01M99/00GK1625678SQ02828831
公开日2005年6月8日 申请日期2002年3月13日 优先权日2002年3月13日
发明者埃米尔·埃德文, 托里·阿尼森 申请人:博里利斯技术公司