专利名称：一种油气管道通径检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油气管道通径检测装置，具体地说是一种可以模拟管道变形和腐蚀检测过程的装置。该检测实验装置能够模拟各种管道变形和腐蚀缺陷，同时能够为多种检测传感装置提供安装基础，适用于管道机器人运行规律及油气管道通径检测、超声检测、漏磁检测等多种管道检测技术的研究和实验。
背景技术：
管道因具有连续、快捷、输送量大、方便等众多优点而作为油气田开发、生产与油气外输的主要生产设施，管道运输已成为石油、石化、天然气长距离运输的重要方式。近年来，随着我国西气东输和海底能源开采的进行，管道运输更显其重要性，预计到2015年，管道总里程将达15X104km。在管道运输以其不可取代的突出优势在全国范围内得到广泛应用的同时，管道运输的安全性问题也越来越受到的重视。一方面，国内很多石油、天然气的管线都建在五、六十年代，随着管道运行时间的增长，油气管道服役时间也在增加，大量管道已接近或超过了其设计寿命，一项资料显示，国内管道“服役期”超过20年的占62%，10年以上的接近85%，管道老化严重，由于管线因腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的各类管线事故时有发生，每年因停输、跑油、污染、维修等造成的损失上亿元，安全问题日益突出；另一方面，近年来新建的管道几乎都是高压力、长距离、大口径的输油气管道，其施工地质条件都较为恶劣，并时常遭遇洪水、滑坡、地震、泥石流等自然灾害的威胁和破坏，受内外介质的腐蚀、重压影响严重，管道不可避免地会出现不同程度的损伤，如管道凹陷、椭圆变形、弯曲和下沉等，严重的地方可能导致管道破裂，这都有可能导致油气泄漏，影响管道正常安全运行。目前，我国近80%的原油、20%的成品油和95%以上的天然气都是通过管道运输的，管道一旦发生事故，不仅会 造成巨大的经济损失，而且对社会和生态环境也会产生严重的后果，其直接、间接经济损失巨大，修理费用也非常高。当前世界上的管道运营者采用了多种方法评估检测管道安全状况，包括管道专用地面检查、阴极保护测量、泄漏检测程序、开挖寻找管道腐蚀或保护涂层失效、水压试验和使用管道内检测器等。在所有方法中，管道内检测是管道腐蚀检测诸多方法中最有效和可靠的方法之一，因为只有通过管道内检测准确了解管道状况，对管道运行的安全性做出正确的评价，才能及早采取有利措施，避免管道事故的发生。因此，研制开发适合我国管道实际状况的油气管道内检测系统装置，定期对管道进行检测、评估和维护，在管道运行过程中实时检测出管道内部存在的缺陷信息，有效的指导管道维修和加固，将管道的安全状况置于运行管理之中，才能从根本上预防事故发生、保障管道安全运行、挖掘老管道的使用寿命，为国家油气供应安全提供保证。油气管道内检测技术大致可分为普通清管、测径清管、通径检测和智能检测等四个过程。普通清管和测径清管的结构和作业工艺相对简单，发展也比较成熟，相比而言，通径检测和智能检测则技术含量比较高，涉及到传感及检测、数据采集、信号处理与分析等多技术的融合，仍在不停的发展和进步。目前，国内外学者对油气管道内检测技术的关键内容进行了大量研究，部分国内外学校或研究机构都搭建了研究平台，取得了部分成果，但成果多数是实际的内检测器机构和装置，对检测过程中的运动学特性研究较少，没有一个标准的参数选取理论说明，也没有学校或研究机构搭建模拟管道连续性检测的实验装置。因此很有必要设计一种可以模拟管道变形和腐蚀检测过程的装置，研究适用于管道内检测关键结构的运行规律及油气管道通径检测、超声检测、漏磁检测等多种管道检测技术的研究和实验，研制开发适合我国管道实际状况的油气管道内检测系统装置，为国家油气供应安全提供保障。
发明内容
本发明涉及一种油气管道通径检测装置，具体地说是一种可以模拟管道变形和腐蚀检测过程的装置。该检测实验装置能够模拟各种管道变形和腐蚀缺陷，同时能够为多种检测传感装置提供安装基础，适用于管道机器人运行规律及油气管道通径检测、超声检测、漏磁检测等多种管道检测技术的研究和实验。本发明的目的:一种油气管道通径检测装置由安装机架1、检测机构2、转盘3、动力机构4组成。管道检测实验装置的安装机架I为检测机构2和动力机构4提供安装基础，同时设计有可改变检测机构连接位置的接口。管道检测实验装置的动力机构4将电动机的扭矩传递给转盘，并对转盘3的速度进行测量。管道检测实验装置的检测机构2上部装有传感器，可以对模拟的管道缺陷进行检测。管道检测实验装置的转盘3与检测机构2接触的表面可根据检测需要，制造和模拟多种管道缺陷，为检测机构2提供检测平台。
图1是本发明的管道检测实验装置总图的三维`
图2是本发明的管道检测实验装置安装机架的结构示意图；图3是本发明的管道检测实验装置检测机构的结构示意图；图4是本发明的管道检测实验装置转盘的结构示意图；图5是本发明的管道检测实验装置动力机构的结构示意图；图6是本发明的管道检测实验装置动力机构部分结构的剖面图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:管道检测实验装置由安装机架1，检测机构2，转盘3，动力机构4组成。结合图1，管道检测实验装置由安装机架1，检测机构2，转盘3，动力机构4组成。管道检测实验装置的安装机架I为检测机构2和动力机构4提供安装基础，同时设计有可改变检测机构连接位置的接口。管道检测实验装置的动力机构4将电动机的扭矩传递给转盘，并对转盘3的速度进行测量。管道检测实验装置的检测机构2上部装有传感器，可以对模拟的管道缺陷进行检测。管道检测实验装置的转盘3与检测机构2接触的表面可根据检测需要，制造和模拟多种管道缺陷，为检测机构2提供检测平台。
结合图2，本发明实验装置的安装机架I由一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母
7、上部支撑钢板8、上部支撑角钢连接孔9、上部支撑角钢10、上部非承力角钢11、上部支撑钢板连接孔12、下部支撑钢板13、上部非承力角钢连接孔14、加强角钢15、下部支撑角钢16、机架支架17、下部支撑钢板连接孔18组成。上部支撑角钢连接孔9是一号通孔，用于连接检测机构2 ;上部支撑角钢10为上部支撑钢板8提供支撑，与上部支撑钢板8通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7连接；上部支撑角钢10与上部非承力角钢11通过焊接工艺连接，上部支撑角钢10与加强角钢15通过焊接工艺连接；上部非承力角钢11与机架支架17通过焊接工艺连接，上部非承力角钢11与加强角钢15通过焊接工艺连接；上部支撑钢板连接孔12是一号通孔，通过螺栓与转盘托盘22连接；下部支撑钢板13通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与下部支撑角钢16连接；上部非承力角钢连接孔14是一号通孔，用于连接检测机构2 ;加强角钢15用于保证上部支撑角钢10与机架支架17，上部支撑角钢10与上部非承力角钢11相互垂直的位置关系，以及上部非承力角钢11与机架支架17相互垂直的位置关系，同时可将焊接棱角覆盖，起到防护作用。下部支撑角钢16与机架支架17通过焊接工艺连接，为下部支撑钢板13提供支撑；下部支撑钢板连接孔18是一号通孔，用于连接电动机29。结合图3，本发明实验装置的检测机构2由二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21、支撑铝型材22、铝型材角件23、悬臂铝型材24、传感器支座25、心轴26、弹簧27、销轴28、检测臂安装座29、检测臂30组成。支撑铝型材22通过二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21与上部支撑角钢10和上部非承力角钢11连接，为整个检测机构提供支撑，支撑铝型材22在二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21未紧固时可以实现竖直方向移动，改变悬臂铝型材24与转盘3的垂直距离；支撑铝型材22亦可以通过选取上部支撑角钢10和上部非承力角钢11上不同的上部支撑角钢连接孔9和上部非承力角钢连接孔14，实现水平方向移动，调整检测臂与转盘3表面的接触位置。铝型材角件23是连接件，通过二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21，将支撑铝型材22和悬臂铝型材24连接固定，并保持二者垂直的位置关系；传感器支座25通过调整二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21与悬臂铝型材24连接，在二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21未紧固时，可以通过调整传感器支座25与·悬臂铝型材24的连接位置，改变检测臂30与转盘3表面接触的轨道直径；检测臂安装座29通过心轴26固定在传感器支座25上，检测臂安装座29内有角度检测传感模块，可以通过检测检测臂安装座29绕心轴26旋转的角度，得到转盘3与检测臂30接触的表面的缺陷信息。弹簧27通过销轴28固定在检测臂安装座29上，始终处于拉伸状态，以使检测臂30始终与转盘3表面接触。结合图4，本发明实验装置的转盘3具有中心孔，为动力机构2的中心轴32提供安装空间；中心孔周围布置了一圈一号通孔，用于与动力机构2连接，将转盘固定在动力机构2上；转盘3与检测机构2接触的表面可根据检测需要，制造和模拟多种管道缺陷，为检测机构2提供检测平台。结合图5和图6，本发明实验装置的动力机构4由一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7、转盘托盘31、中心轴32、三号法兰锁紧螺母33、三号平垫圈34、套筒35、四号六角螺母36、四号六角薄螺母37、联轴器38、下部托盘39、电动机40、一号圆锥滚子轴承41、二号圆锥滚子轴承42、四号平垫圈43组成。转盘托盘31通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与转盘3上的连接通孔相连，为转盘3提供支撑；转盘托盘31有止口结构，与转盘3的中心孔上的止口结构配合，用于保证转盘托盘31和转盘3的配合定位精度和同轴度。中心轴32用于连接转盘托盘31、一号圆锥滚子轴承41、二号圆锥滚子轴承42、四号六角螺母36、四号六角薄螺母37和联轴器38 ;中心轴32是阶梯轴，为一号圆锥滚子轴承41提供单向限位支承结构，各阶梯面亦保持同轴，保证转盘托盘31、一号圆锥滚子轴承41、二号圆锥滚子轴承42、联轴器38的安装同轴度；三号法兰锁紧螺母33与中心轴32上部的螺纹配合，将三号平垫圈34紧压在转盘托盘31表面，使转盘托盘31与中心轴的配合面接触更紧密，避免相对转动。套筒35上有一号通孔，通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与安装支架I中上部支撑钢板8上的上部支撑钢板连接孔12连接，将转盘托盘31固定在安装支架I上；套筒35内部设计了轴承单向限位支承结构，用于限定一号圆锥滚子轴承41和二号圆锥滚子轴承42的单向轴向位移和承受两个滚子轴承的单向轴向力；四号六角螺母36和四号六角薄螺母37与中心轴32上部的螺纹配合，四号六角薄螺母37作为双螺母结构的备紧螺母，主要作用是防止四号六角螺母36松动；四号六角螺母36和四号六角薄螺母37将四号平垫圈43紧压在二号圆锥滚子轴承42上，用于限定二号圆锥滚子轴承42的单向轴向位移和该轴承的单向轴向力；联轴器38用于连接中心轴39和电动机40的输出轴，采用双膜片结构，以实现中心轴39和电动机40输出轴的弹性联接；下部托盘39通过一号螺栓
5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与安装支架I中下部支撑钢板13上的下部支撑钢板连接孔18连接，将下部托盘39固定在安装支架I上；下部托盘39通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈
6、一号螺母7与电动机40法兰盘上的安装通孔连接；通过下部托盘39，使电动机40与安装机架I连接在一起，避免了因电动机40工作过程中的震动引起的中心轴39和电动机40输出轴不同轴现象；电动机40是动力机构4的动力来源，可通过调整电动机40的转速改变转盘3的旋转速度 ，以模拟不同运动速度下的管道检测过程。
权利要求
1.一种油气管道通径检测装置包括安装机架1，检测机构2，转盘3，动力机构4。
安装机架I为检测机构2和动力机构4提供安装基础,包括一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7、上部支撑钢板8、上部支撑角钢连接孔9、上部支撑角钢10、上部非承力角钢11、上部支撑钢板连接孔12、下部支撑钢板13、上部非承力角钢连接孔14、加强角钢15、下部支撑角钢16、机架支架17、下部支撑钢板连接孔18。
上部支撑钢板8通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与上部支撑角钢10连接。上部支撑角钢10和上部非承力角钢11上分别设计了多个上部支撑角钢连接孔9和上部非承力角钢连接孔14，均为一号通孔，通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与检测机构2连接。上部支撑角钢10与上部非承力角钢11通过焊接工艺连接，上部支撑角钢10与加强角钢15通过焊接工艺连接，上部非承力角钢11与机架支架17通过焊接工艺连接，上部非承力角钢11与加强角钢15通过焊接工艺连接。下部支撑钢板13通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与下部支撑角钢16连接。加强角钢15用于保证上部支撑角钢10与机架支架17，上部支撑角钢10与上部非承力角钢11，上部非承力角钢11与机架支架17相互垂直的位置关系，同时可将焊接棱角覆盖，起到防护作用。下部支撑钢板连接孔18是一号通孔，用于连接电动机29。
2.如权利要求1所述的一种油气管道通径检测装置，其检测机构包括二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21、支撑铝型材22、铝型材角件23、悬臂铝型材24、传感器支座25、中心转轴26、弹簧27、销轴28、检测臂安装座29、检测臂30。
支撑铝型材22通过二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21与上部支撑角钢10或上部非承力角钢11连接，为整个检测机构提供支撑。支撑铝型材22在二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21未紧固时,可以实现竖直方向移动，改变悬臂招型材24与转盘3的垂直距离，亦可通过选择不同的上部支撑角钢连接孔9和上部非承力角钢连接孔14，实现悬臂铝型材24的水平方向移动，以调整检测臂与转盘3表面的接触位置。悬臂铝型材24与支撑铝型材22通过铝型材角件23、二号`螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21连接固定。传感器支座25通过二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21与悬臂铝型材24连接，在二号螺钉19、二号平垫圈20、二号方螺母21未紧固时，可以通过调整传感器支座25与悬臂铝型材24的连接位置，改变检测臂30与转盘3表面接触的轨道直径。
3.如权利要求2所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:检测臂安装座29通过心轴26固定在传感器支座25上，检测臂安装座29内有角度检测传感模块，可以通过检测检测臂安装座29绕心轴26旋转的角度，得到检测臂30与转盘3接触的表面的缺陷信息。弹簧27通过销轴28固定在检测臂安装座29上，始终处于拉伸状态，以使检测臂30始终与转盘3表面接触。
4.如权利要求2所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:可根据研究需要，通过调整支撑铝型材22与上部支撑角钢10或上部非承力角钢11、支撑铝型材22与悬臂铝型材24、悬臂铝型材24与传感器支座25之间的安装配合位置，改变检测臂30与转盘3表面接触位置，实现不同轨道上缺陷信息的检测。
5.如权利要求1所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:可根据需要在转盘3与检测臂30接触的表面上制造模拟不同参数的管道缺陷轨道。转盘中心孔具有止口结构，用于保证转盘托盘31和转盘3的配合定位精度和同轴度。
6.如权利要求1所述的一种油气管道通径检测装置，其动力机构4包括一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7、转盘托盘31、中心轴32、三号法兰锁紧螺母33、三号平垫圈34、套筒35、四号六角螺母36、四号六角薄螺母37、联轴器38、下部托盘39、电动机40、一号圆锥滚子轴承41、二号圆锥滚子轴承42、四号平垫圈43。
转盘托盘31通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与转盘3上的连接通孔相连。三号法兰锁紧螺母33与中心轴32上部的螺纹配合，将三号平垫圈34紧压在转盘托盘31表面，使转盘托盘31与中心轴的配合面接触更紧密，避免相对转动。套筒35上有一号通孔，通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与安装支架I中上部支撑钢板8上的上部支撑钢板连接孔12连接，将转盘托盘31固定在安装支架I上。下部托盘39通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与安装支架I中下部支撑钢板13上的下部支撑钢板连接孔18连接，将下部托盘39固定在安装支架I上；下部托盘39通过一号螺栓5、一号弹簧垫圈6、一号螺母7与电动机40法兰盘上的安装通孔连接；通过下部托盘39，使电动机40与安装机架I连接在一起 ，避免了因电动机40工作过程中的震动引起的中心轴39和电动机40输出轴不同轴现象。
7.如权利要求6所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:中心轴32与转盘托盘31的配合为锥面配合，以保证转盘托盘31与中心轴的配合精度和同轴度。同时，中心轴32是阶梯轴，为一号圆锥滚子轴承41提供单向限位支承结构，各阶梯面亦保持同轴，保证转盘托盘31、一号圆锥滚子轴承41、二号圆锥滚子轴承42、联轴器38的安装同轴度。
8.如权利要求6所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:套筒35内部设计了轴承单向限位支承结构，用于限定一号圆锥滚子轴承41和二号圆锥滚子轴承42的单向轴向位移和承受两个滚子轴承的单向轴向力。
9.如权利要求6所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:设计了双螺母放松结构，四号六角螺母36和四号六角薄螺母37与中心轴32上部的螺纹配合，四号六角薄螺母37作为双螺母结构的备紧螺母，以防止四号六角螺母36松动。
10.如权利要求6所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:一号圆锥滚子轴承41和二号圆锥滚子轴承42采用圆锥滚子轴承对装结构。
11.如权利要求6所述的一种油气管道通径检测装置，其特征在于:联轴器38为弹性联轴器，以实现中心轴39和电动机40输出轴的弹性联接。
全文摘要
本发明涉及一种油气管道通径检测装置，具体地说是一种可以模拟管道变形和腐蚀检测过程的装置。该检测实验装置能够模拟各种管道变形和腐蚀缺陷，同时能够为多种检测传感装置提供安装基础，适用于管道机器人运行规律及油气管道通径检测、超声检测、漏磁检测等多种管道检测技术的研究和实验。该管道检测实验装置由安装机架、检测机构、转盘、动力机构组成。管道检测实验装置的安装机架为整个装置提供安装基础，管道检测实验装置的动力机构用于传递点击扭矩，并对测量转盘速度。管道检测实验装置的检测机构上部装有传感器，可以对模拟的管道缺陷进行检测。管道检测实验装置的转盘表面可根据检测需要制造和模拟多种管道缺陷，为检测机构提供检测平台。
文档编号G01D21/02GK103245381SQ20131017509
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者朱霄霄, 张仕民, 王文明, 李晓龙, 代莉莎, 韩月霞 申请人:中国石油大学(北京)