专利名称：油汽管道漏磁检测器速度控制装置及其速度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制装置，本发明还涉及一种控制方法，特别涉及针对运动 速度的自动控制装置及其控制方法。
背景技术：
油汽管道漏磁检测技术是目前用于油汽管道缺陷检测中比较成熟的检测方法，整 个管道检测器依靠油压在驱动皮碗上产生的作用力向前运行。由于液体流速不稳定，从而 导致检测器运行速度不稳定，影响了漏磁检测的效果，所以会出现缺陷漏检的情况，影响缺 陷检测精度。与本发明相关的公开报道有1、“天然气管道缺陷检测器泻流装置”(《清华大学 学报》自然科学版，2008年第1期)一文中研制了一种通过气动控制泻流实现天然气管道 检测器速度控制的装置。该装置利用管道内检测器前后天然气的压力差作为驱动力，根据 检测器速度要求，驱动气缸的活塞实现泻流通道的开关；2、“X射线管道爬行器的运行速度 控制”(《唐山学院学报》2003年16卷第三期)一文中介绍了以电压驱动型脉宽调制控制 集成电路TL494为核心元件的管道爬行器运行速度控制器，它能把脉冲宽度变化的信号转 换成与脉冲宽度成正比变化的直流信号，进而实现直流电机的运行速度控制；3、“介质流压 差驱动式管道机器人的驱动、调速原理分析及结构设计”(《吉林化工学院学报》2009第26 卷第二期)一文中通过对机器人在管道中的受力分析，得出了能源自给式管道机器人的驱 动力、速度变化量、驱动面积之间的关系。根据此关系提出了利用皮碗作为驱动单元实现机 器人自驱动功能并通过转盘式节流调速装置控制机器人的行走速度。虽然已有关于管道检 测器的速度控制装置的公开报道，但是这些已有技术都没有解决管道检测器在各种运行状 态下的运行稳定问题。
发明内容
本发明在于提供一种实时控制检测器的运动速度，使其处于稳定的运行状态，从 而达到全面检测管道漏磁信息目的的油汽管道检测器速度控制装置及其速度控制方法。本发明的目的是这样实现的本发明的油汽管道检测器速度控制装置包括测速发电机、控制器、定盘、里程轮、 驱动皮碗和电磁阀，其特征是所述的里程轮安装在油气管道漏磁检测器的上面，并与测速 发电机的一端相连，测速发电机的另一端通过数据线和控制器相连，控制器通过数据线与 定盘相连，定盘上安装个电磁阀，驱动皮碗安装在油气管道漏磁检测器的尾端，并与定盘中 间的法兰相连。本发明的速度控制方法为采用由测速发电机、控制器、定盘、里程轮、驱动皮碗和 电磁阀组成的速度控制装置，测速发电机实时检测油汽管道漏磁检测器的运行速度，并将 检测结果传入控制器，控制器根据得到的检测结果对油汽管道漏磁检测器的运动状态和运 动速度进行分析，根据分析得到的结论来控制检测器定盘上的电磁阀的开关状态和开关个数，通过8个电磁阀不同开关状态的组合达到控制油汽管道漏磁检测器速度的目的。本发明的优势在于可以消除由于管道内液体流速不稳定对油汽管道漏磁检测器 带来的影响，实现油汽管道漏磁检测器的稳定运行，有利于全面检测管内的漏磁数据，提高 缺陷检测精度。
图1为管道检测器速度控制装置结构图；图2为驱动装置结构图；图3速度控制流程图。
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油汽管道检测器速度控制装置结构如图1、图2所示，包括测速发电机1、控制器2、 定盘3、里程轮4、驱动皮碗5和电磁阀，测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置，它可 以把机械转速转换成电压信号，其输出的电压与输入的转速成正比关系。本发明所使用的 是ZYS-A系列永磁式直流测速发电机，具有使用简便，精度高，重量轻，体积小等特点；本发 明使用基于PC104的嵌入式速度控制器，依据设定的管道检测器的运动状态与运行速度协 议，输出相应的控制信息，控制定盘上开或关的电磁阀个数以及位置，达到管道检测器相对 稳定运行的目的；定盘由钢板制成，中间开孔安装法兰用于与驱动皮碗相连；在定盘上顺 时针依次开八个大小相同的泄流孔，安装上通径不超过25mm的直动式电磁阀，通电时电磁 线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压 在阀座上，阀门关闭。通过控制器输出的控制信息，控制各个电磁阀的开闭，实现调整管道 检测器运行速度的目的。里程轮4安装在油气管道漏磁检测器的上面，并与测速发电机1 的一端相连，测速发电机1的另一端通过数据线和控制器2相连，控制器2通过数据线与定 盘3相连，定盘3上安装8个电磁阀，分别为a、b、c、d、e、f、g和h，驱动皮碗5安装在油气 管道漏磁检测器的尾端，并与定盘3中间的法兰相连。测速发电机1实时油汽检测管道漏 磁检测器的运行速度，检测到的速度结果通过数据通信总线传入控制器2，实现对管道漏磁 检测器运行速度和运行状态的分析后控制器2输出速度控制信息到定盘3上，控制定盘3 上8个电磁阀的开和关，从而改变驱动皮碗5表面与液体接触的大小，进而改变驱动力，控 制检测器运行速度，实现管道漏磁检测的稳定运行。控制器内管道检测器的速度分析过程为实验中管道检测器在管道内运行，里程轮始终与管壁完全接触，检测器行走过程中受力分析为如下(P1-P2)A1-Ff = ma (1)式中Pl为上游液体在管道检测器表面产生的压强；p2为下游液体在管道检测器表面产生的压强；A1为管道检测器的有效受力面积；Ff为里程轮以及皮碗与管壁之间产生的摩擦力之和。 (P1-P2)为作用到管道检测器上的有效压强差，为了能够使管道检测器在管道内勻速运行，应使其加速度为零，因此在(2)式的条件下可得到的检测器的运行速度为稳定运 行时的速度值。<formula>formula see original document page 5</formula>通过已有证明可得在介质中运行的管道检测器的有效压强差为<formula>formula see original document page 5</formula>式中□ ρ为在管道检测器表面产生的有效压力差；ρ为管道内流体的密度；Kp为压力损失系数；A为管道检测器的横截面积；X为泄流口的面积是单个电磁阀的整数倍；Q为输入流体介质的流量与流体的速度有关系；V为检测器的运行速度。结合管道检测器稳定运行的条件(2)式可得，实际管道检测器稳定运行的速度
值，将⑶式代入⑵式后得<formula>formula see original document page 5</formula>在管道检测器的驱动器定盘上安装了横截面积相同的8个电磁阀，运用平衡原理 开关电磁阀的个数组合一共有4种，设每个电磁阀的横截面积为χ。在摩擦力不变的条件 下，则可得打开两个电磁阀情况下，X = 2x此时检测器的勻速度为
<formula>formula see original document page 5</formula>在摩擦力不变的条件下，则可得打开四个电磁阀情况下，X = 4x此时检测器的勻 速度为
<formula>formula see original document page 5</formula>
在摩擦力不变的条件下，则可得打开六个电磁阀情况下，X = 6x此时检测器的勻 速度为
<formula>formula see original document page 5</formula>在摩擦力不变的条件下，则可得打开八个电磁阀情况下，X = 8x此时检测器的勻 速度为1<formula>formula see original document page 6</formula>
测速发电机检测到的真实速度为Vmp用此速度与其4种速度比较后得到电磁阀 开关的状况。(1)当运行速度加快的情况下当V实际=Via保持原有的状态使其稳定运行当V勾速< V实际< V1鄉 开度调大开2个电磁阀 开电磁阀a、e或b、f或C、 g 或 d、h当V1勾速< V实际< V2郷开度调大开4个电磁阀 开电磁阀a、b、e、f或b、c、 f、g 或 c、d、g、h 或 a、d、e、h 或 a、c、e、g 或 b、d、f、h当V2勾速< V实际< V3郷开度调大开6个电磁阀 开电磁阀&、13、(3、厂8、11或 b、c、d、f、g、h 或 a、c、d、e、g、h 或 a、b、d、e、f、h当V3勾速< V实际< V4勾速开度调大开8个电磁阀 开电磁阀3、13、(3、(1、6、厂8、 h(2)当运行速度减慢的情况下当V实际=Via保持原有的状态使其稳定运行当V1勾速< V实际< Vi3ii 开度调小关闭2个电磁阀关电磁阀a、e或b、f或C、 g 或 d、h当V2勾速< V实际< V1郷开度调小关闭4个电磁阀关电磁阀a、b、e、f或b、c、 f、g 或 c、d、g、h 或 a、d、e、h 或 a、c、e、g 或 b、d、f、h当V3勾速< V实际< V2郷开度调小关闭6个电磁阀关电磁阀&、13、(3、厂8、11或 b、c、d、f、g、h 或 a、c、d、e、g、h 或 a、b、d、e、f、h当V4勾速< V实际< V3勾速开度调小关闭8个电磁阀关电磁阀3、13、(3、(1、6、厂8、 h(3)当管道检测器经过三通的情况下为了能够使检测器稳定运行，在已有电磁阀开关状态的基础上，打开两个电磁阀 (a、e或b、f或c、g或d、h)，5s后控制器自动发出控制信号，恢复通过三通前的状态后继续 上述的(1)、(2)速度快慢的调节过程，控制运动速度。(4)当管道检测器运行到弯管处时分两种情况处理。当向左转时，原有定盘上的左半部分的四个电磁阀a、f、g、h 在控制器的作用下使其处于打开状态，同时，控制器上的记忆单元存储通过左弯管前电磁 阀的开关状态，5s后控制器自动发出控制信号，恢复通过弯管前的状态后继续上述的(1)、 (2)过程，调节运动速度。当向右转弯时，原有定盘上的右半部分的四个电磁阀b、c、d、e在 控制器的作用下都应该处于打开状态，同时，控制器上的记忆单元存储通过右弯管前的电 磁阀状态，5s后控制器自动发出控制信号，恢复通过弯管前的状态后继续上述的(1)、(2) 过程，调节运动速度。(5)当管道检测器卡在管道内部管道检测器在管道内运行，如果里程轮5s过后没有向控制器发出脉冲信号，表明管道检测器在运行过程中被某些障碍物卡住了。在此情况下，记忆单元存储当前的运动状态。控制器发出控制信号打开所有的电磁阀a、b、c、d、e、f、g和h，同时，控制器发出控制 信号，使定盘周边的8个半圆弧形的聚氨酯橡胶弹片打开，以增加了管道检测器与管壁之 间的摩擦力，减缓了被卡后管道检测器运行的加速度。一段时间后管道检测器正常运行，里 程轮发出脉冲信号，此时在控制器接收到脉冲信号的情况下发出指令将8个半圆弧橡胶关 闭，恢复正常的速度调节状态。综上所述为本发明所提出的调节管道检测器运行速度的5种状态，用于使管道检 测器在管道内稳定的运行，使采样的漏磁数据更全面，提高管道缺陷漏磁检测的精度。结合图3，首先检测当前的运行速度值，将其值与理想状态下的勻速运行值进行比 较，如果实际速度值大于勻速值Vi3s，则根据设置的4挡速度值，调节打开阀门的数 目；如果实际速度值小于勻速值Via，则根据设置的4挡速度值，调节关闭阀门的数 目；当实际的速度值过小接近于零时V3^= 0，不但要调节阀门的数目，还要调节速度调节 器上弹片的开启，通过速度的调节使检测器处在接近勻速运行的状态V3^= Vi3ao当检测 器要运行通过三通或是拐弯时要也要调节阀门开启的数目。总之，要使检测器运行在稳定 平稳的状态。
权利要求
一种油汽管道漏磁检测器速度控制装置，它包括测速发电机(1)、控制器(2)、定盘(3)、里程轮(4)、驱动皮碗(5)和电磁阀，其特征是所述的里程轮(4)安装在油气管道漏磁检测器的上面，并与测速发电机(1)的一端相连，测速发电机(1)的另一端通过数据线和控制器(2)相连，控制器(2)通过数据线与定盘(3)相连，定盘(3)上安装8个电磁阀，驱动皮碗(5)安装在油气管道漏磁检测器的尾端，并与定盘(3)中间的法兰相连。
2.一种油汽管道漏磁检测器速度控制方法，其特征是采用由测速发电机(1)、控制器 (2)、定盘(3)、里程轮(4)、驱动皮碗(5)和电磁阀组成的速度控制装置，测速发电机⑴实 时检测油汽管道漏磁检测器的运行速度，并将检测结果传入控制器(2)，控制器(2)根据得 到的检测结果对油汽管道漏磁检测器的运动状态和运动速度进行分析，根据分析得到的结 论来控制检测器定盘(3)上的电磁阀的开关状态和开关个数，通过8个电磁阀不同开关状 态的组合达到控制油汽管道漏磁检测器速度的目的。
全文摘要
本发明提供了一种油汽管道漏磁检测器速度控制装置及其速度控制方法。油汽管道漏磁检测器的速度控制装置由测速发电机、控制器、定盘、里程轮、驱动皮碗和电磁阀构成；里程轮安装在油气管道漏磁检测器的上面，并与测速发电机的一端相连，测速发电机的另一端通过数据线和控制器相连，控制器通过数据线与定盘相连，定盘上安装8个电磁阀，驱动皮碗安装在油气管道漏磁检测器的尾端，并与定盘中间的法兰相连。本发明可消除由于管道内液体流速不稳定对油汽管道漏磁检测器带来的影响，实现油汽管道漏磁检测器的稳定运行，有利于全面检测管内的漏磁数据，提高缺陷检测精度。
文档编号G01M3/02GK101819082SQ20101013356
公开日2010年9月1日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者刘扬, 刘洪丹, 刘胜, 田凯 申请人:哈尔滨工程大学