一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置的制作方法

本发明涉及管道检测领域，特别涉及一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置。

背景技术：

随着对海底石油、天然气等资源的需求量逐渐加大，管道最为海底最基础、最经济的能源运输方式之一，其安全性能越来越受到重视，长久以来管道泄漏事故的发生多由管壁的金属腐蚀和缺陷引起。因此，近年来海底石油及天然气传输管道的内检测设备需求及应用越来越广泛。但是，由于管道内的检测设备的工作环境较为复杂，检测设备若无法在管道内正常工作，不仅无法完成检测任务，而且将检测设备从管道内取出，成本较高，会造成巨大的经济损失。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置，以解决由于管道内的检测设备的工作环境较为复杂，检测设备若无法在管道内正常工作，不仅无法完成检测任务，而且将检测设备从管道内取出，成本较高，会造成巨大的经济损失的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置，包括管道、动力驱动装置、拉力变送仪、加速度变送仪、处理器、限位传感器、机架、钢缆、速度计、急停电路及驱动控制器；

所述管道的外周壁上安装有温控设备，所述管道内放置有检测设备，所述检测设备上安装有三向加速度传感器；所述检测设备的前端设有连接部，所述检测设备通过所述连接部与所述动力驱动装置连接，所述连接部上安装有拉力传感器；

所述拉力传感器通过所述拉力变送仪与所述处理器连接，所述三向加速度传感器通过加速度变送仪与所述处理器连接；

所述管道安装在所述机架上，且所述限位传感器设置在所述机架靠近所述管道的出口端的位置；所述钢缆的一端与动力驱动装置连接，所述钢缆的另一端与连接部连接，所述钢缆的上方设有光栅编码器，所述光栅编码器与速度计连接；

所述驱动控制器分别与所述限位传感器连接和动力驱动装置，所述动力驱动装置还与急停电路连接，当所述驱动控制器用接收所述限位传感器发送的检测设备到位信号时，控制所述动力驱动装置停止工作；当试验装置处于紧急状态，所述急停电路能够控制所述动力驱动装置停止工作。

具体地，所述急停电路包括电源电路、常闭式交流接触器、第一急停开关、常开式交流接触器、三相多功能电力仪表、第二急停开关、停止开关、启动开关、变频器和输出滤波器；

所述电源电路、常闭式交流接触器、常开式交流接触器、三相多功能电力仪表与输出滤波器依次串接；

所述第一急停开关串接在所述电源电路与所述常闭式交流接触器之间，所述第一急停开关为常开状态；

所述第二急停开关安装于驱动控制器上，并通过驱动控制器的信号电缆连接在变频器的急停控制端子之间，所述第二急停开关为常开状态；

所述停止开关串接在常闭式交流接触器与常开式交流接触器之间，所述停止开关处于常闭状态；

所述启动开关的一端与所述停止开关连接，所述启动开关的另一端与常开式交流接触器连接，所述启动开关处于常开状态。

具体地，当第一急停条件发生时，第一急停开关被按下，常闭式交流接触器线圈得电，其常闭式触点分离，后续所有电路失电。

具体地，当第二急停条件发生时，第二急停开关被按下，变频器的急停控制端子得到信号，变频器动作，整个驱动电路进行反接制动，以最快的速度停止运行。

具体地，所述电源电路、常闭式交流接触器、第一急停开关、常开式交流接触器、三相多功能电力仪表、第二急停开关、停止开关、启动开关和输出滤波器之间的连接线在箱体面板与箱体内部的连接处呈螺旋状盘绕。

具体地，所述驱动控制器设置有与所述驱动控制器连接的正转触发部件和反转触发部件；

当所述驱动控制器接收到所述正转触发部件的正转触发信号时，所述驱动控制器控制所述动力驱动装置正转；

当所述驱动控制器接收到所述正转触发部件的正转触发信号并控制所述动力驱动装置正转后，如果所述驱动控制器接收到所述反转触发部件的反转触发信号，所述驱动控制器屏蔽所述反转触发信号并继续控制所述动力驱动装置正转；

当所述驱动控制器接收到所述反转触发部件的反转触发信号时，所述驱动控制器控制所述动力驱动装置反转；

当所述驱动控制器接收到所述反转触发部件的反转触发信号并控制所述动力驱动装置反转后，如果所述驱动控制器接收到所述正转触发部件的正转触发信号，所述驱动控制器屏蔽所述正转触发信号并继续控制所述动力驱动装置反转。

具体地，所述驱动控制器还设置有与所述驱动控制器连接的点动触发部件；

当所述驱动控制器接收到所述点动触发部件的点动触发信号，所述驱动控制器控制所述动力驱动装置点动。

具体地，所述温控设备包括盘旋设置在所述管道外周壁的盘管换热器及恒温水循环装置，所述恒温循环装置包括水箱以及温控机构，所述温控机构包括主控器、制冷器、热泵和温度传感器，所述主控器分别与制冷器、热泵和温度传感器连接，所述盘管换热器的进水端与水箱的出水口连接，所述盘管换热器的出水端与水箱的入水口连接，所述水箱的入水口和出水口设有水阀，所述水阀与所述主控器连接。

具体地，所述动力驱动装置放置在靠近所述管道的进口端，靠近管道出口端且由上至下依次排布的多个定滑轮，所述钢缆依次穿过每个定滑轮。

具体地，所述管道外侧还设有动力激振器。

具体地，所述连接部为内螺纹吊耳，所述钢缆与所述连接部连接的一端设置有快拆连接装置，所述快拆连接装置与所述内螺纹吊耳之间形成可拆卸连接。

具体地，所述检测设备包括检测本体和套设在检测本体外周壁的皮碗，所述皮碗与所述检测本体为可拆卸连接。

本发明实施例提供了一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置，利用该试验装置模拟管道所处的海底环境，并对管道内的检测设备进行监控，使工作人员掌握检测设备在管道内的工作状态，以保证检测设备可完成检测任务，避免检测设备无法在管道内正常工作的情况发生而造成经济损失；并且试验装置处于紧急状态时，利用急停电路控制动力驱动装置停止工作，避免试验装置发生更加严重的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置的结构图；

图2为驱动控制器的电路图。

其中，1-管道，2-机架，3-卡箍，4-快拆连接装置，5-盘管换热器，6-检测本体，7-三向加速度传感器，8-皮碗，9-内螺纹吊耳，10-拉力传感器，11-拉力变送仪，12-加速度变送仪，13-速度计，14-光栅编码器，15-恒温水循环装置，16-定滑轮，17-钢缆，18-动力驱动装置，19-处理器，20-限位传感器，21-驱动控制器，22-急停电路，23-电源，24-空气开关，25-阻抗，26-输入滤波器，27-常闭式交流接触器，28-常开式交流接触器，29-三相多功能电力仪表，30-输出滤波器，31-变频器，32-卷扬机，33-急停开关，34-停止开关，35-启动开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，如图1所示，提供了一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置，包括管道1、动力驱动装置18、拉力变送仪11、加速度变送仪12、处理器19、限位传感器20、机架2、动力驱动装置18、钢缆17、速度计13、急停电路22及驱动控制器；管道1的外周壁上安装有温控设备，管道1内放置有检测设备，检测设备上安装有三向加速度传感器7；检测设备的前端设有连接部，检测设备通过连接部与动力驱动装置18连接，连接部上安装有拉力传感器10；拉力传感器10通过拉力变送仪11与处理器19连接，三向加速度传感器7通过加速度变送仪12与处理器19连接；管道1安装在机架2上，且限位传感器20设置在机架2靠近管道1的出口端的位置；钢缆17的一端与动力驱动装置18连接，钢缆17的另一端与连接部连接，钢缆17的上方设有光栅编码器14，光栅编码器14与速度计13连接；驱动控制器21分别与限位传感器20连接和动力驱动装置18，动力驱动装置18还与急停电路22连接，当驱动控制器21用接收限位传感器20发送的检测设备到位信号时，控制动力驱动装置18停止工作；当试验装置处于紧急状态，急停电路22能够控制动力驱动装置18停止工作。

其中，管道1可通过卡箍3固定在机架2上，检测设备包括检测本体6和套设在检测本体6外周壁的皮碗8，皮碗8与检测本体6为可拆卸连接，皮碗8与管道1内壁过盈配合。通过更换有不同物理性质的皮碗8进行试验，可以研究皮碗8材料对于海底油气管道1检测机器人动力学特性的影响。动力驱动装置18为卷扬机32。限位传感器20可设置为多个，可进行多方位对检测设备进行监测，提高监测的准确性。将限位传感器20连接至六芯屏蔽电缆的一端，将六芯屏蔽电缆的另一端连接至传感器的输入插头，并插入限位传感器20输入接口，将限位传感器20及其电缆用屏蔽网包裹，并与将屏蔽网与六芯屏蔽电缆的屏蔽层相连，这样有较强的抗干扰能力，能够在强电磁干扰环境下稳定可靠的运行。

在本实施例中，将检测设备放入至管道1内，通过驱动利用温控设备可以模拟不同工况下的温度，从而了解检测设备是否适应特定温度下的工作环境。利用动力驱动装置18通过钢缆17对检测设备进行牵引，在检测设备全部进入到管道1内后，利用拉力传感器10感应检测设备所受到的拉力信号，并将拉力信号传给拉力变送仪11，由拉力变送仪11进行处理后传送给处理器19。利用三向加速度传感器7对检测设备的振动加速度信号，并将振动加速度信号传送给加速度变送仪12处理后传送给处理器19，处理器19对振动加速度进行积分后，得到振动位移值，处理器19对振动位移值、拉力值以及检测设备在管道1内的工作状态进行记录，以对工作人员提供试验结果数据。在检测设备运动到管道1的出口处时，驱动控制器21用接收限位传感器20发送的检测设备到位信号，控制动力驱动装置18停止工作，以保证检测设备运动到管道1的出口端时，动力驱动装置18停止工作，避免检测设备从管道1中脱出而掉落造成损害。如果试验装置发生紧急状况，如检测设备在运动中发生卡滞的情况等，利用急停电路22可控制动力驱动装置18停止工作，避免试验装置发生更加严重的损坏。

本发明实施例提供了一种有多重急停功能的海底油气管道检测设备的试验装置，利用该试验装置模拟管道1所处的海底环境，并对管道1内的检测设备进行监控，使工作人员掌握检测设备在管道1内的工作状态，以保证检测设备可完成检测任务，避免检测设备无法在管道1内正常工作的情况发生而造成经济损失；并且试验装置处于紧急状态时，利用急停电路22控制动力驱动装置18停止工作，避免试验装置发生更加严重的损坏。

在上述实施例中，如图2所示，急停电路22包括电源电路、常闭式交流接触器27、急停开关33、常开式交流接触器28、三相多功能电力仪表29、第一急停开关33、停止开关34、启动开关35、第二急停开关和输出滤波器30；电源电路、常闭式交流接触器27、常开式交流接触器28、三相多功能电力仪表29与输出滤波器30依次串接；第一急停开关33串接在电源电路与常闭式交流接触器27之间，第一急停开关33为常开状态；第二急停开关安装于驱动控制器21上，并通过驱动控制器21的信号电缆连接在变频器31的急停控制端子之间，第二急停开关为常开状态；停止开关34串接在常闭式交流接触器27与常开式交流接触器28之间，停止开关34处于常闭状态；启动开关35的一端与停止开关34连接，启动开关35的另一端与常开式交流接触器28连接，启动开关35处于常开状态。其中，电源电路包括依次串接的三相电源23、空气开关24、阻抗25和输入滤波器26。

在本实施例中，急停开关33与常闭式交流接触器27的线圈串联，常闭式交流接触器27正常情况下无动作，不会对常闭式交流接触器27产生机械和电气损耗，该常闭交流接触器在额定工况下不会出现触头粘接和接触器剩磁过大的故障。当第一紧急情况出现时，按动急停开关33，常闭式交流接触器27触点动作，其常闭式触点分离，后续所有电路失电即可完成保护动作。当第二急停条件发生时，第二急停开关被按下，变频器31的急停控制端子得到信号，变频器动作，整个驱动电路进行反接制动，以最快的速度停止运行。因此，即使常闭式交流接触器27出现触头粘接和接触器剩磁过大的故障，无法正常及时关断，该主动急停设计仍可有效停机，避免事故的发生。

在需要开启试验装置时，按下启动开关35，常开式交流接触器28动作，与电源电路连接，动力驱动装置18接电工作；在需要停止试验装置时，断开停止开关34，常开式交流接触器28动作，切断与电源电路的连接，使动力驱动装置18断电停止工作。

在上述实施例中，电源电路、常闭式交流接触器27、第一急停开关33、常开式交流接触器28、三相多功能电力仪表29、第二急停开关、停止开关34、启动开关35和输出滤波器30之间的连接线在连接处呈螺旋状盘绕。

通过对连接线的盘绕处理，在连接固定部件与活动部件时，能够防止连接线因疲劳而折断，延长连接线的使用寿命。

在上述实施例中，驱动控制器21设置有与驱动控制器21连接的正转触发部件和反转触发部件。

当驱动控制器21接收到正转触发部件的正转触发信号时，驱动控制器21控制动力驱动装置18正转。

当驱动控制器21接收到正转触发部件的正转触发信号并控制动力驱动装置18正转后，如果驱动控制器21接收到反转触发部件的反转触发信号，驱动控制器21屏蔽反转触发信号并继续控制动力驱动装置18正转。

当驱动控制器21接收到反转触发部件的反转触发信号时，驱动控制器21控制动力驱动装置18反转。

当驱动控制器21接收到反转触发部件的反转触发信号并控制动力驱动装置18反转后，如果驱动控制器21接收到正转触发部件的正转触发信号，驱动控制器21屏蔽正转触发信号并继续控制动力驱动装置18反转。

在本实施例中，在驱动控制器21根据正转触发信号或反转触发信号控制动力驱动装置18进行正转或反转后，如果驱动控制器21还接收到相反的触发信号，则驱动控制器21屏蔽该触发信号并继续维持动力驱动装置18继续安装原有的转动方向进行转动，以避免同时接收到相反的触发信号而造成电机堵转而损坏。

在上述实施例中，驱动控制器21还设置有与驱动控制器21连接的点动触发部件；当驱动控制器21接收到点动触发部件的点动触发信号，驱动控制器21控制动力驱动装置18点动。其中，点动触发信号包括正转点动触发信号和反转点动触发信号，正转点动触发信号。

在上述实施例中，温控设备包括盘旋设置在管道1外周壁的盘管换热器5及恒温水循环装置15，恒温循环装置包括水箱以及温控机构，温控机构包括主控器、制冷器、热泵和温度传感器，主控器分别与制冷器、热泵和温度传感器连接，盘管换热器5的进水端与水箱的出水口连接，盘管换热器5的出水端与水箱的入水口连接，水箱的入水口和出水口设有水阀，水阀与主控器连接。

温度传感器检测水箱内水的实时温度，并传送给主控器，主控器将实时温度值与环境温度值，预设温度值进行比较，首先比较预设温度值与环境温度值，若环境温度值高于预设温度值，则水温有相对预设温度值升高的趋势，此时使用制冷器控温，若环境温度值低于预设温度值，则水温有相对预设温度值升高的趋势，此时使用热泵控温。当环境温度值高于预设温度值时，若实时温度值高于预设温度值，则启动制冷器，降低水温，若实时温度值低于预设温度值，则制冷器不动作，由环境温度的作用，水温会逐渐增高。当环境温度值低于预设温度值时，若实时温度值高于预设温度值，则热泵不动作，由环境温度的作用，水温会逐渐降低。若实时温度值低于预设温度值，则启动热泵，升高水温。

在上述实施例中，动力驱动装置18放置在靠近管道1的进口端，靠近管道1出口端且由上至下依次排布的多个定滑轮16，钢缆17依次穿过每个定滑轮16。通过定滑轮16的设置，可增动力驱动装置18布置的灵活性。

在上述实施例中，管道1外侧还设有动力激振器。利用动力激振器的振动，可模拟海底中各种物体对管道1所产生的撞击及海水流动对动力激振器的冲击震荡。动力激振器具体安装在管道1外侧的位置可以根据实际试验需求进行调整，也可以安装多个动力激振器在不同的位置。

在上述实施例中，连接部为内螺纹吊耳9，钢缆17与连接部连接的一端设置有快拆连接装置4，快拆连接装置4与内螺纹吊耳9之间形成可拆卸连接。利用快拆连接装置4与内螺纹吊耳9之间的配合，实现钢缆17与快拆连接装置4之间的快速拆卸，方便操作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。