一种油气管道几何变形检测装置及方法与流程

1.本发明涉及管道内检测技术领域，具体涉及一种油气管道几何变形检测装置及方法。


背景技术：

2.管道运输是与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输业之一，已成为现代工业和国民经济的命脉。由于施工损伤、第三方损坏、占压造成的不均匀沉降等，管道会发生几何变形，甚至发生油气泄漏，对周围环境造成破坏，导致火灾事故或人员伤亡。智能内检测技术是国际公认的保障生态环境和管道安全运行的有效手段，研制开发适合我国管道实际状况的管道智能内检测设备，对我国在役油气管道进行全面检测和安全评价，将管道纳入完整性管理，进行科学维护，防止恶性事故的发生，大幅度降低管道维护费用，具有重大的经济、社会、环境效益。
3.投产前管道几何变形检测主要采用测径板，即在常规清管器上加装薄铝盘，薄铝盘可塑性强，可有效记录管道内部的最大变形，但无法量化，也无法检测管内多处缺陷，且铝盘不可重复利用。
4.在役管道几何变形检测技术主要有两类，机械性检测和物理电磁检测技术。机械性检测原理为智能仪器装载多个带滑轮的机械伸张臂进入管道内，如果管道内出现变形，机械伸张臂自动伸缩，此时伸张臂的伸缩给装载在伸张臂上的传感器发出信号，然后信号经过传送系统，进入数据储存系统。在执行完该管线的检测后，下载数据到分析电脑上进行分析。最后经过分析软件，得到管线上的几何变形。物理电磁检测技术利用感应涡流原理，装载一个磁感线发生装置进入管道内，在仪器通过管道内时，发生装置发出磁感线，仪器传感器系统捕捉磁感线，经过数据传送系统储存在仪器数据储存系统中。由于管壁的钢材介质可以给磁感线提供天然的屏蔽屏障，所以发生装置发出的磁感线会完全被管壁屏蔽，从而传感器捕捉到磁感线损失。在下载储存的磁感线数据进行相应的软件分析后，根据记录数据中磁感线的减少可直观地观察管壁几何情况。以上几何变形检测传感器均需搭载到专用检测载体或集成到漏磁、超声等检测器上进行检测，检测周期长、成本高，且维护维修难度大，不适用于管道运营单位开展自主检测。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种油气管道几何变形检测装置及方法，用于针对解决现有技术中存在的检测周期长、成本高，且维护维修难度大，不适用于管道运营单位开展自主检测的技术问题。
6.鉴于上述问题，本技术提供了一种油气管道几何变形检测装置及方法。
7.第一方面，本技术提供了一种油气管道几何变形检测装置，所述装置包括：分瓣式皮碗，所述分瓣式皮碗具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂，所述检测臂安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量。
8.优选的，所述检测臂，还包括：底座，所述底座设于所述检测臂底部；支臂，所述支臂置于所述底座上方，当所述分瓣式皮碗发生形变时，带动所述支臂发生位移；角位移传感器，所述角位移传感器位于所述底座侧方，用于记录所述支臂的角位移量；预紧弹簧，所述预紧弹簧位于所述底座一端，使得所述分瓣式皮碗与所述检测臂紧密贴合。
9.另一方面，本技术提供了一种油气管道几何变形检测方法，所述方法应用于第一方面任一项所述的装置，所述方法包括：将所述几何变形检测装置搭载到清管器上，同时在所述分瓣式皮碗上增加里程轮；运行所述清管器，当油气管道存在几何变形时，所述分瓣式皮碗上的受压迫分瓣发生形变，进而带动所述支臂发生位移，通过所述角位移传感器记录所述支臂的角位移检测量；获得支臂结构信息，将所述支臂结构信息和所述角位移检测量输入至管道几何变形量化计算公式中进行计算，获得管道几何变形量信息；获得里程轮结构信息，同步记录管道几何变形处所述里程轮的转动圈数；利用管道几何变形定位计算公式对所述里程轮结构信息和所述转动圈数进行计算，获得管道运行里程。
10.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
11.本技术实施例提供一种穿河管道埋深监测装置，其中，所述装置包括：分瓣式皮碗，所述分瓣式皮碗具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂，所述检测臂安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量，达到了通过模块化检测装置，实现管道几何变形量化和定位，在确保检测精度的基础上，解决投产前管道几何变形检测器无法量化的问题，且整体结构较在役管道几何变形检测器大幅简化，满足管道运营企业自主检测需求，有效缩短管道几何变形检测周期和检测成本的技术效果。
附图说明
12.图1为本技术实施例一种油气管道几何变形检测装置的结构示意图；
13.图2为本技术实施例一种油气管道几何变形检测装置的分瓣式皮碗结构示意图；
14.图3为本技术实施例一种油气管道几何变形检测装置的检测臂结构示意图；
15.图4为本技术实施例中模块化检测装置搭载到清管器的结构示意图；
16.图5为本技术实施例一种油气管道几何变形检测方法的流程示意图。
17.附图标记说明：分瓣式皮碗1，检测臂2，底座21，角位移传感器22，支臂23，预紧弹簧24，里程轮3，清管器4，模块化检测装5。
具体实施方式
18.为使本技术的上述目的、特征、优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体的实施方式作详细的说明。在下面的描述中阐述了很多细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多的不同于在此描述的其他方式予以实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示唯一的实施方式。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术实施例的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本技术实施例。本文中所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.技术构思
22.本技术提供了一种油气管道几何变形检测装置，解决了现有技术检测周期长、成本高，且维护维修难度大，不适用于管道运营单位开展自主检测的技术问题。
23.针对上述技术问题，本技术提供的技术方案总体思路如下：
24.本技术中的技术方案，总体结构如下：所述装置包括：分瓣式皮碗，所述分瓣式皮碗具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂，所述检测臂安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量。
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.实施例一
27.如图1、图2所示，本技术实施例提供了一种油气管道几何变形检测装置，其中，所述装置包括：分瓣式皮碗1，所述分瓣式皮碗1具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂2，所述检测臂2安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量。
28.进一步的，如图3所示，所述检测臂2，还包括：底座21，所述底座21设于所述检测臂2底部；支臂22，所述支臂22置于所述底座21上方，当所述分瓣式皮碗1发生形变时，带动所述支臂22发生位移；角位移传感器23，所述角位移传感器23位于所述底座21侧方，用于记录所述支臂22的角位移量；预紧弹簧24，所述预紧弹簧24位于所述底座21一端，使得所述分瓣式皮碗1与所述检测臂2紧密贴合。
29.具体而言，所述油气管道几何变形检测装置为模块化检测装置，主要包括分瓣式皮碗1，所述分瓣式皮碗1具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂2，将所述检测臂2安装于所述分瓣式皮碗1中的所述多个分瓣上，用于检测计算管道几何变形量。其中，所述检测臂2主要包括：底座21，所述底座21设于所述检测臂2底部；预紧弹簧24，所述预紧弹簧24位于所述底座21一端，在所述预紧弹簧24的压力下，使得所述分瓣式皮碗1与所述检测臂2紧密贴合；支臂22，所述支臂22置于所述底座21上方，在日常清管过程中，当油气管道存在几何变形时，会导致所述分瓣式皮碗1的对应分瓣发生形变，当所述分瓣式皮碗1发生形变时，带动所述支臂22发生位移，所述角位移传感器23安装于所述底座21侧方，可通过角位移传感器23记录所述支臂22旋转时的角位移量。
30.本发明提出了模块化的检测结构，通过所述检测臂2角位移就计算得出管道几何变形量，实现管道几何变形量化和定位，解决投产前管道几何变形检测器无法量化的问题，且整体结构较在役管道几何变形检测器大幅简化，满足管道运营企业自主检测需求，有效缩短管道几何变形检测周期。
31.除已描述的本发明的具体实施方式，其他可实现相同技术效果的具体实施方式也在本发明的保护范围之内。
32.实施例二
33.为了实现前述实施例提供的一种油气管道几何变形检测装置，如图5所示，本技术实施例提供了一种油气管道几何变形检测方法，所述方法应用于前述任一项所述的装置，所述方法包括：
34.步骤s100：将所述几何变形检测装置搭载到清管器上，同时在所述分瓣式皮碗上增加里程轮；
35.步骤s200：运行所述清管器，当油气管道存在几何变形时，所述分瓣式皮碗上的受压迫分瓣发生形变，进而带动所述支臂发生位移，通过所述角位移传感器记录所述支臂的角位移检测量；
36.具体而言，开展日常清管作业时，将清管器4后皮碗替换为所述几何变形检测装置，即模块化检测装置5。如图4所示，将模块化检测装置5搭载到清管器4上，同时在所述分瓣式皮碗1上增加里程轮3进行定位，示例性的，可在前皮碗处增加两个里程轮3。运行所述清管器4，清管器4在管道中向前运行时，如果油气管道存在几何变形，所述分瓣式皮碗1上对应的受压迫分瓣发生形变，进而带动所述支臂23发生位移旋转，此时可通过所述角位移传感器22记录所述支臂23的角位移检测量。
37.步骤s300：获得支臂结构信息，将所述支臂结构信息和所述角位移检测量输入至管道几何变形量化计算公式中进行计算，获得管道几何变形量信息；
38.进一步而言，所述管道几何变形量化计算公式具体为：
39.δl＝lsinα-lsin(α-δα)
40.其中，公式中δl代表管道几何变形量，l代表支臂长度，α代表支臂初始角度，δα代表所述角位移检测量。
41.具体而言，获得模块化检测装置中的支臂结构信息，所述支臂结构信息包括支臂长度、支臂初始角度、支臂角位移等信息。将所述支臂结构信息和所述角位移检测量输入至管道几何变形量化计算公式中进行计算，所述管道几何变形量化计算公式具体为：δl＝lsinα-lsin(α-δα)，其中，公式中δl代表管道几何变形量，l代表支臂长度，α代表支臂初始角度，δα代表所述角位移检测量，以此计算获得管道几何变形量信息。
42.步骤s400：获得里程轮结构信息，同步记录管道几何变形处所述里程轮的转动圈数；
43.步骤s500：利用管道几何变形定位计算公式对所述里程轮结构信息和所述转动圈数进行计算，获得管道运行里程。
44.进一步而言，所述管道几何变形定位计算公式具体为：
45.l＝2πr
·n46.其中，公式中l代表管道几何变形处里程，r代表里程轮半径，n代表所述转动圈数。
47.具体而言，在清管器运行时，里程轮受摩擦力持续同步转动，通过记录管道几何变形处里程轮转动圈数。利用管道几何变形定位计算公式对所述里程轮结构信息和所述转动圈数进行计算，所述管道几何变形定位计算公式具体为：l＝2πr
·
n，其中，公式中l代表管道几何变形处里程，r代表里程轮半径，n代表所述转动圈数，以此计算获得管道运行里程。最后通过控制系统和数据分析软件，对几何变形检测数据和里程数据进行对齐，从而实现管道几何变形的精确定位。
48.上述控制系统用于油气管道几何变形量化和定位检测控制，其系统硬件由汇线
盒、采样控制电路、信号调理电路、cpu、供电电路、sd卡存储单元、网口数据导出接口等组成。采样控制电路对几何变形传感器和里程轮传感器的采样时间或频率进行控制，并对几何变形传感器和里程轮传感器的数据通过时间对齐的方法进行自动同步，信号调理电路将采集到的数据进行格式转换，通过cpu进行预处理，然后存储至sd卡，在清管器运行结束后，可通过网口数据导出接口进行数据下载。
49.通过模块化检测装置，实现管道几何变形量化和定位，在确保检测精度的基础上，简化了检测器结构，使传感器可搭载到清管器上，实现日常清管的同时，检测并量化管道几何变形，使得整体结构较在役管道几何变形检测器大幅简化，满足管道运营企业自主检测需求，有效缩短管道几何变形检测周期和检测成本。
50.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
51.通过以上步骤可以实现对检测装置的应用。
52.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
53.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种油气管道几何变形检测装置，其特征在于，所述装置包括：分瓣式皮碗，所述分瓣式皮碗具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂，所述检测臂安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测臂，还包括：底座，所述底座设于所述检测臂底部；支臂，所述支臂置于所述底座上方，当所述分瓣式皮碗发生形变时，带动所述支臂发生位移；角位移传感器，所述角位移传感器位于所述底座侧方，用于记录所述支臂的角位移量；预紧弹簧，所述预紧弹簧位于所述底座一端，使得所述分瓣式皮碗与所述检测臂紧密贴合。3.一种油气管道几何变形检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-2任一项所述的装置。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述几何变形检测装置搭载到清管器上，同时在所述分瓣式皮碗上增加里程轮；运行所述清管器，当油气管道存在几何变形时，所述分瓣式皮碗上的受压迫分瓣发生形变，进而带动所述支臂发生位移，通过所述角位移传感器记录所述支臂的角位移检测量；获得支臂结构信息，将所述支臂结构信息和所述角位移检测量输入至管道几何变形量化计算公式中进行计算，获得管道几何变形量信息；获得里程轮结构信息，同步记录管道几何变形处所述里程轮的转动圈数；利用管道几何变形定位计算公式对所述里程轮结构信息和所述转动圈数进行计算，获得管道运行里程。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述管道几何变形量化计算公式具体为：δl＝lsinα-lsin(α-δα)其中，公式中δl代表管道几何变形量，l代表支臂长度，α代表支臂初始角度，δα代表所述角位移检测量。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述管道几何变形定位计算公式具体为：l＝2πr
·
n其中，公式中l代表管道几何变形处里程，r代表里程轮半径，n代表所述转动圈数。

技术总结
本发明提供了一种油气管道几何变形检测装置，涉及管道内检测技术领域，所述装置包括：分瓣式皮碗，所述分瓣式皮碗具有一容置空间，且所述容置空间内设有多个分瓣；检测臂，所述检测臂安装于所述多个分瓣上，用于检测管道几何变形量。解决了现有技术检测周期长、成本高，且维护维修难度大，不适用于管道运营单位开展自主检测的技术问题。达到了通过模块化检测装置，实现管道几何变形量化和定位，在确保检测精度的基础上，解决投产前管道几何变形检测器无法量化的问题，且整体结构较在役管道几何变形检测器大幅简化，满足管道运营企业自主检测需求，有效缩短管道几何变形检测周期和检测成本的技术效果。本的技术效果。本的技术效果。


技术研发人员：马江涛 李睿 陈朋超 富宽 王亚楠 曹京刚
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/21