压差驱动式管道内检设备的调速设计方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法与装置，该调速设计方法包括：基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；构建发明专利技术几何模型的管道流场数值模型；通过对发明专利技术管道流场数值模型的仿真分析，获取发明专利技术几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；根据发明专利技术关系确定发明专利技术调节片正常工作时的展开度范围；根据发明专利技术展开度范围对发明专利技术压差驱动式管道内检设备进行调速设计。本发明专利技术通过建立了泄流状态下内检测器流场数值模型，并对该模型进行了数值模拟和受力分析，设计了一种由弧三角形调节片作为调节单元的自平衡式泄流调速装置，能够对内检测器的驱动力进行有效调节，实现其速度在短时间内达到稳定状态。

Design method and device for speed control of pressure differential driven pipeline internal inspection equipment

The invention discloses a device for regulating pressure difference and design method of inspection equipment driven in the pipeline, including the design of control methods: single hole expansion type structure constructing the geometric model based on flow control; construction of pipeline flow field numerical model method through simulation of geometric model; numerical model invented pipe flow field analysis, get the regulation sliced geometric model of the relationship between degree of flow and inner driving force; according to the invention determine the invention spread range adjustment piece of normal work; according to the invention spread range of pressure difference control design of invention driven pipeline inspection equipment. The present invention by establishing a numerical model of flow discharge state in the detector, and the model was verified by the numerical simulation and stress analysis, designed a kind of arc triangle as the adjusting unit adjusting self balanced discharge control device capable of driving force for adjustment of the inner detector, to achieve its speed to reach a steady state in a short period of time.

【技术实现步骤摘要】
压差驱动式管道内检设备的调速设计方法与装置
本专利技术属于石油天然气的管道储运领域，更具体的，涉及一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法与装置。
技术介绍
随着石油及天然气管道事业的迅猛发展，在役油气管道质量问题受到越来越多的关注。目前，管道内检测技术是保证管道安全运行的有效方法之一，它可以有效地检测出管道因长时间服役而出现的腐蚀，裂纹等问题。管道内检测的检测精度与检测效率均受到运行速度的影响，为了提高管道内检测技术的检测效率以及精度，需对内检测器的速度进行控制，使其运行速度保持在合适的范围内。如今，压差驱动式内管道检测器因其无源的特点已被广泛采用。国内外众多的研究机构或科研院校根据这种泄流调速方式设计了多种类型的管道内检测器泄流调速装置，广东工业大学的杨宜民等设计了伞状调速牵引机构、中国石油大学耿岱等人设计了旁通转阀式泄流调速装置等。由于前人设计的调速装置均是利用调速电机来驱动阀门的方式，具有结构复杂、长距离调速过程中电机耗电量较大等特点，以及管道内检测器在线检测作业时受空间、能源等约束，因而这些设计难以实现广泛应用。因此，现有技术中压差驱动式内管道检测器存在受空间，能源等因素的约束而导致的速度控制不精确的问题。
技术实现思路
本专利技术公开一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法与装置，用于解决现有技术中压差驱动式内管道检测器存在受空间，能源等因素的约束而导致的速度控制不精确的问题。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，并采用如下技术方案：一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法包括：基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；构建所述几何模型的管道流场数值模型；通过对所述管道流场数值模型的仿真分析，获取所述几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；根据所述关系确定所述调节片正常工作时的展开度范围；根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计。进一步地，所述几何模型包括四副弧三角形调节片。进一步地，所述构建所述几何模型的管道流场数值模型包括：设置所述调节片展开度对应的所述管道流场数值模型；对所述管道流场数值模型进行三角形网格划分，通过对网格质量分析确定所述管道流场数值模型符合计算要求。进一步地，所述通过对所述管道流场数值模型的仿真分析包括：分别模拟所述调节片一组展开度时管道内所述压差驱动式管道内检设备所处的流场状态；获取相同工况条件下所述调节片在每个所述展开度时所处流场的压力分布。进一步地，所述展开度范围为10°-30°。进一步地，所述根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计包括：根据所述调节片的所述展开度范围为10°-30°，设计所述压差驱动式管道内检设备包括至少一组调节片和与所述泄流口具有预设距离的定位板，所述调节片的外端通过回位部件安装于所述定位板，其内端通过铰链可转动地安装于所述泄流口；所述调节片在所述回位部件的驱动下绕所述铰链向靠近或者远离所述泄流口的方向运动，且所述调节片相对于所述泄流口展开10°-30°。进一步地，所述回位部件为拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端固接于所述调节片，其另一端固接于所述定位板。进一步地，所述泄流口的泄流面积为管道横截面积的1.9％-6.5％。根据本专利技术的另外一个方面，提供一种压差驱动式管道内检设备的调速设计装置，并采用如下技术方案：一种压差驱动式管道内检设备的调速设计装置包括：第一构建模块，用于基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；第二构建模块，用于构建所述几何模型的管道流场数值模型；仿真分析模块，用于通过对所述管道流场数值模型的仿真分析，获取所述几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；第一确定模块，用于根据所述关系确定所述调节片正常工作时的展开度范围；设计模块，用于根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计。进一步地，所述第二构建模块包括：设置模块，用于设置所述调节片展开度对应的所述管道流场数值模型；第二确定模块，用于对所述管道流场数值模型进行三角形网格划分，通过对网格质量分析确定所述管道流场数值模型符合计算要求。本专利技术针对管道内检测器的运行速度对于其缺陷检测精度有着重要的影响，而现有泄流调速装置大多采用电机驱动阀门的方式来实现内检测器速度精确控制，但是由于管道内检测器在线检测作业时受空间、能源等约束难以实现广泛应用。为解决这个问题，本专利技术建立了泄流状态下内检测器流场数值模型，并对该模型进行了数值模拟和受力分析，设计了一种由弧三角形调节片作为调节单元的结构简单、实用的自平衡式泄流调速装置，并针对该泄流装置进行了速度控制实验。实验结果表明该自平衡式泄流调速装置能，对内检测器的驱动力进行有效调节，实现其速度在短时间内达到稳定状态实现内检测器的速度短时间内达到稳定状态，具有很强的实用性和重要的工程应用价值。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1表示本专利技术实施例所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法的流程图；图2表示本专利技术实施例所述的泄流调速装置的管道内检测器在管道内的流场区域示意图；图3表示本专利技术实施例所述的展开度为5°时流场的压力分布示意图；图4表示本专利技术实施例所述的展开度为10°时流场的压力分布示意图；图5表示本专利技术实施例所述的展开度为15°时流场的压力分布示意图；图6表示本专利技术实施例所述的展开度为20°时流场的压力分布示意图；图7表示本专利技术实施例所述的展开度为25°时流场的压力分布示意图；图8表示本专利技术实施例所述的展开度为30°时流场的压力分布示意图；图9表示本专利技术实施例所述的展开度为35°时流场的压力分布示意图；图10表示本专利技术实施例所述的展开度为40°时流场的压力分布示意图；图11表示本专利技术实施例所述的展开度为45°时流场的压力分布示意图；图12表示本专利技术实施例所述的驱动力与调节片展开度的关系曲线图；图13表示本专利技术实施例所述的检测器中泄流调速装置一种具体实施方式的结构示意图；图14为图13所示泄流调速装置的局部结构示意图；图15表示本专利技术实施例所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计装置的结构示意图；图16表示本专利技术实施例所述的固定泄流面积时水流流量变化曲线示意图；图17表示本专利技术实施例所述的固定泄流面积时试验模型平均速度的分布示意图；图18表示本专利技术实施例所述的带泄流调速装置时水流流量变化曲线的示意图；图19表示本专利技术实施例所述的带泄流调速装置的试验模型平均速度分布示意图；图20表示本专利技术实施例所述的试验模型运动速度变化样条曲线示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。图1表示本专利技术实施例所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法的流程图。参见图1所示，一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法包括：S101：基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；S103：构建所述几何模型的管道流场数值模型；S105：通过对所述管道流场数值模型的仿真分析，获取所述几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；S107：根据所述关系确定所述调节片正常工作时的展开度范围；S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，包括：基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；构建所述几何模型的管道流场数值模型；通过对所述管道流场数值模型的仿真分析，获取所述几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；根据所述关系确定所述调节片正常工作时的展开度范围；根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计。

【技术特征摘要】
1.一种压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，包括：基于单孔渐扩型结构构建泄流调速的几何模型；构建所述几何模型的管道流场数值模型；通过对所述管道流场数值模型的仿真分析，获取所述几何模型的调节片展开度与流场内驱动力之间的关系；根据所述关系确定所述调节片正常工作时的展开度范围；根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计。2.根据权利要求1所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，所述几何模型包括四副弧三角形调节片。3.根据权利要求1所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，所述构建所述几何模型的管道流场数值模型包括：设置所述调节片展开度对应的所述管道流场数值模型；对所述管道流场数值模型进行三角形网格划分，通过对网格质量分析确定所述管道流场数值模型符合计算要求。4.根据1所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，所述通过对所述管道流场数值模型的仿真分析包括：分别模拟所述调节片一组展开度时管道内所述压差驱动式管道内检设备所处的流场状态；获取相同工况条件下所述调节片在每个所述展开度时所处流场的压力分布。5.根据1所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，所述展开度范围为10°-30°。6.根据5所述的压差驱动式管道内检设备的调速设计方法，其特征在于，所述根据所述展开度范围对所述压差驱动式管道内检设备进行调速设计包括：根据所述调节片的所述展开度范围为10°-30°，设计所述压差驱动式管道内检设备包括至少一组调节片(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴波，李雁飞，詹旭明，周泽彧，卢浩，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11