基于扫频的管道激振清管试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于扫频的管道激振清管试验装置及方法，该装置包括：清管器和通过铰接机构连接的振动检测舱，清管器具有中空的骨架，骨架的两端分别设置有支撑皮碗和第一端盖，所述第一端盖上设置有至少一个与骨架内部连通的通道口；骨架的内部设置有涡流发电机；振动检测舱具有振动舱壳体，振动舱壳体内设置有数据采集设备及通过刚性连接的方式设置有正弦扫频激振机构，正弦扫频激振机构包括：正弦激振设备和用于调节激励力的质量块；振动舱壳体的两端分别设置第二端盖，在远离清管器的第二端盖上还设置有里程轮。本发明专利技术提供的基于扫频的管道激振清管试验装置及方法，能随带压流体前进，识别出管道悬空段。

Pigging test device and method for pipeline vibration excitation based on frequency sweep

The invention discloses a pipeline vibration frequency based on pigging test device and method, the device includes a pipe cleaner connected by a hinge mechanism and vibration detection module, the pipe cleaner has a hollow frame, both ends of the frame are respectively provided with a support cup and the first end cover, wherein the first end cap is communicated with at least one with internal skeleton outlet is arranged inside the frame; vortex generator; vibration detection module with shell vibration, vibration of cabin shell is provided with a data acquisition device and the rigid connection is arranged swept sine excitation mechanism, including sine sweep frequency excitation mechanism: sinusoidal excitation the vibration device and is used to adjust the excitation force of the mass block; both ends of vibration shell are respectively arranged in the end cover second, away from the pipe cleaner second end cover is provided with a mileage wheel. The invention provides a pipeline vibration frequency sweep based on pigging test device and method, can carry forward pressure fluid, identify the pipeline span.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气管道悬空检测
，特别涉及一种基于扫频的管道激振清管试验装置及方法。
技术介绍
目前，天然气管线铺设里程越来越长，截止到2016年底，中国已经铺设了12.6万公里的天然气管线。由于管道铺设距离较长，可能会穿越复杂的环境地段。随着时间的积累，有些管段难免会出现一些悬空的情况。当管道出现大段悬空情况对管线来说是一个巨大的安全隐患，因为管道脱离了周围包裹土壤的保护，直接暴露在风吹日晒雨淋的环境中，会引来一些人为破坏及腐蚀等其它自然灾害，从而会引起不必要的安全事故。事故一旦发生就会对企业和国家带来重大经济损失。为了保证天然气管线使用的安全性，需要对管线进行定期年检。目前对管线的检测技术应用较多的是浅底层剖面技术、单/多波束光纤传感技术等一些光电传感技术。上述检测技术虽能辨别出某一区域管线是否存在悬空段，但也存在很多缺点，比如：成本较高，工作效率低，检测流程复杂，需要单独的铺设配套的辅助检测设备，检测过程中需要较多的人力物力。特别是；由于目前现有的检测技术基本上都采取在管道外部进行检测的方式，由于不同地段管道所处环境的不同，部分地区可能位于山区、丘陵、河谷沼泽等特殊地带或者因某些建筑基础设施等造成阻碍无法开展检测。因此，有必要提出一种新的管道悬空检测技术，能够克服现有检测技术的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于扫频的管道激振清管试验装置及方法，克服了常规管道检测的局限性，能在管道不停输的工艺下随带压流体前进，通过主动激发正弦扫频信号实现对管道进行实时检测，识别出悬空段。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种基于扫频的管道激振清管试验装置，其能设置在管道内，其包括：清管器和通过铰接机构连接的振动检测舱，其中，所述清管器具有中空的骨架，所述骨架的两端分别设置有支撑皮碗和第一端盖，所述第一端盖上设置有至少一个与所述骨架内部连通的通道口；所述骨架的内部设置有涡流发电机；所述振动检测舱具有振动舱壳体，所述振动舱壳体内设置有数据采集设备及通过刚性连接的方式设置有正弦扫频激振机构，其中，所述正弦扫频激振机构包括：正弦激振设备和用于调节激励力的质量块；所述振动舱壳体的两端分别设置第二端盖，在远离所述清管器的第二端盖上还设置有里程轮。在一个优选的实施方式中，还包括用于将所述正弦扫频激振机构与所述振动舱壳体刚性连接的支撑架，所述支撑架的内部设置有安放底座和固定压板，所述正弦激振设备设置在所述安放底座和固定压板之间；所述固定压板上设置有开孔；所述质量块的一端设置在所述固定压板上的开孔内。在一个优选的实施方式中，所述振动检测舱整体呈中空的圆柱型，所述支撑架整体也成中空的圆柱形，所述支撑架通过过盈配合的方式固定连接。在一个优选的实施方式中，所述振动舱壳体在靠近所述第二端盖的外围分别设置有多个沿着周向均匀分布的刚性支撑腿。在一个优选的实施方式中，所述数据采集设备包括：数据采集元件和数据处理舱；其中，所述数据采集元件为三轴加速度传感器。在一个优选的实施方式中，所述第二端盖上设置的里程轮包括上下对称的两个，上下对称的两个里程轮构成位置定位系统，所述位置定位系统还包括：支撑臂、压缩弹簧及安装底座；其中，所述安装底座固定在所述第二端盖上；所述压缩弹簧的一端固定在所述安装底座上，另一端固定在所述支撑臂上；所述支撑臂通过铰接的方式设置在所述安装底座上，其一端与所述压缩弹簧固定，另一端用于设置所述里程轮。一种基于扫频的管道激振清管试验方法，包括：初始调试，包括：安装调试清管器和振动检测舱，密封连接各个部件；对流量阀设定好初始流量，对里程轮数据清零并启动后发送速度数据，检查里程轮和清管器的传递效率；设置激振舱内设备正常运行参数，包括：正弦激振设备的速率、扫频区间段和激励力幅，发送启动信号，启动激振设备发出激励信号；调节信号采集元件采样速率，发送初始信号，设置采样速率；当所述基于扫频的管道激振清管试验装置位于带压流体管道中进行检测时，通过振动检测舱内的正弦激振设备主动产生正弦激励信号，该信号通过支撑架、振动舱壳体传递到管道内壁，响应信号由管道内壁经过刚性振动舱支撑腿传递回信号采集元件，然后通过数据采集设备进行数据采集和存储；数据采集设备根据采集和存储的信号提取一阶共振频率信息，并根据所述一阶共振频率变化情况确定管线中是否存在悬空段。一种基于扫频的管道激振清管试验方法，包括：发射正弦扫频激振信号；实时采集管道的振动反馈信号；对采集到的所述振动反馈信号进行时域和频域的数据处理，获取不同位置响应的差异；根据所述不同位置响应的差异识别预定位置处的管道是否处于悬空段。本专利技术的特点和优点是：本申请提供的能够设置在管道内的基于扫频的管道激振清管试验装置，设置的清管器和振动检测舱采用前后两级连接，用前端清管器内部的涡流发电机发电提供电源。检测时，利用振动检测舱内的正弦扫频激振机构主动产生正弦扫频激励信号，相应的，所述振动检测舱内的数据采集设备实时采集和处理管道的响应数据，并结合里程轮的定位数据，可以分别在时域和频域对不同环境状况下管道振动响应情况分析判断管线周围支撑状况，特别是根据一阶共振频率变化情况综合确定出预定位置的管道上是否存在悬空段。整体上该管道激振清管试验装置可以在管道内在不停输的工况下随着带压流体前进检测管道是否出现悬空段。参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明图1是本申请实施方式中一种基于扫频的管道激振清管试验装置整体剖视图；图2是本申请实施方式中一种基于扫频的管道激振清管试验装置振动检测舱的结构示意图；图3是本申请实施方式中一种基于扫频的管道激振清管试验装置支撑架的结构示意图；图4是本申请实施方式中一种基于扫频的管道激振清管试验装置固定压板的结构示意图；图5是本申请实施方式中一种一阶共振频率幅值变化图。附图标记说明：清管器-9；骨架-97；支撑皮碗-91；隔离环-95；第一端盖-96；通道口-961；肋板-92；六角螺栓-94；螺母-941；流量阀-93；涡流发电机-10；管道-6；连接器-7；挂钩-71；振动检测舱-2；振动舱壳体-23；第二端盖-22；刚性支撑腿-21；正弦激振设备-3；质量块-31；支撑架-34；安放底座-32；固定压板-33；数据处理舱-4；数据采集元件-41；电源-5；连接管-8；导线-81；里程轮-1；压缩弹簧-11；支撑臂-12；安装底座-13。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式，对本专利技术的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。需要说明的是，当元件被称为“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述管道激振清管试验装置能设置在管道内，其包括：清管器和通过铰接机构连接的振动检测舱，其中，所述清管器具有中空的骨架，所述骨架的两端分别设置有支撑皮碗和第一端盖，所述第一端盖上设置有至少一个与所述骨架内部连通的通道口；所述骨架的内部设置有涡流发电机；所述振动检测舱具有振动舱壳体，所述振动舱壳体内设置有数据采集设备及通过刚性连接的方式设置有正弦扫频激振机构，其中，所述正弦扫频激振机构包括：正弦激振设备和用于调节激励力的质量块；所述振动舱壳体的两端分别设置第二端盖，在远离所述清管器的第二端盖上还设置有里程轮。

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述管道激振清管试验装置能设置在管道内，其包括：清管器和通过铰接机构连接的振动检测舱，其中，所述清管器具有中空的骨架，所述骨架的两端分别设置有支撑皮碗和第一端盖，所述第一端盖上设置有至少一个与所述骨架内部连通的通道口；所述骨架的内部设置有涡流发电机；所述振动检测舱具有振动舱壳体，所述振动舱壳体内设置有数据采集设备及通过刚性连接的方式设置有正弦扫频激振机构，其中，所述正弦扫频激振机构包括：正弦激振设备和用于调节激励力的质量块；所述振动舱壳体的两端分别设置第二端盖，在远离所述清管器的第二端盖上还设置有里程轮。2.如权利要求1所述的基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，还包括用于将所述正弦扫频激振机构与所述振动舱壳体刚性连接的支撑架，所述支撑架的内部设置有安放底座和固定压板，所述正弦激振设备设置在所述安放底座和固定压板之间；所述固定压板上设置有开孔；所述质量块的一端设置在所述固定压板上的开孔内。3.如权利要求2所述的基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述振动检测舱整体呈中空的圆柱型，所述支撑架整体也成中空的圆柱形，所述支撑架通过过盈配合的方式固定连接。4.如权利要求1所述的基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述振动舱壳体在靠近所述第二端盖的外围分别设置有多个沿着周向均匀分布的刚性支撑腿。5.如权利要求1所述的基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述数据采集设备包括：数据采集元件和数据处理舱；其中，所述数据采集元件为三轴加速度传感器。6.如权利要求1所述的基于扫频的管道激振清管试验装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张行，杜书强，张仕民，朱霄霄，廖宁生，卢娜，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11