全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其包括：容置箱，容置箱内设有用于储存润滑液的储液槽；模拟管道，水平固定在储液槽内，模拟管道包括主管道段；清管器，能移动地设于模拟管道中，清管器包括清管器连接轴和固定在清管器连接轴上的皮碗，皮碗的直径大于主管道段的内径，皮碗上设有应变片；拉压传感器，与清管器连接轴连接，并能测量清管器在主管道段内移动时所受的摩擦力；驱动装置，与清管器连接轴连接，驱动装置能驱动清管器在模拟管道内移动，并能控制清管器的移动速度。本发明专利技术能对全润滑工况下的清管器皮碗所受的非稳态摩擦阻力的变化进行准确检测。

On line test device for unsteady friction of pig under fully lubricated condition

【技术实现步骤摘要】
全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置
本专利技术涉及油气管道清管和检测
，尤其是一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置。
技术介绍
随着油气探明储量的增长，油气管道的建设里程正在不断增加。在管道运输以其不可替代的优势在全国范围内得到广泛应用的同时，管道运输的安全维护问题也越来越得到重视。管道施工时，一般采用分段式施工，施工间歇管道密封不严时，外部杂质可能会填塞进管道，影响管道的正常投产。与此同时，由于石油和天然气复杂的性质以及管道穿越地区地貌的多样性，管道运行时内部可能会出现杂质、结垢、变形等问题。所以对管道投产前和运行过程中进行清管处理必不可少。工业中，建立精确的清管动力学模型，可以在清管前有效的模拟和预测清管运动规律，指导清管作业。因此，弄清摩擦力在管道中的动态变化规律，对模型的准确性有着重要意义。清管器作为一种管道内部清管装置，在管道行业得到了广泛的应用，利用清管器或者内检测器等管道机器人对管道进行清管和检测，已成为管道运营维护必不可少的流程之一。常用的清管器上配备有柔性皮碗，主要靠其密封管道内壁，并在其前后形成压差，推动自身行走。皮碗密封管道所导致的过盈配合会产生皮碗的非线性变形，这种非线性变形直接影响清管器和管壁间的接触应力，造成清管过程中清管器受到的摩擦阻力发生变化，从而影响清管器在管道中运动参数的变化。皮碗所受的非稳态摩擦阻力的变化规律受到多种因素的影响，包括管道的内壁结构和流体介质特性、清管器运行时的速度变化、皮碗的尺寸和材料等，因此有必要研究这些参数对非稳态摩擦力变化规律的影响，以提高清管器清管动力学模拟的准确性。现有技术中用于测量清管器非稳态摩擦力的实验装置为干摩擦工况下的实验装置，难以对全润滑工况下的清管器皮碗所受的非稳态摩擦阻力的变化进行准确检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，以解决现有技术难以对全润滑工况下的清管器皮碗所受的非稳态摩擦阻力的变化进行准确检测的问题。为达到上述目的，本专利技术提出一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，用于测试清管器在管道内部运行时皮碗所受的非稳态摩擦阻力，所述实验装置包括：容置箱，所述容置箱内设有用于储存润滑液的储液槽；模拟管道，水平固定在所述储液槽内，所述模拟管道包括主管道段；清管器，能移动地设于所述模拟管道中，所述清管器包括清管器连接轴和固定在所述清管器连接轴上的皮碗，所述皮碗的直径大于所述主管道段的内径，所述皮碗上设有应变片；拉压传感器，与所述清管器连接轴连接，并能测量所述清管器在所述主管道段内移动时所受的摩擦力；驱动装置，与所述清管器连接轴连接，所述驱动装置能驱动所述清管器在所述模拟管道内移动，并能控制所述清管器的移动速度。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述容置箱内还设有承接槽，所述储液槽和所述承接槽由隔板分隔，所述隔板上设有连通所述储液槽和所述承接槽的过流孔，所述模拟管道朝向所述过流孔。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述拉压传感器和所述驱动装置设于所述容置箱外，所述实验装置还包括传感器连接轴和驱动连接轴，所述清管器连接轴、所述传感器连接轴、所述拉压传感器、所述驱动连接轴和所述驱动装置依次连接，所述传感器连接轴穿过所述过流孔和所述承接槽。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述清管器连接轴和所述传感器连接轴通过三节式万向节连接。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述模拟管道、所述过流孔和所述清管器连接轴同轴设置。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述实验装置还包括用于检测所述皮碗与所述主管道段内壁之间的接触压力的压力检测装置，所述压力检测装置包括设于所述模拟管道外侧的多个压力传感器，各所述压力传感器分别连接一压力探头，所述主管道段的侧壁上设有多个检测孔，多个所述检测孔沿所述主管道段的周向间隔设置，多个所述压力传感器与多个所述检测孔一一对应，多个所述压力传感器连接的压力探头分别伸入对应的所述检测孔内，且所述压力探头的伸入端与所述主管道段的内壁面平齐。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述压力检测装置还包括围绕所述模拟管道的传感器固定架，多个压力传感器分别固定在所述传感器固定架的内侧，所述压力探头位于所述压力传感器的内侧并与所述压力传感器连接。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述模拟管道包括依次连接的收发球段、过渡段和所述主管道段，所述收发球段的内径大于所述主管道段的内径，所述过渡段的内径由所述收发球段至所述主管道段减缩，所述皮碗的直径小于所述收发球段的内径，所述皮碗由所述收发球段开始移动，依次经过所述过渡段和所述主管道段，到达所述主管道段的预定位置后停止移动。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述驱动装置包括伺服电动滑台和伺服电机控制箱，所述伺服电动滑台包括滑座、设于所述滑座上的导轨、能滑动地设于所述导轨上的滑动平台、以及与所述滑动平台连接的伺服电机，所述伺服电机与所述伺服电机控制箱电连接，所述伺服电机在所述伺服电机控制箱的控制下驱动所述滑动平台沿所述导轨滑动，所述滑动平台与所述清管器连接轴连接，并能驱动所述清管器在所述主管道段内移动，所述伺服电机上设有编码器，所述编码器能实时检测所述清管器的移动速度。如上所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其中，所述清管器包括套在所述清管器连接轴外且沿所述清管器连接轴的轴向依次设置的第一挡板、第一皮碗组件、第一托盘、第二托盘、第二皮碗组件和第二挡板，所述第一皮碗组件包括至少两个第一压紧块和设于相邻两所述第一压紧块之间的第一皮碗，所述第二皮碗组件包括至少两个第二压紧块和设于相邻两所述第二压紧块之间的第二皮碗，所述第一托盘和所述第二托盘分别与所述清管器连接轴固定连接，所述第一挡板、所述第一压紧块、所述第一皮碗和所述第一托盘通过第一螺栓连接，所述第二挡板、所述第二压紧块、所述第二皮碗和所述第二托盘通过第二螺栓连接。本专利技术的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置的特点和优点是：1、本专利技术将模拟管道设置在容置箱内，实验时，向储液槽内装入润滑液，使模拟管道完全浸没在润滑液中，实现模拟全润滑工况；通过设置拉压传感器、应变片和驱动装置，可以分别获取清管器在主管道段内移动时的摩擦力信号、变形应力信号和速度变化，从而可以研究清管器所受的摩擦力对皮碗的非线性变形和速度等参数的动态响应，以便拟合成数学模型，完善清管器在全润滑工况下清管时的动力学模型；2、本专利技术通过在容置箱内设置与储液槽连通的承接槽，随着清管器在主管道段内朝过流孔移动，清管器前方的一部分液体经由过流孔缓慢流入承接槽内，能防止前方液体对清管器形成阻碍，或者说防止清管器对前方的液体形成挤压，避免对清管器引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，用于测试清管器在管道内部运行时皮碗所受的非稳态摩擦阻力，其特征在于，所述实验装置包括：/n容置箱，所述容置箱内设有用于储存润滑液的储液槽；/n模拟管道，水平固定在所述储液槽内，所述模拟管道包括主管道段；/n清管器，能移动地设于所述模拟管道中，所述清管器包括清管器连接轴和固定在所述清管器连接轴上的皮碗，所述皮碗的直径大于所述主管道段的内径，所述皮碗上设有应变片；/n拉压传感器，与所述清管器连接轴连接，并能测量所述清管器在所述主管道段内移动时所受的摩擦力；/n驱动装置，与所述清管器连接轴连接，所述驱动装置能驱动所述清管器在所述模拟管道内移动，并能控制所述清管器的移动速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，用于测试清管器在管道内部运行时皮碗所受的非稳态摩擦阻力，其特征在于，所述实验装置包括：
容置箱，所述容置箱内设有用于储存润滑液的储液槽；
模拟管道，水平固定在所述储液槽内，所述模拟管道包括主管道段；
清管器，能移动地设于所述模拟管道中，所述清管器包括清管器连接轴和固定在所述清管器连接轴上的皮碗，所述皮碗的直径大于所述主管道段的内径，所述皮碗上设有应变片；
拉压传感器，与所述清管器连接轴连接，并能测量所述清管器在所述主管道段内移动时所受的摩擦力；
驱动装置，与所述清管器连接轴连接，所述驱动装置能驱动所述清管器在所述模拟管道内移动，并能控制所述清管器的移动速度。


2.如权利要求1所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其特征在于，所述容置箱内还设有承接槽，所述储液槽和所述承接槽由隔板分隔，所述隔板上设有连通所述储液槽和所述承接槽的过流孔，所述模拟管道朝向所述过流孔。


3.如权利要求2所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其特征在于，所述拉压传感器和所述驱动装置设于所述容置箱外，所述实验装置还包括传感器连接轴和驱动连接轴，所述清管器连接轴、所述传感器连接轴、所述拉压传感器、所述驱动连接轴和所述驱动装置依次连接，所述传感器连接轴穿过所述过流孔和所述承接槽。


4.如权利要求3所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其特征在于，所述清管器连接轴和所述传感器连接轴通过三节式万向节连接。


5.如权利要求2所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其特征在于，所述模拟管道、所述过流孔和所述清管器连接轴同轴设置。


6.如权利要求1所述的全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括用于检测所述皮碗与所述主管道段内壁之间的接触压力的压力检测装置，所述压力检测装置包括设于所述模拟管道外侧的多个压力传感器，各所述压力传感器分别连接一压力探头，所述主管道段的侧壁上设有多个检测孔，多个所述检测孔沿所述主管道段的周向间隔设置，多个所述压力传感器与多个所述检测孔一一对...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱霄霄，富春铭，施钥，贺逸钧，吕凤奇，
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