一种管道悬空检测机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种管道悬空检测机器人，包括移动载体和设置在所述移动载体上的电源模块、一级控制器、定位模块、振动传感器、变频式激振装置、二级控制器和数据处理组件，所述电源模块、定位模块和二级控制器均与所述一级控制器电连接，所述变频式激振装置、振动传感器和数据处理组件均与所述二级控制器电连接，所述定位模块用以定位所述移动载体的地理空间位置，所述变频式激振装置用以在所述管道内产生横向振动激励，所述振动传感器用以监测所述管道受横向振动激励和机器人移动时所产生的振动响应，所述数据处理组件用以对所述振动传感器所监测到的振动响应进行处理分析，其结构简单，且测量灵敏度高。且测量灵敏度高。且测量灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种管道悬空检测机器人


[0001]本技术属于管道检测领域，尤其涉及一种管道悬空检测机器人。

技术介绍

[0002]海底油气管道是输送石油和天然气的生命线，由于管道运输量大、运行操作稳定可靠、输送效率高、成本相对较低、较少受气候条件影响等诸多优点，因此一直作为海洋油气运输的最佳选择。然而随着管线运行年限的增加，管道在海底中不断遭受海底海流的冲刷、海底环境的变化和地质变化的作用，不可避免地会出现管线悬空和出现自由悬跨等一系列问题。出现悬空后，管道横向来流经由管道下方悬空处会在悬空处后方形成漩涡，在管道的悬空段产生横向的激励和振动，即诱导产生管道的涡激振动。长时间的管道振动会导致疲劳损伤和腐蚀，甚至最后导致泄漏和断裂，使海洋油气的生产遭受损失和给海洋环境造成破坏。因此对管道进行定期或不定期地悬空检查是维护管道安全运营的重要方法和完整性管理的基本要求。
[0003]管道悬空检测的基本要求主要包括管道悬空状态的检测(是否发生悬空)和悬跨长度的检测。当前管道悬空的主要检查方法仍然是使用巡检的模式，即通过水下人工(浅水海域)或水下潜航器(ROV)沿管线进行视察、探摸、超声波成像等方式的巡检；新近开发的由潜航器携带的器材，包括水下摄影机、侧扫声呐等，仍属于巡线检查，是一种最基本、最原始也是目前最常用的管道状态检测方式,这类检测方式全都需要动用船舶、大量的人员和支持保障设备等。因此，这种传统的检测方法往往不能根据需要及时地根据需要安排，往往是需要考虑人员、设备和支持船可用的档期、天气条件、海况、动复员准备工作和计划等，特别是在风暴或台风过后，不能很快完成复产前的检测，这会影响到生产。鉴于其费用高、耗时长、效率低、人员风险高、甚至不能及时实施的缺点，业界需要一种更便捷、更高效、更经济的海底管线的悬空检测技术和方法。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种可产生可调整频率的横向振动激励，并通过对管道的振动响应监测来实现对管道悬空的检测、悬跨长度评估和悬空定位的管道悬空检测机器人。
[0005]为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种管道悬空检测机器人，包括移动载体和设置在所述移动载体上的电源模块、一级控制器、定位模块、振动传感器、变频式激振装置、二级控制器和数据处理组件，所述电源模块、定位模块和二级控制器均与所述一级控制器电连接，所述变频式激振装置、振动传感器和数据处理组件均与所述二级控制器电连接，所述定位模块用以定位所述移动载体的地理空间位置，所述变频式激振装置用以在所述管道内产生横向振动激励，所述振动传感器用以监测所述管道受横向振动激励或移动载体移动所产生的振动响应，所述数据处理组件用以对所述振动传感器所监测的振动响应进行处理分析。
[0006]上述技术方案的有益效果在于：如此可将管道机器人通过发射器送入管道内，而管道机器人在管道内随管道内的流体在管道内移动，并在管道内通过可改变激振频率的变频式激振装置产生横向振动激励，并通过管道的管壁传递给管道，而由振动传感器采集管道的振动或运动响应信号，再由数据处理组件对振动传感器所采集的振动响应信号进行数据处理，以判断管道当前位置处是否为悬空状态，即是否产生了满足悬空条件的振动响应，同时再结合定位模块的定位信息来得出管道沿线的悬空位置分布和悬跨的长度。
[0007]上述技术方案中所述移动载体包括驱动皮碗、支撑皮碗和内部中空的主体，所述电源模块、一级控制器、变频式激振装置、二级控制器、数据处理组件均设置在所述主体内，所述驱动皮碗同轴固定安装在所述主体的前端，所述支撑皮碗同轴固定安装在所述主体的后端。
[0008]上述技术方案的有益效果在于:如此使得移动载体在管道内可以被流体驱动前行，且在前行时保持状态稳定。
[0009]上述技术方案中所述变频式激振装置包括驱动件和激振执行机构，所述激振执行机构和驱动件均安装在所述主体内，所述驱动件与所述二级控制器电连接，所述驱动件用以驱动所述激振执行机构运转以产生横向振动激励。
[0010]上述技术方案的有益效果在于:如此由驱动件驱动激振执行机构产生所需要的横向振动激励。
[0011]上述技术方案中所述驱动件为变频电机，所述激振执行机构为曲柄往复机构或安装于所述驱动件驱动端的偏心轮。
[0012]上述技术方案的有益效果在于，如此利用变频电机来驱动曲柄往复机构做往复移动以产生横向振动激励，或利用变频电机驱动偏心轮转动以产生横向振动激励。
[0013]上述技术方案中所述变频式激振装置为电磁锤或电磁激振器。
[0014]上述技术方案的有益效果在于：如此可利用电磁驱动式的原理来产生横向振动激励。
[0015]上述技术方案中所述定位模块为安装在所述主体内的陀螺定位仪和/或安装在所述主体外用以与所述管道内壁滚动接触的里程轮。
[0016]上述技术方案的有益效果在于：其定位效果佳，且定位精准度高。
[0017]上述技术方案中所述移动载体还包括至少两组滚动组件，多组所述滚动组件沿前后方向间隔安装在所述主体上，多组所述滚动组件用以与所述管道内壁滚动接触，并将横向振动激励传递到所述管道上，所述振动传感器安装在所述滚动组件上，其用以监测所述管道作出的振动响应。
[0018]上述技术方案的有益效果在于：如此通过两组滚动组件来将移动载体支撑在管道内，使得移动载体在管道内移动更加稳定。
[0019]上述技术方案中所述滚动组件包括多个滚动件，多个所述滚动件环向间隔安装在所述主体的外侧，每个所述滚动件分别与所述管道内壁滚动接触，所述振动传感器设有多个，且多个所述振动传感器与多个所述滚动件一一对应，每个所述振动传感器分别安装在对应的所述滚动件上。
[0020]上述技术方案的有益效果在于：如此使得移动载体在管道内移动时稳定性更佳，且可通过滚动件将变频式激振装置所产生的横向振动激励传递给管道，另外通过滚动件将
所述管道的振动响应传递给固定安装在其上的振动传感器。
[0021]上述技术方案中所述滚动件包括弹性阻尼件、滚轮和轮座，所述弹性阻尼件固定安装在所述主体的外侧，所述弹性阻尼件的阻尼端背离所述主体，所述滚轮通过轮座安装在对应的所述弹性阻尼件的阻尼端，所述振动传感器安装于所述滚动件的轮座上。
[0022]上述技术方案的有益效果在于：如此使得移动载体在管道内的通过性更佳，滚轮可以与管道保持接触，且在遇到障碍物时可通过挤压弹性阻尼件收缩以避障通过。
[0023]上述技术方案中所述弹性阻尼件包括套筒、第二弹簧和杆体，所述套筒一端敞口，所述杆体的一端伸入到所述套筒内，且其位于所述套筒内的一端具有外翻边，所述套筒的敞口端具有用以限制所述杆体滑出至所述套筒外的内翻边，所述第二弹簧置于所述套筒内，所述第二弹簧的一端与所述套筒内底壁接低，其另一端与所述杆体位于所述套筒内的一端相抵，所述第二弹簧的弹性张力用以驱动所述杆体趋于移动至所述套筒的底壁，所述杆体位于所述套筒外的一端构成所述弹性阻尼件的阻尼端，所述套筒背离其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道悬空检测机器人，其置于输送流体的管道(9)内，其特征在于，包括移动载体(1)和设置在所述移动载体(1)上的电源模块、一级控制器(3)、定位模块(4)、振动传感器(5)、变频式激振装置(6)、二级控制器(7)和数据处理组件(8)，所述电源模块、定位模块(4)和二级控制器(7)均与所述一级控制器(3)电连接，所述变频式激振装置(6)、振动传感器(5)和数据处理组件(8)均与所述二级控制器(7)电连接，所述定位模块(4)用以定位所述移动载体(1)的地理空间位置，所述变频式激振装置(6)用以在所述管道(9)内产生横向振动激励，所述振动传感器(5)用以监测所述管道(9)受横向振动激励和机器人或移动载体(1)移动所产生的振动响应，所述数据处理组件(8)用以对所述振动传感器(5)所监测的振动响应进行处理分析。2.根据权利要求1所述的管道悬空检测机器人，其特征在于，所述移动载体(1)包括驱动皮碗(12)、支撑皮碗(13)和内部中空的主体(11)，所述电源模块、一级控制器(3)、变频式激振装置(6)、二级控制器(7)、数据处理组件(8)均设置在所述主体(11)内，所述驱动皮碗(12)同轴固定安装在所述主体(11)的前端，所述支撑皮碗(13)同轴固定安装在所述主体(11)的后端。3.根据权利要求2所述的管道悬空检测机器人，其特征在于，所述变频式激振装置(6)包括驱动件(61)和激振执行机构(62)，所述激振执行机构(62)和驱动件(61)均安装在所述主体(11)内，所述驱动件(61)与所述二级控制器(7)电连接，所述驱动件(61)用以驱动所述激振执行机构(62)运转以产生横向振动激励。4.根据权利要求3所述的管道悬空检测机器人，其特征在于，所述驱动件(61)为变频电机，所述激振执行机构(62)为曲柄往复机构或安装于所述驱动件(61)驱动端的偏心轮。5.根据权利要求2所述的管道悬空检测机器人，其特征在于，所述变频式激振装置(6)为电磁锤或电磁激振器。6.根据权利要求2
‑
5任一项所述的管道悬空检测机器人，其特征在于，所述定位模块(4)为安装在所述主体(11)内的陀螺定位仪和/或安装在所述主体(11)外用以与所述管道(9)内壁滚动接触的里程轮。7.根据权利要求2
‑
5任一项所述的管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春田，李红梅，杨枭，连军营，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：