[发明专利]一种带刹车片的清管器速度控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气管道检测和清管过程中，控制检测装置和清管器运行速度的控制器。

背景技术

天然气管道和原油管道进行检测及清管过程中，一般法规要求电磁超声检测设备运行速度低于2m/s；清管设备运行速度为3.5～5m/s；管道内检测设备运行速度低于5m/s。

目前的清管器速度控制方案通常为旁通阀泄流的方式控制清管器前后压差，从而控制清管器速度。其基本工作原理是：速度采集轮上安装脉冲发射装置；控制单元依据该脉冲发射速度来计算清管器平均速度，并将测得的速度和设定的速度进行比较；控制单元根据速度反馈信号大小来输出控制信号；步进电机或伺服电机等执行机构驱动旁通阀运动，旁通阀相对开度确定旁通流量大小，从而控制清管器前后压差，借此改变清管器的运行速度。

在大口径、高流速输气天然气管道中，通常以天然气、空气、氮气推动清管器运行。清管器通过弯管、上坡段、积水段、腐蚀段等部位时，因为设备重力、局部阻力的影响，需要更高的压差才能推动清管器前进。当清管器通过上述部位后阻力骤减，而泄流阀打开有延迟，泄流阀气体通过量有限，因此清管器速度会急剧增加。运行速度过快，将导致局部管段的检测效果变差，甚至造成冲击而损坏设备和管道。

发明内容

本发明的目的：为了克服旁通泄流阀清管器控制方式延时性过强的缺点，控制天然气管道检测及清管过程中检测设备及清管器运行速度。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种机械式清管器速度控制器，是由刹车片、支撑杆A、弹簧A、曲柄、伺服电机、骨架、推力弹簧、控制单元、电池仓、滚轮、支撑杆B、弹簧B、支撑轮、支座A、速度采集轮、支撑杆C、弹簧C、支座B、连接环组成，其结构特征是：骨架前端面中心位置焊接连接环；骨架前端对称焊接四个支座B，骨架中段对称焊接四个支座A，8个支撑轮安装到支座B和支座A顶端；4个支撑杆C铰接到骨架前端，支撑杆C顶端安装速度采集轮，用弹簧C将支撑杆C和支座B连接；2个支撑杆B铰接到骨架中段两边，支撑杆B顶端安装滚轮，用弹簧B将支撑杆B和支座A连接；2个支撑杆A铰接到骨架尾段两边，支撑杆A顶端安装刹车片，推力弹簧安装到支撑杆A低端和骨架之间；伺服电机斜向安装到骨架内部尾段，伺服电机输出轴端部安装曲柄，用弹簧A将支撑杆A和曲柄连接；控制单元和电池仓安装到骨架内部。

本发明具有的有益效果是：（1）以伺服电机带动摩擦片压紧到滚轮上，控制单元根据测试速度大小来控制压紧力大小，从而直接控制清管器运行阻力，延迟时间短，能及时有效的适应速度的改变；（2）除抱死情况下以外，滚轮在管道内壁滚动，而非滑动摩擦，因此对管道内壁保护层破坏小；（3）圆弧形摩擦片设置在滚轮后侧，滚轮与摩擦块的摩擦力有利于摩擦块和滚轮的压紧，因此伺服电机额定扭矩要求不高，有利于伺服电机选小型号，节省蓄电池电量，有利于本机构用于长距离管道清管控制；（4）摩擦片布置在滚轮后侧，摩擦片与滚轮的压力有利于滚轮压紧在管道内壁，不易打滑。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图中：1、刹车片；2、支撑杆A；3、弹簧A；4、曲柄；5、伺服电机；6、骨架；7、推力弹簧；8、控制单元；9、电池仓；10、滚轮；11、支撑杆B；12、弹簧B；13、支撑轮；14、支座A；15、速度采集轮；16、支撑杆C；17、弹簧C；18、支座B；19、连接环。

具体实施方式

如图1所示，骨架6前端的端面中心位置焊接连接环19，通过连接环19将本控制器连接到清管器后端。骨架6前端对称焊接四个支座B18，骨架中段对称焊接四个支座A14，8个支撑轮13安装到支座B18和支座A14顶端。4个支撑杆C16铰接到骨架6前端，支撑杆C16顶端安装速度采集轮15，用弹簧C17将支撑杆C16和支座B18连接，通过弹簧C17使速度采集轮15压紧在管道内壁。2个支撑杆B11铰接到骨架6中段两边，支撑杆B11顶端安装滚轮10，用弹簧B12将支撑杆B11和支座A14连接，弹簧B12拉力作用下滚轮10压紧在管道内壁。2个支撑杆A2铰接到骨架6尾段两边，支撑杆A2顶端安装刹车片1。推力弹簧7安装到支撑杆A2低端和骨架6之间，推力弹簧7的推力使摩擦片1离开滚轮10。伺服电机5斜向安装到骨架6内部尾段，伺服电机5输出轴端部安装曲柄4，用弹簧A3将支撑杆A2和曲柄4连接。1个支撑杆A2对应2个曲柄4、2个伺服电机5和两个弹簧A3，2个伺服电机5反向旋转，这样可以平衡弹簧A3对支撑杆A2的侧向拉力。控制单元8和电池仓9安装到骨架6内部。

本发明的原理是：控制单元8接收速度采集轮15在管道内壁滚动产生的脉冲信号，通过4个速度采集轮15脉冲信号频率计算出清管器运行速度。当计算得到的清管器运行速度比设计速度高，控制单元8控制伺服电机5动作，从而拉动弹簧A3，弹簧A3的拉力使刹车片1压紧在滚轮10上，达到速度控制的目的。