[发明专利]管道内检测装置的可再生动力系统

说明书

本公开提供了一种用于管道内检测装置的可再生动力系统，利用管道输送的产品介质中蕴含的热能和压力能来产生电力。该可再生系统既可进行热电转换，又可将管道输送介质流的压力能转换成电能，为管道在线内检测装置在管道的运行操作、自我调节、自动适应环境和自主推进提供可靠的、足够的、持续不断的电源动力。本公开的一种用于管道内检测装置的可再生动力系统，包括利用管道内传输介质产生的热能来发电的热电发电机和利用管道内传输介质产生的压力能来发电的压力发电机中的至少一个，以及用于从热电发电机和压力发电机中的至少一个接收电力供给并且与热电发电机和压力发电机中的至少一个协同工作的辅助系统。

技术领域

本公开涉及管道内检测领域，更具体地涉及用于管道内检测装置的可再生动力系统。

背景技术

长距离输送管道横跨城市、国家、乃至跨越洲际对不同产品进行运输。在美国,将近300万英里的各种管道输送了近三分之二的全国能源需求。无论是在人烟稀少地带，还是在人口稠密地区，都有纵横交错的管道运输网络。管道运输产品包括天然气、原油、石油精炼产品以及其他危险液体。管道运输产品均属易燃易爆危险物品，因此提高管道运输的安全性和可靠性不仅可以确保“国民经济动脉”的畅通无阻，而且还可以消除隐患,降低风险,避免由于管道故障而对人民生命财产、公共设施、生活和自然环境造成严重破坏或伤害。

管道的在线检查或深水管道检查都是相当复杂的。检查可能是既耗时又昂贵。在调查潜在缺陷时，为了进行准确评估，收集所需的高质量检查数据非常困难且具有挑战性。尽管常见的检查方法成本高昂且耗时，仍然往往无法生成正确评估管道所需的高分辨率数据。

用复杂、精良、灵敏的在线检测(ILI)仪器在管道内穿行可以测量和记录可能表示腐蚀、裂缝、层压、变形(凹痕，凿槽等)或其他缺陷的不规则性。由于类似被称为猪的擦洗和刮擦的清管器方式在管道内运行，所以这些在线检查仪器通常被称为智能猪。

目前，所有的管道在线检测装置都是依靠管道输送的产品运行压力来驱动。1989年6月7日申请的美国专利US4945775“基于惯性动力的管道监控系统”曾提到利用管道输送的液态产品压力来带动发电,但其用途仍然局限在为检测器件提供电能，并不是用于驱动检测装置在管道内部的行进运行。因此，目前所有的管道在线检测装置包括美国专利US4945775定义的系统，都是“基于惯性动力的管道监控系统”。

对于在水平方向上的埋地管道，其高度的变化不大，因此没有那么多因高度变化带来的运行压力的损失。然而，对于垂直向上的海底管道或斜坡向上的管道，流体向上流动，随著高度的增加，其输送压力可能会下降很多，并且在线检测装置的重量会转变为向上运行的阻力。此外，燃气分配管线的低运行压力的系统设计也会妨碍在线检测装置的有效使用。

管道障碍物(例如凹陷的管道或障碍物和变形)可能会阻止管道内检测装置穿过整个管线。诸如管道的弯管曲率或阀门之类的几何约束也可能妨碍传统的在线内检测装置穿过管道的各个部分。因此，这种情况下，在线内检测装置就无法收集有关该特定管道部分的数据，其结果就是管道运营商可能得不到管道现状的完整图像。这些盲区可能潜在地存在管道中的缺陷或隐患以及类似的状况，恰恰需要进行维护或特别注意，以确保管道安全、有效的操作。

因此，需要为管道内在线检测装置提供可依靠的可再生动力系统，以保证足够电力供应，实现管道内在线检测装置的自推进功能，从而解决运行、操作及控制中电力供应不足的难题，进而使得管道内在线检测装置能够克服上述种种困难、约束和限制，来收集整个管道各部分的完整数据。

发明内容

本公开提供的一种用于管道内检测装置的可再生动力系统既可在管道内检测过程中获得足够电力供应以保证管道内检测装置的自行推进，又可支持管道内检测装置的自适应结构机械操作等诸多功能，并且满足内检测装置携带的电子器件的电力供应。本公开设计了一种包括由压力动能发电机(以下简称为压力发电机)和热电发电机组成的混合动力系统。此外，本公开还包括辅助系统，其可以与压力发电机和热电发电机协同工作。