[发明专利]全润滑工况下的清管器非稳态摩擦在线测试实验装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及油气管道清管和检测技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。