[发明专利]一种清管器皮碗在管道中变形测量方法和介质

说明书

本发明提出了一种清管器皮碗在管道中变形测量方法和介质，方法包括：建立未变形皮碗模型，在清管器皮碗背部喷涂显影剂，使用非接触式三维激光扫描仪对未进入管道的清管器皮碗背部进行扫描，得到皮碗、用于固定皮碗的夹板、螺栓、螺母的点云数据；对点云数据进行去噪处理，删除体外孤点和杂点；将各个点连接，形成网格模型；对网格模型进行孔洞填充；皮碗入管；建立变形皮碗模型；边界拟合；周向变形计算；数据对齐；数据比对；轴向变形计算。本发明可快速得到可视化的变形皮碗的三角形网格模型，可精确测量清管器皮碗进入管道后的周向变形量和轴向变形量，实现测算皮碗在管道中变形的可视化、快速化和精确化，具有切实可行的实用价值。

技术领域

本发明涉及清管器皮碗变形反求测量领域，特别是涉及一种清管器皮碗在管道中变形测量方法和介质。

背景技术

清管器是一种重要的油气管道清管设备，清管器皮碗与管道内壁之间为过盈配合，其工作原理为：清管器皮碗在管道中密封隔绝前后流体，形成流体压差，从而驱动清管器沿管道运行，同时皮碗与管壁进行摩擦接触，刮除管壁污垢。因此，皮碗对于清管器的清管能力起着至关重要的作用，同时皮碗变形也关系着清管器的防卡堵能力，因此需要对清管器皮碗在管道中的变形情况进行分析。

皮碗与管壁之间为过盈配合，在皮碗运行过程中，皮碗受到垂直于管壁的挤压力和平行于管壁之间的摩擦力，在合力的作用下，皮碗发生变形且皮碗边缘并不与管壁紧贴，因此，皮碗的变形主要为周向变形与轴向变形。由于管道的阻碍与限制，传统测量方法难以对清管器的变形情况进行测量，尤其对于皮碗轴向变形量的测量目前尚无行之有效的方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种清管器皮碗在管道中变形测量方法和介质，实现对清管器皮碗变形情况进行非接触测量。

技术方案：一种清管器皮碗在管道中变形测量方法，该方法包括：

步骤一：建立未变形皮碗模型，在清管器皮碗背部喷涂显影剂，使用非接触式三维激光扫描仪对未进入管道的清管器皮碗背部进行扫描，得到皮碗、用于固定皮碗的夹板、螺栓、螺母的点云数据；对点云数据进行去噪处理，删除体外孤点和杂点；将各个点连接，形成网格模型；对网格模型进行孔洞填充；得到未变形皮碗的封闭三角形网格模型；

步骤二：皮碗入管：利用液压设备将皮碗压入管道并保持水平状态；

步骤三：建立变形皮碗模型：皮碗进入管道后，获取变形后的皮碗模型；

步骤四：边界拟合：对皮碗变形前、后模型边界进行圆拟合；

步骤五：周向变形计算；

步骤六：数据对齐：将皮碗变形前、后模型进行拟合对齐；

步骤七：数据比对：获取皮碗边缘处的偏差量和夹板处的偏差量；

步骤八：轴向变形计算。

进一步地，清管器皮碗材料为聚氨酯超弹性材料。

进一步地，步骤二具体包括：在管道口设置倒角并在管道口、管道内壁涂抹润滑油，以保证皮碗能够顺利进入管道；将管道固定在液压工作台中心，将皮碗置于管道口；在皮碗夹板中心放置水平仪，保证皮碗水平放置于管道口；利用液压设备将皮碗压入管道，皮碗完全进入管道后，停止挤压。

进一步地，步骤三具体包括：皮碗进入管道后，使用非接触式三维激光扫描仪对进入管道的清管器皮碗背部进行扫描，得到皮碗、用于固定皮碗的夹板、螺栓、螺母的点云数据；对得到的点云数据进行去噪处理，删除体外孤点和杂点；将各个点连接，形成网格模型；对网格模型进行孔洞填充；得到变形后皮碗的封闭三角形网格模型。

进一步地，步骤四具体包括：选取皮碗变形前、后的三角形网格模型的边界，对其进行圆拟合，分别得到皮碗变形前、后三角形网格模型边界拟合圆的直径D、D_拟合。