基于磁记忆效应的新型管道机器人

目前国内管道内检测技术水平低,无法满足日益增长的油气管道检测需求,为此,研制了一种基于磁记忆效应的新型管道机器人。该装置由机械行走机构、信号采集与处理系统、姿态控制与定位系统、辅助系统4部分组成。机械部分提供支撑与动力,信号部分采集并处理管道漏磁场信号,姿态部分确定缺陷的位置,辅助系统提供电力,并可进行应急定位。试验情况表明,该装置可有效识别各种管道缺陷,具有检测精度高、定位准确、通过性能好、结构简单和稳定可靠等优点,达到了设计要求,这对于保障我国油气管道安全运行,推进管道完整性管理具有重大意义。     

高含硫天然气集输管道腐蚀与泄漏定量风险研究

为了提升高含硫天然气集输管道系统腐蚀与泄漏定量风险分析算法效能,在管道原有的远程实时抄表、压力计量系统的基础上增加激光惯性加速度计探头系统,最终联合应用超限学习机和卷积神经网络构成数据分析系统,赋予天然气集输管道机器人本体知觉,最终形成高精度定量风险评价机制。该系统相比较之前系统,泄漏故障评价平均偏差降低了86.0%,报错周期降低了62.7%,敏感度提升3.6个百分点。腐蚀故障评价平均偏差降低了87.4%,报错周期降低了77.2%,敏感度提升7.8个百分点。     

工业管道内检测机器人及其变径技术的研究进展

为了能快速准确地检测出工业管网在长期服役过程中因腐蚀、磨损、拉裂等原因产生的安全隐患,设计了管道内检测机器人。介绍了近年来国内外管道内检测机器人的发展趋势、技术特点及工程实用性,并以变径技术为重点,针对弯管、变径管、“T”形管道等复杂管路环境,探讨了工业管道内检测中变径技术的难点和关键问题。最后提出,变径机器人除了要解决结构设计、变径方法、动力学分析等方面的问题外,还需要在越障能力、运动控制以及系统集成等方面开展研究,并最终实现产业化应用。     

长输管道应力应变自动化监测系统研究

为解决长输管道受高风险因素影响而存在的力学隐患,结合应力应变电测技术,研制了长输管道应力应变自动化监控系统。该系统通过应变采集器采集粘贴在管道表面的电阻应变片随管道变形产生的阻值变化,由数据转换处理器和自动控制箱共同完成数据的放大、转换、传输、存储和自动测量,并利用GPRS方式进行数据传输,实现数据的远程传输与控制。该系统可实时监控管道应力应变状态,为管道运营管理提供现实依据。     

长庆油田小口径管道内检测机器人研究与应用

综合涡流和超声波检测技术,针对长庆油田CO2驱小口径管道,成功研制了小口径管道电磁涡流内腐蚀检测机器人和超声波内腐蚀检测机器人,并在长2.97 km、管径为Φ114 mm、壁厚为4.5 mm的管线上进行了试验。研制过程包括检测系统探头、腐蚀情况检测系统、壁厚检测系统、采集处理系统、动力控制系统、储存分析系统、里程记录单元以及上位机成像系统、整体检测系统的设计和开发。电磁涡流内腐蚀检测机器人可用于Φ89 mm、Φ114 mm、Φ133 mm管径的腐蚀检测,能够通过4D弯头,能将管道腐蚀、壁厚减薄甚至盗油孔等隐患进行检测、定位。超声波内腐蚀检测机器人,能够对输油管道进行全程检测和数据记录,确定缺陷在管道上的位置,形成相应波形曲线。     

石油工业中管道机器人技术的发展与应用前景

应用管道机器人进行石油工业管道检测与维修操作是一项前沿技术。综合分析了国内外油气管道机器人近年来的发展情况,特别对油气输送管道、油气井和油田与石化企业中的各种管道机器人进行了分析,并简单介绍了适用不同类型管道机器人的工作原理、结构特点及各自的发展过程。最后结合我国石油工业发展的具体情况,给出了管道机器人在油气输送管道、油气井及其他管道中的应用前景。     

埋地钢质管道完整性检测与评价

管道完整性检测与评价是近年来出现的新事物。文章在简要论述了埋地钢质管道完整性检测方法及原理的基础上,通过对某埋地钢质管道实施完整性检测,包括外防腐层、阴极保护有效性、杂散电流干扰以及管道本体检测等,实现了对管道的完整性评价。实践表明,该检测评价工作可为管道的运行、维修维护及安全管理提供科学依据。     

模块化同步自主变径输气管道机器人的研究设计

为了对长时间服役的输气管道进行精准、快速的检测,设计了一种能够实现模块化、同步自主变径、便于搭载检测元件的内检测管道机器人。该机器人搭载CMOS图像传感器及红外反射传感器,可对管内破裂、腐蚀及错口等多种缺陷进行检测,并记录缺陷的具体位置。该管道机器人采用拖揽式的能源供给方式,驱动模块由电动机带动驱动轮转动,在输气管道内独立运行。通过SolidWorks三维建模,ANSYS分析以及MATLAB求解得到该机器人的各项参数：额定爬行速度16 cm/s,最小过弯半径660 mm,牵引力不小于400 N;变径预紧机构采用对称的同步变径式结构,变径范围可达到300～400 mm;机器人尾部设有万向节,可将相同结构串联以实现模块化,同时增加自重,增大牵引力。对管道机器人虚拟样机进行动力学仿真分析,其直管、弯管及竖直管道的速度仿真曲线误差均不超过10 mm/s,验证了该机器人在直管、弯管及竖直管道都具有良好的通过性。该设计可以为长输气管道的内部缺陷检测提供良好的硬件支持。     

埋地管道磁记忆检测机器人机械结构设计与运动学仿真

针对目前国内管道机器人在行进过程中极易卡堵、变径范围小且检测效率低下的问题,提出一种用于埋地管道的分体式可变径磁记忆检测机器人。设计了管道机器人的机械结构,通过SolidWorks建立三维模型,利用ADAMS对机器人在弯管与变径管道内的通过性进行了仿真分析。在此基础上,制造物理实体模型,进行管道内通过情况与磁记忆检测试验。试验结果表明,机器人结构设计合理,可以顺利通过曲率半径不小于1.5倍管径的弯管以及280～340 mm的变径管道,且磁记忆检测结果与X射线复验结果一致,为可变径、自适应、全寿命埋地管道检测机器人的设计提供了新的思路。     

总线式缆芯转换系统的设计

总线式缆芯转换系统是以计算机为控制核心来实现缆芯的智能切换 ,该项技术的成功应用实现了地面信号与井下信号的通信由手工操作方式到自动方式的转换 ,提高了系统的安全性与可靠性。文章阐述了系统设计思想 ,介绍了系统中光电耦合隔离、译码锁存、驱动控制等电路特点     

压力管道内壁打磨机器人的研制

针对工业压力管道内壁存在腐蚀、结垢等情况,会对压力管道内窥镜检测以及介质流动、热量传递等存在不利影响的问题,在国内外管道机器人研究的基础上,设计了一种全新的管道内壁自动打磨装置,对管道内壁打磨机器人进行结构设计,提出了预紧力机构、打磨机构、驱动机构的设计方案。试验结果显示,该打磨机器人具有良好的运行稳定性和弯管过弯性能,并能实现有效打磨,对保障压力管道安全运行具有重要意义。     

直轮式管道泄漏检测机器人弯管通过性能研究

针对现有管道检测机器人转弯性能差的问题,研究了直轮式管道泄漏检测机器人.该机器人采用驱动轮直接驱动,结构简单,输出稳定.采用理想规划法对机器人建立过弯方程,计算可知当宽度小于146.29 mm时,机器人满足弯管爬行的弯道几何约束要求.采用Adams软件仿真分析机器人弯管通过性能以及转弯时驱动轮的速度变化情况.分析结果表...     

管内高压智能封堵机器人

为满足国内管道快速维修的需要,开展了管道智能封堵技术研究。在介绍管内智能封堵机器人的封堵作业流程后,描述了封堵机器人的结构组成,包括双向清管式封堵单元、远程控制系统和地面控制中心,给出了主要技术参数。随后简要介绍和分析了封堵机器人的性能试验情况,包括通过性能试验、双向通信和压力试验以及解封试验。试验证明封堵机器人可在一段管道内实现多次封堵和解堵作业,大大缩短管道停输时间,且操作简单,封堵性能良好,能够封堵20MPa的高压,无渗漏。该智能封堵机器人的研制成功为国内管道维抢修技术提供了补充。     

海底管道悬空检测技术的发展趋势

围绕管道悬空检测技术,在总结其技术发展现状的基础上分析其发展趋势。人工潜水员检测、水下机器人检测和声呐检测方法的检测精度较差,且效率低下。水下激光检测和分布式光纤主动加热法检测较大地提高检测结果的准确度,但所需成本较高,不符合目前的行业需要。相较而言,管道智能检测机器人具有直接接触的工作方式,检测结果能精确地反映管道悬空的真实状态,且检测成本较低,将是未来海底管道悬空检测的主要技术手段,具有发展优势及潜力。     

输油管道泄漏检测技术综述

输油管道在现代社会中的应用越来越广泛,但是随着管道运行时间的延长,由于各种原因导致的管道泄漏将造成资源的浪费和环境污染,建立管道泄漏检测系统,及时准确地报告事故的范围和程度,可以最大限度地减少经济损失和环境污染.文章总结了国内外近几十年来发展起来的管道泄漏检测和定位的主要方法,重点介绍了基于现代控制理论和信号处理的方法,分析了各种管道泄漏检测方法的原理及优缺点,并探讨了管道泄漏检测的发展趋势.指出采用软硬件结合的方法进行输油管道泄漏检测、泄漏检测系统与SCADA结合、将分布式光纤传感器应用于管道泄漏检测中将有良好的发展前景.     

基于NURBS曲面的管道三维成像技术研究

管道的三维成像是处理变形检测数据最直观但也是最复杂的方式,而曲面的三维重建算法是实现管道三维成像的关键。为此,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的三维成像技术,通过管道检测数据反求双三次NURBS曲面的节点矢量与控制点,并对管道机器人在检测过程中可能发生的周向转动进行优化处理,使用C++编程语言与OpenGL生成管道的三维模型,并对比了相同变形管道中,是否考虑检测机器人的周向转动对于成像效果产生的影响。研究结果表明:基于NURBS曲面的三维重建算法对于管道局部变形(凹陷变形、挤压变形)的表面重构精度较高,其成像效果清晰、逼真,且考虑检测机器人的周向转动时,所生成的三维模型表面过渡更加圆滑。研究结果可为油气输送管道三维成像技术的进一步研究提供参考。