高压、大口径输气管道内检测器速度控制系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011034632.1 (22)申请日 2020.09.27 (71)申请人 中石油西北联合管道有限责任公司 地址 830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 市新市区天津北路西五巷99号 (72)发明人 闵希华杨理践刘剑陈勇 阙永彬金大庆肖连张贺 罗宁贾海东徐春燕张强 王晓峰李坤高富超王硕 (74)专利代理机构 沈阳智龙专利事务所(普通 合伙) 21115 代理人 宋铁军 (51)Int.Cl. F16L 55/32(2006.01) H02P 9/00(2006.01) G。

2、05D 13/62(2006.01) (54)发明名称 一种高压、 大口径输气管道内检测器速度控 制系统 (57)摘要 本发明涉及一种高压、 大口径输气管道内检 测器速度控制系统， 该系统的发电机组的输出端 分别连接自耦变压器系统和速度控制系统的输 入端， 自耦变压器系统的输出端与控制器的输入 端相连， 控制器的输出端通过速度控制系统分别 与刹车电阻和检测运行轮相连。 本发明具有平稳 的自主行走控制方式， 可顺利通过新建管道穿跨 越， 能顺利实现上坡、 下坡， 可通过拖挂各种管道 内检测器 （弱磁检测节、 变径检测节） 实现对未投 产管道检测。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 11。

3、2145869 A 2020.12.29 CN 112145869 A 1.一种高压、 大口径输气管道内检测器速度控制系统， 其特征在于： 该系统的发电机组 （1） 的输出端分别连接自耦变压器系统和速度控制系统的输入端， 自耦变压器系统的输出 端与控制器 （7） 的输入端相连， 控制器 （7） 的输出端通过速度控制系统分别与刹车电阻 （8） 和检测运行轮 （11） 相连； 自耦变压器系统由自耦变压器 （2） 和交直桥 （3） 组成， 自耦变压器 （2） 的输入端与发电 机组 （1） 输出端相连， 自耦变压器 （2） 输出端分别与多组交直桥 （3） 输入端相连， 多组交直桥 （3） 并联连接， 。

4、多组交直桥 （3） 输出端分别与多组控制器 （7） 的输入端对应连接； 速度控制系统包括继电器 （5） 、 中间继电器 （6） 和PLC （10） ， 发电机组 （1） 的输出端连接 继电器 （5） 的输入端， 继电器 （5） 与多组中间继电器 （6） 相连， 多组中间继电器 （6） 分别与多 组控制器 （7） 对应连接， 继电器 （5） 与PLC （10） 连接， PLC （10） 连接的电压传感器 （9） 设置在任 意一条自耦变压器系统与控制器 （7） 连接的电路上。 2.根据权利要求1所述的高压、 大口径输气管道内检测器速度控制系统， 其特征在于： 发电机组 （1） 为永磁发电机组。 权。

5、利要求书 1/1 页 2 CN 112145869 A 2 一种高压、 大口径输气管道内检测器速度控制系统 技术领域 0001 本发明属于长输油气管道内检测领域， 涉及一种高压、 大口径输气管道内检测器 速度控制系统。 背景技术 0002 输气管道运行压力高， 任何微小的管道泄漏、 破坏故障都将是灾难性的。 长输油气 管道内检测是利用检测器在管道内行走， 实时检测和记录管道的变形、 腐蚀等损伤情况， 是 目前国际上公认最精准、 高效的管道安全维护手段。 然而管道投产前由于管道内没有压力， 内检测器没有前进动力， 若在管道中采用压缩空气推动管道内检测器运行， 由于空气的可 压缩性会造成内检测器的。

6、运行极其不平稳， 无法获取稳定可靠的检测数据。 检测器牵引系 统的检测速度和平稳性是检测效率的决定因素。 但现有的检测器牵引系统爬坡能力差， 长 距离运行能力不足， 而且下坡速度很难实现稳定的控制。 发明内容 0003 发明目的： 本发明提出一种高压、 大口径输气管道内检测器速度控制系统， 其目的在于解决现有 的检测器牵引系统爬坡能力差， 长距离运行能力不足， 而且下坡速度很难实现稳定控制的 问题。 0004 技术方案： 一种高压、 大口径输气管道内检测器速度控制系统， 该系统的发电机组的输出端分别 连接自耦变压器系统和速度控制系统的输入端， 自耦变压器系统的输出端与控制器的输入 端相连， 控。

7、制器的输出端通过速度控制系统分别与刹车电阻和检测运行轮相连； 自耦变压器系统由自耦变压器和交直桥组成， 自耦变压器的输入端与发电机组输出端 相连， 自耦变压器输出端分别与多组交直桥输入端相连， 多组交直桥并联连接， 多组交直桥 输出端分别与多组控制器的输入端对应连接； 速度控制系统包括继电器、 中间继电器和PLC， 发电机组的输出端连接继电器的输入 端， 继电器与多组中间继电器相连， 多组中间继电器分别与多组控制器对应连接， 继电器与 PLC连接， PLC连接的电压传感器设置在任意一条自耦变压器系统与控制器连接的电路上。 0005 发电机组为永磁发电机组。 0006 有益效果： 本发明为一种能。

8、够在管道建设期对管道建设质量进行评价的管道内检测动力系统， 具 有平稳的自主行走控制方式， 可顺利通过新建管道穿跨越， 能顺利实现上坡、 下坡， 可通过 拖挂各种管道内检测器 （弱磁检测节、 变径检测节） 实现对未投产管道检测。 0007 本发明中永磁发电机作为动力转换系统， 为牵引系统提供初始动力产生220V电 压。 自耦变压器系统和速度控制系统使管道内检测动力系统有足够的牵引能力， 使管道内 检测动力系统具有30度上坡的爬坡能力， 同时保证牵引系统长距离运行的能力。 速度控制 说明书 1/4 页 3 CN 112145869 A 3 系统中的电压传感器和PLC通过控制继电器调节发电机组的输。

9、出功率， 保证系统运动连续 平稳、 速度快、 可靠性高、 运动效率高、 管道内平稳旋转。 0008 本发明适用于新建1219输气管道投产前管道检测方式。 附图说明 0009 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 本发明保护范围不仅局限 于以下内容的表述。 0010 图1为内检测器速度控制结构整体电路图； 图2为自耦变压器系统电路图； 图3为速度控制系统电路图； 图中标注： 1、 发电机组， 2、 自耦变压器， 3、 交直桥， 4、 电池组， 5、 继电器， 6、 中间继电器， 7、 控制器， 8、 刹车电阻， 9、 电压传感器， 10、 PLC， 10-1、 微处理器， 10-2、。

10、 电耦合器， 10-3、 发光 二极管， 10-4、 光敏三极管， 11、 检测运行轮。 具体实施方式 0011 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。 0012 为了实现管道内检测器在输气管道内的自源主动运行， 利用检测器内部的电器系 统， 发明了内检测器速度控制结构， 可以确保牵引系统拥有平稳运行速度且自主行走控制， 可顺利通过新建管道， 能顺利实现上坡、 下坡， 可通过拖挂各种管道内检测器 （弱磁检测节、 变径检测节） 实现对未投产管道检测， 为新建管道的安全运行提供参考依据。 0013 如图1所示， 一种高压、 大口径输气管道。

11、内检测器速度控制系统， 该系统的发电机 组1的输出端分别接入自耦变压器系统和速度控制系统的输入端， 自耦变压器系统的输出 端与控制器7的输入端相连， 控制器7的输出端通过速度控制系统分别与刹车电阻8和检测 运行轮11相连； 自耦变压器系统由自耦变压器2和交直桥3组成， 自耦变压器2输出端分别与多组交直 桥3输入端相连， 多组交直桥3并联连接(多组交直流桥相互并联连接将电机组1的交流电转 换成直流电)， 自耦变压器2的输入端与发电机组1输出端相连， 多组交直桥3输出端分别与 多个控制器7的输入端对应连接； 速度控制系统包括继电器5、 中间继电器6和PLC 10组成， 继电器5与多组中间继电器6 。

12、相连， 多组中间继电器6分别与多组控制器7对应连接， 控制器7通过中间继电器6分别与刹 车电阻8和检测运行轮11连接， 继电器5与PLC 10芯片连接， PLC 10连接的电压传感器9设置 在任意一条自耦变压器系统与控制器7连接的电路上。 0014 自耦变压器系统将发电机组1的交流电分为四组直流的电池组4， 电池组4在系统 平稳运行时， 相当于保持充电状态， 保证牵引系统长距离的续航能力， 当系统遇到障碍或上 坡过程中， 起到动力系统的能源补充作用， 保证系统具有足够的动力。 提供检测器在新管道 内运行的动力， 满足爬坡能力。 0015 四组交流桥3相互连接， 使得整流桥电路产生的谐波相互抵消。

13、。 这样该系统将220V 交流电压转化为48V直流电压， 实现电压转化对控制器7供电， 保证牵引系统低压安全的运 说明书 2/4 页 4 CN 112145869 A 4 行。 0016 发电机组1为永磁发电机组。 发电机组采用汽油机作为动力， 永磁发电机组作为动 力转换系统， 为牵引系统提供初始动力产生220V电压， 能够长久为系统供电， 保证系统具有 30度上坡的爬坡能力和长距离运行能力。 0017 交直桥3带有足够大的电感性负载， 因此交直桥3不出现电流断续。 交直桥3应用 时， 在其负载端接有平波电抗器, 故可将其负载视为恒流源。 0018 实施例1 如图1所示， 一种高压、 大口径输。

14、气管道内检测器速度控制系统， 该系统由发电机组1、 自耦变压器2、 四组交直桥3、 四组电池组4、 四组继电器5、 八组中间继电器6、 八组控制器7、 八组刹车电阻8、 八组检测运行轮11、 PLC 10和电压传感器9组成， 控制器7为48V控制器， 继 电器5为8V继电器。 0019 其中发电机组1的输出端分别接入自耦变压器2和继电器5的输入端， 自耦变压器2 输出端分别与四组交直桥3的输入端相连， 四组交直桥3输出端分别对应连接四组电池组4， 电池组4分别与八组控制器7相连， 其中四组控制器7为一排， 继电器5分别与八组中间继电 器6相连， 八组中间继电器6分别与八组控制器7对应相连， 八。

15、组控制器7通过中间继电器6分 别与对应连接八组刹车电阻8和八组检测运行轮11对应连接， 八组检测运行轮11形成两排 轮式结构。 0020 刹车电阻8通过控制运行轮11内部刹车片和轮鼓之间产生摩擦， 并在摩擦的过程 中将运行时的动能转变成热能而消耗， 进而起到刹车作用。 0021 如图2所示， 自耦变压器2输出端与交直桥3输入端相连组成自耦变压器系统。 该系 统输入端接入发电机组1， 输出端接入控制器7， 通过速度控制系统对控制器7进行控制， 进 而控制检测运行轮11的运行速度， 进而将发电机组1的交流电压调节成适合48V控制器7使 用的直流电压 （从图2a， b看出， 输入电流方向变化-交流、。

16、 输出电流方向无变化-直流） 。 本实 施例中设置4组 （图中含有四组交流桥3） 交流桥3组成整流桥电路， 四组交流桥3相互连接， 使得整流桥电路产生的谐波相互抵消。 这样该系统将220V交流电压转化为48V直流电压， 实 现电压转化对控制器7供电， 保证牵引系统低压安全的运行。 0022 速度控制系统主要包括继电器5和中间继电器6， 控制直流电机的输出功率。 如图3 所示， 由PLC 10进行智能控制， PLC 10设有微处理器10-1和光电耦合器10-2组成， 光电耦合 器10-2由整流桥、 并联的电阻、 发光二极管10-3和光敏三极管10-4组成， 其中发光二极管 10-3接入微处理器1。

17、0-1控制端， 并与光敏三极管10-4相串联。 PLC10通过外部开关分别接入 四组交流桥3。 0023 运行过程： 在牵引系统上坡过程中， 外部线路开关 （如图1中所示的开关） 闭合， 发电机组1持续对 系统供电， PCL 10内部光电耦合器10-1的发光二极管10-3点亮， 光敏三极10-4管饱和导 通。 该导通信号再传给微处理器10-1， 微处理器10-1认为该路有信号输入， 微处理器10-1控 制继电器5正常运行， 系统中的自耦变压器2和交流桥3将发电机1提供的交流电压变为适合 继电器使用的直流电压， 提供给控制器7， 进而驱动使运行轮11带动系统整体运行， 实现检 测器的爬坡。 00。

18、24 在牵引系统下坡过程中， 外部线路开关 （如图1中所示的开关） 断开， 光电耦合器 说明书 3/4 页 5 CN 112145869 A 5 10-1的发光二极管10-3熄灭， 光敏三极10-4管截止， 微处理器10-1认为没有信号， 微处理器 10-1控制继电器5暂停运行， 保护系统。 0025 当直流电机的输出功率超出一定范围， 速度控制系统中的电压传感器9和PLC 10 通过控制继电器5调节电机输出功率， 继电器5通过中间继电器6， 使控制器7与刹车电阻8连 接， 刹车电阻8限制检测运行轮11转动， 起到限制检测运行轮11运行速度的作用。 从而保证 系统运动连续平稳、 速度快、 可靠性高、 运动效率高、 管道内平稳旋转， 实现了高可靠性的电 刹车系统， 具有很好的下坡速度控制能力。 刹车系统组成由48V控制器7和刹车电阻8组成， 可以通过速度控制系统控制检测运行轮11， 完成检测器的减速及刹车功能。 说明书 4/4 页 6 CN 112145869 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 112145869 A 7 图2 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 112145869 A 8 。