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管道内机器人检测系统

发表日期:2007-04-06 摄影器材: 点击数: 投票数:
    天然气管道的管内检查、维护和修理,是实施管道完整性管理计划必不可少的组成部分。然而,很多老管网都存在一些使传统的管内检测装置无法通过的机械和运行上的"障碍"。一般来说,这些障碍包括:(1)弯曲半径小于1.0D的弯头(直角弯头);(2)弯曲半径接近零的斜接弯头;(3)变径阀;(4)管子直径的缩小/扩大超过50mm的管道;(5)分支连接的管道;(6)竖向通行的管子;(7)低流量或低压管道;(8)没有入口(圈闭)的管道。
  
    美国能源部和东北天然气协会日前资助了机器人管内检测系统的研发,使检测装置能够通过有障碍的、无法实施管内检测的输气和配气管道。
  
    RoboSca机器人是由Foster-Miller 公司和GE/P11 Pipeline Solutions公司在先前的研究基础上开发出来的,是新一代管道检测机器人的代表。这种机器人的研发采用了一种最新的结构设计概念。机器人由几个单独的功能块组成,像列车状的组合装置。它把两个基本的机械元件组合到一起,即用来前后推进的电动牵引车和重新配置的漏磁通量(MFL)检测传感器。因为要对管子的内壁和外壁腐蚀情况进行检测并描述其特征,所以选用无损检验技术的MFL 装置。机器人的动力是由锂离子电池提供的,MFL装置的检测数据则存放在功能块上,以便在完成检测之后将其取回。这种管道检测机器人的设计,是借助无线通讯系统或通过光纤系缆进行遥控的,可提供实时控制和视频观察的平台。
  
    其中的每个牵引车都由"三合一"组件组成:两个驱动元件、两个可卷曲的连杆和一个电子模块。每个"三合一"组件有三个电动轮子,以提供牵引力及对装置的控制。"三合一"组件的基本特征是其能自动适应管子尺寸的变化。装载的由电机驱动的四连杆组成的联动装置,可使每个"三合一"组件独立地调整轮距。这种运动是通过一种强制反馈回路进行控制的,而强制反馈回路又是根据在每个"三合一"组件的三个轮子上的负载变送器(测压传感器)而运作的。这种反馈回路可测量管壁对三个轮子中每个轮子所施加的力,之后,重新牵引或延伸联动装置,以便保持一种预设的压力水平。
  
    机器人控制平台设计的另一个主要特点,是卷曲的连接结构,它能够把每一个"三合一"组件与其相应的电子模块相连并施加一种卷曲力,以便在机器人进入和通过一个弯头或三通的管道分支时,对机器人助一臂之力。每个卷曲连接结构的设计都是要对电子模块或三合一组件的其中一个施加一种向下的作用力,从而为机器人创造一种能够向其本身方向卷曲的趋势,而这种力又称为"择优定向卷曲"。
  
    牵引车的操纵是利用旋转每个"三合一"组件上的驱动轮来完成,机器人即可顺着管壁在任何一个方向滚动前进。这种择优定向卷曲运动,能够借助旋转来近似调准机器人在管内的中心线位置,使其调定遇到的弯头方向。这种自动定位过程,使机器人可自动地做前俯后仰动作,以便进入和通过在管道内部的弯头或三通。

信息来源:石油经济技术研究中心编译 2005年8月31日

    摘自:

作者:东方之子

《管道内机器人检测系统》


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