[发明专利]一种机械式清管器速度控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在役天然气管道清管与缺陷检测及在建油管道试压排水过程，控制清管器及缺陷检测设备运行速度的机械式速度控制器。

背景技术

在对油气管道进行清管和检测过程中，一般法规要求清管设备运行速度为3.5～5m/s；管道内检测设备为了获得较佳的检测数据质量，要求设备的运行速度低于5m/s；电磁超声检测设备则要求其运行速度低于2m/s。清管器在通过管道上下坡段、弯曲段、积液积砂及结垢段时速度变化较大，需要控制清管设备及检测设备的运行速度，保证清管和管道检测的有效进行，但直接使用常规检测器和清管器不能够满足速度控制要求。

现有天然气管道清管器速度控制方式为：用小轮采集清管器运行速度；通过电控系统对信号处理；再通过电机来调整泄流阀的开启程度；以此控制清管器前后压差，调整清管器推动力，从而控制清管器运行速度。现有通过压差控制的电控方案控制滞后性明显，而且不能适应清管器阻力突变的情况。

天然气管道清管通常采用空气、氮气或者天然气来推动清管器。清管器在天然气管道弯曲段、下凹积液段、局部腐蚀段、积砂段及结垢段阻力迅速增加，运行速度减慢，清管器需要较高推动压力来克服上述局部部位增大的阻力，当清管器越过该部位，阻力迅速降低，但是清管器推动气体压力不能随之迅速降低，这必将导致清管器速度急剧增加，从而产生冲击，对清管器和管道造成伤害。另一方面，速度过大会造成与清管器并行的检测器对缺陷检测不准。

在建油气管道试压后排水过程中，需要用空气、氮气或者天然气推动清管器向前排水，由于管道下凹段到爬坡段阻力骤减，清管器速度会陡增。我国现有长输管道试压后扫水过程中，因为清管器速度过快而造成水柱冲击，引发了多次爆管事故。

综上所述，研究可靠的清管器速度控制器十分必要。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有清管器泄流阀式控制方式延时性过强的缺点；控制天然气管道进行清管和检测过程中及在建油气管道试压后排水过程中清管器运行速度，特提供一种机械式清管器速度控制器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种机械式清管器速度控制器，是由筒体、速度采集轮、皮带、皮带轮、弹簧、中心轴、连杆、质量块、转筒、定筒和摩擦块组成，其特征在于：筒体两端四个角分别设置4个支撑轮；两个速度采集轮对称设置在两边，用支撑杆安装到筒体前端，用弹簧将筒体前端和支撑杆相连接；速度采集轮上同轴安装皮带轮A，用皮带将其与中心轴端部的皮带轮B相连接；中心轴中段安装套筒，中心轴尾段安装定筒，定筒外套转筒；连杆A与连杆B的一端铰接到质量块上，另一端分别铰接到套筒、转筒上；连杆C一端连接到定筒端部的铰支座，另一端连接到摩擦块的铰支座；连杆D一端连接到筒体端部，另一端连接到摩擦块的铰支座。

本发明具有的有益效果是：（1）适应在役天然气管道清管器及缺陷检测设备的清管器速度控制，本速度控制器连接于清管器后端，靠清管器拖动其运行，不需要其他能量输入；（2）本控制器直接以清管器速度信号产生的摩擦阻力为控制输出，且控制力通过机械结构传递，无延时，能及时有效的适应速度的改变；（3）本控制器结构简单，无电器元件，安全可靠，运动部件均安装在筒体内，且质量块转速不高，运动部件不会受到管道内可能存在的液相、积砂、污垢等的影响；（4）能适应清管器阻力突变情况下的速度控制，本控制器产生的摩擦阻力与清管器运行速度的平方成正比，对速度突变敏感，特别是对在建油气管道试压排水过程中清管器速度的控制，可以有效防止因弥合水击引起的爆管事故；（5）能克服现有泄流阀控制式清管器速度控制器延迟性过大的缺点，因为一般情况下管道长度较大，管道内的空气、氮气或天然气体积较大，加之气体可压缩性很强，通过泄流阀控制时，管道推动压力难以及时降低，造成控制延迟。

附图说明

图1为本发明机械式清管器速度控制器结构简图。

图中：1.皮带轮A；2.速度采集轮；3.支撑杆；4.皮带；5.皮带轮B；6.中心轴；7.弹簧；8.支撑轮；9.筒体；10.套筒；11.连杆A；12.质量块；13.连杆B；14.转筒；15.定筒；16连杆C；17.连杆D；18.摩擦块。

图2为速度控制器主视图结构示意图。

图中：19.底板；20.支座A；21.筒体端部；22.后支架；23.筒体尾段；24.筒体中段；25筒体前端；26.挂钩A；27.前支架；28.挂钩B；29.皮带轮C；30.螺母；31.接头。

图3为图2局部放大视图Ⅰ。