本發(fā)明屬于管道作業(yè)技術領域，涉及一種帶有緊急啟動系統(tǒng)的涂膜清管器。

背景技術：

高含硫氣田管線易發(fā)生腐蝕，主要表現(xiàn)為均勻腐蝕、局部腐蝕和沖刷腐蝕等，在腐蝕監(jiān)測和控制不當的情況下可導致管線穿孔、刺漏失效甚至爆裂等后果。合理使用緩蝕劑是經濟有效的腐蝕控制方法。加注緩蝕劑通常有2種方法：第1種方法是使用雙球法進行緩蝕劑預膜，一個導向清管器，一個預膜清管器，兩個清管器一前一后在氣體的壓力下向前運動，中間注滿緩蝕劑，通過在管道內壁形成緩蝕劑膜達到防腐的目的；第2種方法是注入法，直接將緩蝕劑注入管道內，緩蝕劑隨氣體在管道內運動，與管壁接觸形成緩蝕劑膜。

上述2種方法應用廣泛，但是還存在一些不足，雙球法進行緩蝕劑預膜，緩蝕劑膜在管道內部分布不均，不能保障管道頂部有足夠的緩蝕劑量；注入法注入的緩蝕劑在重力作用下主要沉降在管道的底部，管道頂部也沒有得到有效保護?？梢姡枰俅伟l(fā)射一個清管器用來收集沉降在管道底部的緩蝕劑并對管壁進行二次噴涂。由于清管器速度直接影響緩蝕劑膜質量，所以需要控制清管器速度。

國內外發(fā)展了各種清管器速度控制方法。專利201020212832.7公開了一種可調速旁通閥，設計的旋轉式旁通轉閥主要由內閥體、外閥體和軸承等原件組成，內轉閥在電機的帶動下旋轉，通過控制內轉閥閥片與外轉閥泄流槽之間的相對位置控制可調速裝置的旁通面積，進而控制清管器前后壓差，實現(xiàn)清管器速度的控制；專利US6098231公開了一種可調速清管器，在清管器內有相互連接的微處理器和特殊設計的閥門，當微處理器檢測到清管器的速度沒有在預先設置好的范圍時，微處理器就會發(fā)出信號伸出或收縮液壓執(zhí)行機構，進而控制閥門的開度，增加或減少流過清管器的氣體量，微處理器由電池提供動力。專利US6190090公開了一種使用第一和第二閥蓋的清管器，每一個閥蓋都有幾個開孔并安裝在清管器前端，分檔器和控制裝置控制閥門的開度。專利US5208906公開了一種在內部有一系列旁通孔的清管器，可移動圓盤控制旁通孔大小，圓盤通常根據速度檢測器和控制裝置控制。

上述清管器速度控制裝置依賴于復雜的速度控制方法，裝置復雜，而且，一旦速度控制裝置失效，清管器旁通量過大，前后的壓差不足以推動其在管道內運行，又沒有緊急啟動系統(tǒng)就會導致清管器失效。

由此可見，發(fā)明一種可以控制速度、有緊急啟動系統(tǒng)、能夠收集沉降在管道底部的緩蝕劑并可進行二次噴涂的清管器具有重要的現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種帶有緊急啟動系統(tǒng)的涂膜清管器，以便更好的將沉積在管道底部的緩蝕劑收集并進行二次噴涂，確保在管道頂部有足夠的緩蝕劑量及緩蝕劑膜厚度，同時，保證緩蝕劑膜在管道內分布均勻，提高防腐效果。

本發(fā)明主要解決了以下幾個問題：

1、設計緊急啟動系統(tǒng)，保證清管器在速度控制裝置失效工況下恢復運行；

2、設計3套速度控制裝置，通過調節(jié)清管器旁通面積控制清管器運行速度；

3、設計緩蝕劑收集噴涂系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)將沉積在清管器底部的緩蝕劑收集并進行二次噴涂，增加管道頂部緩蝕劑量及緩蝕劑膜厚度；

4、設計壓力感應裝置，利用此裝置可以判斷清管器是否在管道內因旁通面積過大發(fā)生卡堵；

5、設計噴頭，從噴頭噴出的緩蝕劑分子粒徑小，不會堵塞噴頭且小粒徑緩蝕劑易在管道頂部成膜。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種帶有緊急啟動系統(tǒng)的涂膜清管器，包括管道1、彈性皮碗3、硬質皮碗4和筒形骨架21，所述清管器設置在管道1內，彈性皮碗3和硬質皮碗4環(huán)形安裝在筒形骨架21外側，其特征在于，所述清管器還包括緊急啟動系統(tǒng)7、速度控制裝置10、壓力感應裝置9和緩蝕劑收集噴涂系統(tǒng)。

進一步的，所述緊急啟動系統(tǒng)7包括控制單元71、導線72、電池組73、線圈74、可磁化鐵芯75、支柱76、永久性磁鐵77、擋流盤78、擋流盤腔室79，控制單元71、電池組73及線圈74通過導線72順序連接，控制單元71與壓力感應裝置9相連，可磁化鐵芯75上纏繞線圈74并由支柱76固定，擋流盤78頭部安裝有永久性磁鐵77并可在擋流盤腔室79中運動；

緊急啟動具體步驟為：

a、壓力感應裝置9檢測到作用在清管器尾部8的氣體壓力低于預先設定的最低壓力；

b、壓力感應裝置9將信號傳遞給控制單元71，控制單元71控制導線72與上電池組相連，上電池組給線圈74供電；

c、線圈74通過電流，可磁化鐵芯75產生磁性，靠近清管器尾部8的一側為S極，靠近清管器頭部20的一側為N極；

d、擋流盤78在重力和磁鐵斥力的作用下落入擋流盤腔室79底部，阻擋氣體經旁通流道11流出清管器；

e、清管器前后壓差逐漸增加直至清管器重新在管道中運行；

f、壓力感應裝置9檢測到作用在清管器尾部8的氣體壓力高于預先設定的最高壓力；

g、壓力感應裝置9將信號傳遞給控制單元71，控制單元71控制導線72與下電池組相連，下電池組給線圈74供電；

h、線圈74通過電流，可磁化鐵芯75產生磁性，靠近清管器尾部8的一側為N極，靠近清管器頭部20的一側為S極；

i、擋流盤78在磁鐵引力的作用下從擋流盤腔室79底部運動到頂部，允許氣體經旁通流道11流出清管器。

進一步的，從清管器尾部8向清管器頭部20看，所述線圈74順時針纏繞在可磁化鐵芯75上，所述永久性磁鐵77上端為S極、下端為N極，所述電池組73包括上下兩組電池，上電池組正極朝向清管器尾部8，下電池組正極朝向清管器頭部20。

進一步的，所述速度控制裝置10共有3套，包括第1套速度控制裝置、第2套速度控制裝置和第3套速度控制裝置，安裝在旁通流道11內，通過改變旁通面積控制清管器速度；

第1套速度控制裝置，包括可轉圓盤101、可轉桿102、固定銷103及繞桿彈簧104，可轉圓盤101安裝在可轉桿102頭部，繞桿彈簧104纏繞在可轉桿102上并通過2個固定銷103固定，其特征在于，所述可轉圓盤101可在旁通流道11內隨可轉桿102在氣體壓力和繞桿彈簧104的作用下轉動，可轉圓盤101材質為橡膠類彈性材質與旁通流道11過盈配合，過盈量根據具體要求調整；

第2套速度控制裝置，包括菱形框111、菱形框支柱112、彈簧固定銷113、泄流通道114及壓縮彈簧115，菱形框111由菱形框支柱112固定，壓縮彈簧115通過彈簧固定銷113安裝在菱形框111內，其特征在于，壓縮彈簧115在氣體壓力作用下帶動菱形框111向左右運動，調整泄流通道114面積大小，所述壓縮彈簧115的彈簧絲直徑可根據實際要求改變；

第3套速度控制裝置，包括泄流腔室121、固定磁鐵122、梯形壁123、第一滑道124、中心腔室125、移動磁鐵126、第二滑道127、第三滑道128及第四滑道129，4個滑道尾部均固定在固定磁鐵122上并穿過移動磁鐵126，移動磁鐵126和梯形壁123形成泄流腔室121，其特征在于，所述固定磁鐵122 N極向右、S極向左，移動磁鐵126 N極向左、S極向右，移動磁鐵126在磁鐵斥力的作用下位于梯形壁123尾部，在磁鐵斥力和氣體壓力的共同作用下可在4個滑道上運動，泄流腔室121的過流面積隨運動的移動磁鐵126改變，固定磁鐵122和移動磁鐵126的磁鐵強度大小可以根據不同要求進行替換。

進一步的，所述壓力感應裝置9包括定位銷90、壓力感應環(huán)91、傳動柱92、彈簧93、觸頭94、彈簧組95、固定柱96、限位塊97、傳動桿98和位移感應器99，所述壓力感應裝置9通過定位銷90固定在清管器內，壓力感應環(huán)91呈環(huán)形與傳動柱92相連，傳動柱92頭部安裝有觸頭94并由固定柱96固定，限位塊97將觸頭94限制在裝有位移感應器99的傳動桿98上。

進一步的，所述緩蝕劑收集噴涂系統(tǒng)包括氣體通孔2、進氣口6、進液口13、文丘里管14、渦流管15、液體通孔16、渦流通道17、氣體腔18和噴頭19，氣體通孔2及液體通孔16依次穿過硬質皮碗4和彈性皮碗3，進氣口6和進液口13與文丘里管14相連，文丘里管14、渦流管15、氣體腔18和噴頭19依次連接，渦流管15在渦流通道17內。

進一步的，所述噴頭19包括氣體通道190、后出液口191、積液出口192、第一擋板193、第二擋板194、前出液口195、噴氣流道196、封閉口197及敞開口198，前出液口195和后出液口191與積液出口192相連，第一擋板193和第二擋板194安裝在氣體流道190中，將粒徑大的緩蝕劑阻擋下來經出液口流出，避免堵塞噴頭，噴氣流道196與氣體流道190相連，在噴氣流道196上下兩側分別設置封閉口197及敞開口198，氣體可通過敞開口198噴向管壁。

進一步的，緩蝕劑收集噴涂具體步驟為：

a、氣體流經文丘里管14，在進氣口6和進液口13處形成低壓區(qū)；

b、管道上部的氣體和管道下部堆積的緩蝕劑液體分別從進氣口6和進液口13經文丘里管14進入渦流管15；

c、氣、緩蝕劑液體在渦流管15內混合形成渦流，緩蝕劑液體液化；

d、氣、液混合物渦流進入氣體腔18，大粒徑緩蝕劑液滴沉降；

e、從氣體腔18出來的氣、液混合物進入噴頭19，大粒徑緩蝕劑液滴在噴頭19內的第一擋板193和第二擋板194的作用下繼續(xù)沉降；

f、小粒徑緩蝕劑經敞開口198噴向管道內壁。

該發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明針對高含硫氣田集輸系統(tǒng)，通過設計一種帶有緊急啟動系統(tǒng)的涂膜清管器，對沉積在管道底部的緩蝕劑進行收集及二次噴涂，保證管道頂部緩蝕劑的數量及緩蝕劑膜的厚度，使緩蝕劑膜在管道內分布均勻，增加防腐效果。

（2）設計3套速度控制裝置，通過控制清管器旁通面積，調節(jié)清管器前后壓差，控制清管器在管道內的運行速度。

（3）發(fā)明緊急啟動系統(tǒng)，當清管器在速度控制裝置失效，清管器旁通面積過大，前后壓差不足以推動清管器在管道內運行時，緊急啟動系統(tǒng)工作使清管器恢復運行，避免清管器卡堵在管道內。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的剖面結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的右視圖。

圖3是本發(fā)明實施例中第1套速度控制裝置俯視圖。

圖4是本發(fā)明實施例中第1套速度控制裝置在氣體壓力作用下的俯視圖。

圖5是本發(fā)明實施例中第1套速度控制裝置結構示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例中第2套速度控制裝置結構示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例中第2套速度控制裝置在氣體壓力作用下的結構示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例中第3套速度控制裝置結構示意圖。

圖9是本發(fā)明實施例中第3套速度控制裝置在氣體壓力作用下的結構示意圖。

圖10是本發(fā)明實施例中第3套速度控制裝置右視圖。

圖11是本發(fā)明實施例中壓力感應器結構示意圖。

圖12是本發(fā)明實施例中壓力感應器效果圖。

圖13是本發(fā)明實施例中噴頭剖面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

如圖1、2所示，一種帶有緊急啟動系統(tǒng)的涂膜清管器，包括管道1、彈性皮碗3、硬質皮碗4和筒形骨架21，所述清管器設置在管道1內，彈性皮碗3和硬質皮碗4環(huán)形安裝在筒形骨架21外側，其特征在于，所述清管器還包括緊急啟動系統(tǒng)7、速度控制裝置10、壓力感應裝置9和緩蝕劑收集噴涂系統(tǒng)。

所述緊急啟動系統(tǒng)7，包括控制單元71、導線72、電池組73、線圈74、可磁化鐵芯75、支柱76、永久性磁鐵77、擋流盤78、擋流盤腔室79，控制單元71、電池組73及線圈74通過導線72順序連接，控制單元71與壓力感應裝置9相連，可磁化鐵芯75上纏繞線圈74并由支柱76固定，擋流盤78頭部安裝有永久性磁鐵77并可在擋流盤腔室79中運動；

緊急啟動具體步驟為：

a、壓力感應裝置9檢測到作用在清管器尾部8的氣體壓力低于預先設定的最低壓力；

b、壓力感應裝置9將信號傳遞給控制單元71，控制單元71控制導線72與上電池組相連，上電池組給線圈74供電；

c、線圈74通過電流，可磁化鐵芯75產生磁性，靠近清管器尾部8的一側為S極，靠近清管器頭部20的一側為N極；

d、擋流盤78在重力和磁鐵斥力的作用下落入擋流盤腔室79底部，阻擋氣體經旁通流道11流出清管器；

e、清管器前后壓差逐漸增加直至清管器重新在管道中運行；

f、壓力感應裝置9檢測到作用在清管器尾部8的氣體壓力高于預先設定的最高壓力；

g、壓力感應裝置9將信號傳遞給控制單元71，控制單元71控制導線72與下電池組相連，下電池組給線圈74供電；

h、線圈74通過電流，可磁化鐵芯75產生磁性，靠近清管器尾部8的一側為N極，靠近清管器頭部20的一側為S極；

i、擋流盤78在磁鐵引力的作用下從擋流盤腔室79底部運動到頂部，允許氣體經旁通流道11流出清管器。

從清管器尾部8向清管器頭部20看，所述線圈74順時針纏繞在可磁化鐵芯75上，所述永久性磁鐵77上端為S極、下端為N極，所述電池組73包括上下兩組電池，上電池組正極朝向清管器尾部8，下電池組正極朝向清管器頭部20。

所述緩蝕劑收集噴涂系統(tǒng)，包括氣體通孔2、進氣口6、進液口13、文丘里管14、渦流管15、液體通孔16、渦流通道17、氣體腔18和噴頭19，氣體通孔2及液體通孔16依次穿過硬質皮碗4和彈性皮碗3，進氣口6和進液口13與文丘里管14相連，文丘里管14、渦流管15、氣體腔18和噴頭19依次連接，渦流管15在渦流通道17內；

緩蝕劑收集噴涂具體步驟為：

a、氣體流經文丘里管14，在進氣口6和進液口13處形成低壓區(qū)；

b、管道上部的氣體和管道下部堆積的緩蝕劑液體分別從進氣口6和進液口13經文丘里管14進入渦流管15；

c、氣、緩蝕劑液體在渦流管15內混合形成渦流，緩蝕劑液體液化；

d、氣、液混合物渦流進入氣體腔18，大粒徑緩蝕劑液滴沉降；

e、從氣體腔18出來的氣、液混合物進入噴頭19，大粒徑緩蝕劑液滴在噴頭19內的第一擋板193和第二擋板194的作用下繼續(xù)沉降；

f、小粒徑緩蝕劑經敞開口198噴向管道內壁。

如圖3、4、5所示，第1套速度控制裝置，包括可轉圓盤101、可轉桿102、固定銷103及繞桿彈簧104，可轉圓盤101安裝在可轉桿102頭部，繞桿彈簧104纏繞在可轉桿102上并通過2個固定銷103固定，其特征在于，所述可轉圓盤101可在旁通流道11內隨可轉桿102在氣體壓力和繞桿彈簧104的作用下轉動，可轉圓盤101材質為橡膠類彈性材質與旁通流道11過盈配合，過盈量根據具體要求調整。

如圖6、7所示，第2套速度控制裝置，包括菱形框111、菱形框支柱112、彈簧固定銷113、泄流通道114及壓縮彈簧115，菱形框111由菱形框支柱112固定，壓縮彈簧115通過彈簧固定銷113安裝在菱形框111內，其特征在于，壓縮彈簧115在氣體壓力作用下帶動菱形框111向左右運動，調整泄流通道114面積大小，所述壓縮彈簧115的彈簧絲直徑可根據實際要求改變。

如圖8、9、10所示，第3套速度控制裝置，包括泄流腔室121、固定磁鐵122、梯形壁123、第一滑道124、中心腔室125、移動磁鐵126、第二滑道127、第三滑道128及第四滑道129，4個滑道尾部均固定在固定磁鐵122上并穿過移動磁鐵126，移動磁鐵126和梯形壁123形成泄流腔室121，其特征在于，所述固定磁鐵122 N極向右、S極向左，移動磁鐵126 N極向左、S極向右，移動磁鐵126在磁鐵斥力的作用下位于梯形壁123尾部，在磁鐵斥力和氣體壓力的共同作用下可在4個滑道上運動，泄流腔室121的過流面積隨運動的移動磁鐵126改變，固定磁鐵122和移動磁鐵126的磁鐵強度大小可以根據不同要求進行替換。

如圖11、12所示，壓力感應裝置9，包括定位銷90、壓力感應環(huán)91、傳動柱92、彈簧93、觸頭94、彈簧組95、固定柱96、限位塊97、傳動桿98和位移感應器99，所述壓力感應裝置9通過定位銷90固定在清管器內，壓力感應環(huán)91呈環(huán)形與傳動柱92相連，傳動柱92頭部安裝有觸頭94并由固定柱96固定，限位塊97將觸頭94限制在裝有位移感應器99的傳動桿98上。

如圖13所示，所述噴頭19，包括氣體通道190、后出液口191、積液出口192、第一擋板193、第二擋板194、前出液口195、噴氣流道196、封閉口197及敞開口198，前出液口195和后出液口191與積液出口192相連，第一擋板193和第二擋板194安裝在氣體流道190中，將粒徑大的緩蝕劑阻擋下來經出液口流出，避免堵塞噴頭，噴氣流道196與氣體流道190相連，在噴氣流道196上下兩側分別設置封閉口197及敞開口198，氣體可通過敞開口198噴向管壁。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也視為本發(fā)明的保護范圍。