海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，包括牽引絞車(1)、回程絞車(2)、左導(dǎo)向滑輪(3)、右導(dǎo)向滑輪(4)和牽引控制系統(tǒng)；回程絞車(2)的纜繩繞過左導(dǎo)向滑輪(3)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的左端；牽引絞車(1)的纜繩繞過右導(dǎo)向滑輪(4)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的右端；牽引控制系統(tǒng)用于驅(qū)動控制牽引絞車(1)和回程絞車(2)動作，進而對內(nèi)檢測器(6)進行牽引動作。優(yōu)點為：(1)具有試驗設(shè)備簡單、成本低以及試驗過程方便快速的優(yōu)點；(2)可使回程絞車跟隨牽引絞車進行張力、加速度的預(yù)測控制，管道內(nèi)檢測儀小滑車的前后鋼絲繩張力協(xié)同控制而保持直線狀態(tài)，確保鋼絲繩不斷不松不碰管壁，提高試驗效果。
【專利說明】
海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于檢測儀牽引試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引 試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著海洋油田的深入開發(fā)，海底輸油管道越來越多。海底管道多深埋在海底沙土 中，受海洋環(huán)境等影響較大，有可能被海中漂浮物或船舶等撞擊而損壞，也可能因管道腐蝕 等原因造成穿孔和爆管等惡性事故，從而使海底管道發(fā)生泄漏，海底管道泄漏對海洋造成 嚴重污染，直接影響海洋產(chǎn)業(yè)和沿海居民生活，因此，海底管道的安全性成為影響海洋油氣 開發(fā)、安全正常生產(chǎn)的一個非常重要的問題，受到日益重視。為了保障海底管道的正常運 行，提高海洋油氣開發(fā)的安全性，需要對海底管道生命全過程各個部分進行定期檢測，準確 了解管道狀況，及早采取有力措施，避免管道事故的發(fā)生，為管道安全運行、維護和評價提 供科學(xué)依據(jù)。
[0003] 常用的海底管道檢測方法為管內(nèi)檢測方法，即：內(nèi)檢測儀在管道內(nèi)一邊隨輸送介 質(zhì)運動，一邊檢測采集管道缺陷信息并存儲，檢測完成后，通過計算機分析定位記錄的缺陷 信息，以掌握管道的狀態(tài)。
[0004]對于石油、天然氣輸送管道，常用的內(nèi)檢測方法有智能清管器(smartPig)、漏磁檢 測法、渦流檢測法、超聲波檢測技術(shù)、電磁波傳感檢測技術(shù)(EMAT)等。但是，上述檢測方法， 其檢測效果都受到速度效應(yīng)的影響，因此，為了提高管道內(nèi)檢測器的檢測精度，需要控制其 運移速度在合理范圍內(nèi)。
[0005] 在海底管道檢測儀研發(fā)完成后，如果直接進行現(xiàn)場試驗，具有現(xiàn)場試驗成本高以 及危險系數(shù)大的問題，易造成設(shè)備損壞。因此，海底管道內(nèi)檢測儀研制完成后，需要在陸地 管道內(nèi)進行模擬試驗，從而研究海底管道內(nèi)檢測儀性能。
[0006] 然而，現(xiàn)有的海底管道內(nèi)檢測儀試驗裝置，普遍具有以下不足:需要使用大量的設(shè) 備，具有試驗費用高、試驗周期長的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型提供一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系 統(tǒng)，可有效解決上述問題。
[0008] 本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 本實用新型提供一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，包括牽引絞車（1)、回程絞 車(2)、左導(dǎo)向滑輪(3)、右導(dǎo)向滑輪(4)和牽引控制系統(tǒng)；
[0010]其中，所述回程絞車(2)安裝于被檢測管道(5)的左側(cè)，所述回程絞車(2)到所述被 檢測管道(5)左端面之間固定安裝所述左導(dǎo)向滑輪(3)，并且，所述回程絞車（2)、所述左導(dǎo) 向滑輪(3)和所述被檢測管道(5)的軸線位于一條直線;所述牽引絞車（1)安裝于被檢測管 道(5)的右側(cè)，所述牽引絞車（1)到所述被檢測管道(5)右端面之間固定安裝所述右導(dǎo)向滑 輪(4)，并且，所述牽引絞車（1)、所述右導(dǎo)向滑輪(4)和所述被檢測管道(5)的軸線位于一條 直線；
[0011] 內(nèi)檢測器(6)位于被檢測管道(5)的管道內(nèi)部，所述回程絞車（2)的纜繩繞過所述 左導(dǎo)向滑輪(3)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的左端;所述牽引絞車（1)的纜繩繞過所述右導(dǎo)向滑 輪(4)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的右端；
[0012] 所述牽引控制系統(tǒng)用于驅(qū)動控制所述牽引絞車（1)和所述回程絞車(2)動作，進而 對所述內(nèi)檢測器(6)進行牽引動作。
[0013] 優(yōu)選的，所述牽引絞車（1)和所述回程絞車(2)均包括卷揚機、伺服驅(qū)動器、伺服電 機以及絞車附加裝置;所述伺服電機通過所述伺服驅(qū)動器與所述卷揚機聯(lián)動。
[0014] 優(yōu)選的，所述絞車附加裝置包括棘輪棘爪止定裝置、制動器、離合器以及壓繩器。
[0015] 優(yōu)選的，所述牽引控制系統(tǒng)包括操縱控制臺、驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和檢測系統(tǒng);所 述操縱控制臺分別與所述驅(qū)動系統(tǒng)、所述電源系統(tǒng)和所述檢測系統(tǒng)連接。
[0016] 優(yōu)選的，所述檢測系統(tǒng)包括：
[0017]牽引纜繩張力傳感器，用于檢測牽引纜繩的張力值；
[0018] 回程纜繩張力傳感器，用于檢測回程纜繩的張力值；
[0019] 牽引絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測牽引絞車出繩角度；
[0020] 回程絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測回程絞車出繩角度；
[0021] 牽引絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)(7)，用于檢測牽引絞車抱閘打開狀態(tài)；
[0022] 回程絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)，用于檢測回程絞車抱閘打開狀態(tài)；
[0023] 牽引絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)(8)，用于檢測牽引纜繩長度值；
[0024] 回程絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)，用于檢測回程纜繩長度值；
[0025] 回程停止位置光電開關(guān)(9)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于被檢測管道(5)的 左端，用于在回程時檢測停止位置；
[0026] 回程減速位置光電開關(guān)（10)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于回程停止位置光 電開關(guān)(9)的右端，用于在回程時檢測減速位置；
[0027] 牽引停止位置光電開關(guān)（11)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于被檢測管道(5)的 右端，用于在牽引過程時檢測停止位置；
[0028] 牽引減速位置光電開關(guān)（12)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于牽引停止位置光 電開關(guān)(11)的左端，用于在牽引過程時檢測減速位置；
[0029] 牽引絞車卷筒編碼器(13)，用于檢測內(nèi)檢測器(6)的位置。
[0030] 優(yōu)選的，所述驅(qū)動系統(tǒng)采用變頻驅(qū)動系統(tǒng)，包括整流器、逆變器、制動單元、制動電 阻以及直流母線；
[0031] 所述整流器的輸入端連接到直流母線，所述整流器的輸出端連接到所述逆變器的 輸入端，所述逆變器的輸出端連接到伺服電機；
[0032] 所述制動單元的一端并聯(lián)連接到直流母線，所述制動單元的另一端與所述制動電 阻連接。
[0033] 本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
[0034] (1)具有試驗設(shè)備簡單、成本低以及試驗過程方便快速的優(yōu)點；
[0035] (2)由于對回程絞車和牽引絞車的運行狀態(tài)進行全面檢測，因此，可使回程絞車跟 隨牽引絞車進行張力、加速度的預(yù)測控制，管道內(nèi)檢測儀小滑車的前后鋼絲繩張力協(xié)同控 制而保持直線狀態(tài)，確保鋼絲繩不斷不松不碰管壁，提高試驗效果。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2為本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引系統(tǒng)的控制功能框圖；
[0038] 圖3為本實用新型提供的集中操作臺的主視圖；
[0039] 圖4為本實用新型提供的集中操作臺的側(cè)視圖；
[0040] 圖5為本實用新型提供的集中操作臺的A面局部圖；
[0041 ]圖6為本實用新型提供的集中操作臺的B面局部圖；
[0042] 圖7為本實用新型提供的回程操作臺的側(cè)面圖；
[0043] 圖8為本實用新型提供的回程操作臺的A面局部圖；
[0044] 圖9為本實用新型提供的變頻驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖10為本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗控制模型圖；
[0046] 圖11為本實用新型提供的操作前準備工作流程圖；
[0047]圖12為本實用新型提供的主控操作界面圖；
[0048] 圖13為本實用新型提供的參數(shù)設(shè)置界面圖；
[0049] 圖14為本實用新型提供的返程操作流程示意圖；
[0050] 圖15為本實用新型提供的牽拉操作流程示意圖；
[0051] 圖16為本實用新型提供的參數(shù)曲線畫面示意圖。
【具體實施方式】
[0052] 為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施 例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0053]現(xiàn)有的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，主要存在以下問題：
[0054] (1)海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)存在著所需設(shè)備數(shù)量多、費用高、試驗周期長 等缺點。
[0055] (2)管道內(nèi)檢測器的小滑車的前后鋼絲繩張力協(xié)同控制困難，其前后鋼絲繩張力 不協(xié)同，會導(dǎo)致鋼絲繩纏繞的問題。
[0056] (3)牽引絞車與回程絞車同時作用在管道內(nèi)檢測器的小滑車上，兩絞車合成加速 度隨機變化時，難以確保鋼絲繩不斷不松不碰管壁的問題。
[0057] (4)回程絞車的張力、加速度無法追隨牽引絞車的張力和加速度隨機變化，無法滿 足管道內(nèi)檢測儀小滑車隨機運動狀態(tài)模擬管道內(nèi)工作流體作用的問題。
[0058] (5)管道內(nèi)檢測器小滑車磁力隨速度不同而變化波動很大，難以使牽引加速度符 合一定的函數(shù)關(guān)系。
[0059] (6)海底管道內(nèi)檢測儀試驗系統(tǒng)功能單一，不能進行多種類型工作流體的試驗分 析。
[0060] 本實用新型的創(chuàng)新點為：
[0061] (1)海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)可進行不同密度工作流質(zhì)的牽引試驗，在上 位計算機輸入管道內(nèi)不同工作流質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，即可行成與之相適應(yīng)的牽引函數(shù)關(guān)系，獲 得管道內(nèi)檢測儀在不同工作流質(zhì)中的試驗結(jié)果，本實用新型節(jié)省了試驗設(shè)備費、降低了試 驗時間。
[0062] (2)回程絞車跟隨牽引絞車進行張力、加速度的預(yù)測控制，管道內(nèi)檢測儀小滑車的 前后鋼絲繩張力協(xié)同控制而保持直線狀態(tài)。
[0063] (3)牽引絞車與回程絞車同時作用在檢測儀小滑車上，回程鋼絲繩比牽引鋼絲繩 要滯后，使合成的加速度隨機變化時確保鋼絲繩不斷不松不碰管壁。
[0064] (4)回程絞車的張力、加速度能追隨牽引絞車的張力和加速度隨機變化，牽引絞車 工作狀態(tài)根據(jù)管道內(nèi)檢測儀小滑車受工作流體作用而調(diào)節(jié)張力和加速度。
[0065] (5)回程絞車與牽引絞車協(xié)同控制，牽引張力和加速度按照摩擦原理函數(shù)關(guān)系補 償檢測儀小滑車磁力隨速度變化。
[0066] 因此，本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，可降低海底管道內(nèi)檢 測儀試驗系統(tǒng)的費用和復(fù)雜性，提高海底管道檢測儀試驗方法和技術(shù)水平，對海底管道進 行定期檢查和維修具有十分重要的工業(yè)價值，對填補我國海洋資源開發(fā)及海底管道檢測技 術(shù)上的空白具有重要意義。
[0067] 本實用新型海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗控制系統(tǒng)，為一種用于海底管道檢測儀在 管道內(nèi)進行試驗的一套牽引控制系統(tǒng)，牽引其在管道內(nèi)以工作流場狀態(tài)下爬行。在試驗管 道首尾兩端各設(shè)置一臺絞車，首端絞車為牽引絞車，尾端絞車為回程絞車。試驗時，牽引絞 車牽引檢測儀在管道內(nèi)爬行；回程絞車用于將牽引絞車鋼絲繩拉回管道尾端。牽引絞車拉 動鋼絲繩不僅僅拖曳檢測儀運動，而是根據(jù)管道內(nèi)工質(zhì)流動狀態(tài)模型算法來拉動檢測儀 的。
[0068] 該海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)可根據(jù)檢測儀試驗要求，設(shè)定牽引起始位置、 停止位置、加速距離、爬行速度、模擬工質(zhì)流動速度和壓力等參數(shù);可顯示并記錄牽引起始 位置、停止位置、加速距離、運行參數(shù)、牽引力等參數(shù)。
[0069] 如圖1所示，本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，包括牽引絞車1、 回程絞車2、左導(dǎo)向滑輪3、右導(dǎo)向滑輪4和牽引控制系統(tǒng)。
[0070] (一)牽引絞車1、回程絞車2、左導(dǎo)向滑輪3、右導(dǎo)向滑輪4
[0071] 牽引絞車1和回程絞車2均包括卷揚機、伺服驅(qū)動器、伺服電機以及絞車附加裝置； 伺服電機通過伺服驅(qū)動器與卷揚機聯(lián)動。絞車附加裝置包括棘輪棘爪止定裝置、制動器、離 合器以及壓繩器。
[0072]牽引絞車技術(shù)參數(shù)：
[0073]

[0074] 回程絞車技術(shù)參數(shù)：
[0075] ___
[0076] 回程絞車2安裝于被檢測管道5的左側(cè)，回程絞車2到被檢測管道5左端面之間固定 安裝左導(dǎo)向滑輪3,并且，回程絞車2、左導(dǎo)向滑輪3和被檢測管道5的軸線位于一條直線;牽 引絞車1安裝于被檢測管道5的右側(cè)，牽引絞車1到被檢測管道5右端面之間固定安裝右導(dǎo)向 滑輪4,并且，牽引絞車1、右導(dǎo)向滑輪4和被檢測管道5的軸線位于一條直線；
[0077] 內(nèi)檢測器6位于被檢測管道5的管道內(nèi)部，回程絞車2的纜繩繞過左導(dǎo)向滑輪3后， 固定到內(nèi)檢測器6的左端;牽引絞車1的纜繩繞過右導(dǎo)向滑輪4后，固定到內(nèi)檢測器6的右端。 [0078](二)牽引控制系統(tǒng)
[0079] 牽引控制系統(tǒng)用于驅(qū)動控制牽引絞車1和回程絞車2動作，進而對內(nèi)檢測器6進行 牽引動作。牽引控制系統(tǒng)包括操縱控制臺、驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和檢測系統(tǒng);操縱控制臺分 別與驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)連接。
[0080] 如圖2所示，為海底管道內(nèi)檢測儀牽引系統(tǒng)的控制功能框圖，該系統(tǒng)具備單動、手 動和聯(lián)動、自動牽引模式，在手動模式下，通過操作臺上的各種按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)手動操作牽 引系統(tǒng)。自動模式下，系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的起始位置、加速距離、運行速度、停止位置、減速 距離等參數(shù)自動進行牽引實驗，運行過程中出現(xiàn)故障自動停機。
[0081]①、手動和自動牽引模式
[0082]手動模式下，通過操作臺上的各種按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)手動操作牽引系統(tǒng)。自動模式 下，系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的起始位置、加速距離、運行速度、停止位置、減速距離等參數(shù)自動進 行牽引實驗，運行過程中出現(xiàn)故障自動停機。
[0083]②、絞車主/從同步
[0084] 在牽引和回程過程中必須保證鋼絲繩張緊，不允許出現(xiàn)松繩現(xiàn)象，否則將會出現(xiàn) 亂繩，嚴重時鋼絲繩會跑出卷筒，出現(xiàn)牽引事故，對試驗設(shè)備造成損壞。為避免以上問題出 現(xiàn)，系統(tǒng)通過PLC、變頻器實現(xiàn)牽引電機和回程電機主/從同步控制。
[0085] ③、試驗參數(shù)顯示、存儲和導(dǎo)出功能
[0086]該系統(tǒng)可以通過表格和曲線的方式實時顯示實驗過程中的參數(shù)，并將其保存到CF 卡中，實驗完成后可以將CF卡上的數(shù)據(jù)以EXCEL表格的形式導(dǎo)出到電腦上。
[0087]操縱控制臺可設(shè)置兩臺，分別為集中操作臺和回程操作臺，牽引絞車1和回程絞車 2由集中操作臺集中控制，所有條件均滿足后，可一鍵啟動進行自動牽引；也可通過回程操 作臺進行回程操作。
[0088] (2.1)集中操作臺
[0089] 如圖3-6所示，分別為集中操作臺的主視圖、側(cè)視圖、A面局部圖和B面局部圖；集中 操作臺上裝配西門子MP277觸摸屏、S7-300PLC、絞車操作用的按鈕指示燈等電氣元件，PLC 通過MPI總線連接MP277觸摸屏，PLC通過Profibus-DP總線與變頻器連接。
[0090] (2.2)回程操作臺
[0091] 回程操作臺設(shè)置在回程絞車旁，上面裝有回程操作所需的按鈕、指示燈等電器元 件。如圖7-8所示，分別為回程操作臺的側(cè)面圖以及A面局部圖。
[0092] (2.3)檢測系統(tǒng)
[0093]檢測系統(tǒng)包括：
[0094]牽引纜繩張力傳感器，用于檢測牽引纜繩的張力值；
[0095]回程纜繩張力傳感器，用于檢測回程纜繩的張力值；
[0096] 牽引絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測牽引絞車出繩角度；
[0097] 回程絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測回程絞車出繩角度；
[0098] 牽引絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)7,用于檢測牽引絞車抱閘打開狀態(tài)；
[0099] 回程絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)，用于檢測回程絞車抱閘打開狀態(tài)；
[0100]牽引絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)8,用于檢測牽引纜繩長度值；
[0101] 回程絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)，用于檢測回程纜繩長度值；
[0102] 回程停止位置光電開關(guān)9,安裝于被檢測管道5內(nèi)部且位于被檢測管道5的左端，用 于在回程時檢測停止位置；
[0103] 回程減速位置光電開關(guān)10,安裝于被檢測管道5內(nèi)部且位于回程停止位置光電開 關(guān)9的右端，用于在回程時檢測減速位置；
[0104] 牽引停止位置光電開關(guān)11，安裝于被檢測管道5內(nèi)部且位于被檢測管道5的右端， 用于在牽引過程時檢測停止位置；
[0105]牽引減速位置光電開關(guān)12,安裝于被檢測管道5內(nèi)部且位于牽引停止位置光電開 關(guān)11的左端，用于在牽引過程時檢測減速位置；
[0106] 牽引絞車卷筒編碼器13,用于檢測內(nèi)檢測器6的位置。
[0107] (2· 4)驅(qū)動系統(tǒng)
[0108] 驅(qū)動系統(tǒng)采用變頻驅(qū)動系統(tǒng)，如圖9所示，包括整流器、逆變器、制動單元、制動電 阻以及直流母線；
[0109] 整流器的輸入端連接到直流母線，整流器的輸出端連接到逆變器的輸入端，逆變 器的輸出端連接到伺服電機；
[0110] 制動單元的一端并聯(lián)連接到直流母線，制動單元的另一端與制動電阻連接。
[0111] 實際應(yīng)用中，整流器和逆變器組成變頻柜，變頻柜的核心是變頻器，采用西門子或 ABB帶中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交電壓源型變頻器，變頻器內(nèi)部具有電流反饋環(huán)節(jié)，起動性能 良好，反應(yīng)靈敏，根據(jù)負載大小能快速輸出相應(yīng)起動電流，對電網(wǎng)無沖擊，變頻器具有適應(yīng) 于電動機能力的短時過載功能及電源缺相、輸出缺相、電源過壓、過流、欠壓、接地、變頻器 過熱等保護功能。
[0112] 通過設(shè)置制動單元，當(dāng)電機進入再生發(fā)電狀態(tài)時，將電能回饋到逆變器，因而導(dǎo)致 直流母線電壓的升高。制動單元并聯(lián)連接到直流母線上并將直流母線電壓限制到可以接受 的水平。制動單元將制動能量送至外部制動電阻上并轉(zhuǎn)換成熱能。因此，當(dāng)絞車減速制動 時，通過制動電阻柜，將制動能量消耗掉。
[0113] 本實用新型的牽引試驗系統(tǒng)的最大牽引力為60kN，額定牽引力不小于40kN;牽引 速度在〇. 5m/s~4m/s，連續(xù)可調(diào)；工作載荷40kN時額定速度為4m/s ;在牽引速度從Om/s到 4m/s的牽引加速段距離不大于5m;牽引行程至少80m。
[0114] 本實用新型還提供一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗方法，包括以下步驟：
[0115] 步驟1，控制系統(tǒng)自檢后，自動調(diào)整內(nèi)檢測器6位置，使其處于被檢測管道5的左側(cè)；
[0116] 步驟2,當(dāng)控制系統(tǒng)接到使能命令后，控制系統(tǒng)根據(jù)管道內(nèi)工質(zhì)流動狀態(tài)模型算法 生成牽引函數(shù)關(guān)系，并基于牽引函數(shù)關(guān)系，對牽引絞車1和回程絞車2的收放纜繩速度和方 向進行調(diào)整，具體為:根據(jù)內(nèi)檢測器6小滑車受工作流體作用而調(diào)節(jié)牽引絞車1張力和加速 度，使牽引張力和加速度按照摩擦原理函數(shù)關(guān)系補償內(nèi)檢測器6小滑車磁力隨速度變化;同 時，使回程絞車2的張力和加速度追隨牽引絞車1的張力和加速度隨機變化，使牽引絞車1和 回程絞車2合成的加速度隨機變化時確保纜繩始終處于張緊狀態(tài)且不碰管壁，最終控制牽 引絞車1牽引內(nèi)檢測器6向管道右側(cè)運動，同時回程絞車2處于放纜狀態(tài)；
[0117] 在內(nèi)檢測器6向管道右側(cè)運行過程中，控制系統(tǒng)通過牽引減速位置光電開關(guān)12檢 測到內(nèi)檢測器6運行到牽引減速位置時，控制系統(tǒng)控制牽引絞車1和回程絞車2同時減速;當(dāng) 控制系統(tǒng)通過牽引停止位置光電開關(guān)11檢測到內(nèi)檢測器6運行到牽引停止位置時，控制系 統(tǒng)控制牽引絞車1和回程絞車2同時停止，牽引試驗過程結(jié)束；
[0118] 本步驟具體為:參考圖10,為海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗控制模型圖；
[0119]步驟2.1，設(shè)定回程絞車張力給定值，回程絞車張力給定值為常數(shù);設(shè)定牽引絞車 速度給定值，牽引絞車速度給定值為常數(shù)；
[0120]步驟2.2,實時檢測回程絞車線纜實際張力值；回程絞車線纜實際張力值作為第1 比較器的負向輸入，回程絞車張力給定值作為第1比較器的正向輸入，第1比較器對各輸入 進行運算后，第1比較器的輸出值輸入到第1回程PID，第1回程PID的輸出經(jīng)轉(zhuǎn)矩限幅后，一 方面，進一步經(jīng)過速度限幅后，作用于回程絞車變頻器，進而調(diào)整回程絞車電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn) 回程絞車線纜恒張力作用；
[0121] 另一方面，回程絞車經(jīng)轉(zhuǎn)矩限幅后的轉(zhuǎn)矩值作為正反饋，輸入到第2比較器，牽引 絞車速度給定值作為正反饋，輸入到第2比較器;牽引絞車線纜實際張力值作為負反饋輸入 到第2比較器;第2比較器對各輸入進行運算后，第2比較器的輸出值輸入到第1牽引PID，第1 牽引PID的輸出經(jīng)速度限幅后，作用于牽引絞車變頻器，進而調(diào)整牽引絞車電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn) 牽引絞車恒速運動。
[0122] 步驟3,進行下一次牽引試驗時，首先控制回程絞車2牽引內(nèi)檢測器6向管道左側(cè)運 動，同時牽引絞車1處于放纜狀態(tài)；
[0123] 在內(nèi)檢測器6向管道左側(cè)運行過程中，控制系統(tǒng)通過回程減速位置光電開關(guān)10檢 測到內(nèi)檢測器6運行到回程減速位置時，控制系統(tǒng)控制牽引絞車1和回程絞車2同時減速;當(dāng) 控制系統(tǒng)通過回程停止位置光電開關(guān)9檢測到內(nèi)檢測器6運行到回程停止位置時，控制系統(tǒng) 控制牽引絞車1和回程絞車2同時停止，然后返回步驟2進行牽引試驗過程。
[0124] 在牽引和回程過程中，必須保證鋼絲繩張緊，不允許出現(xiàn)松繩現(xiàn)象，否則將會出現(xiàn) 亂繩，嚴重時鋼絲繩會跑出卷筒，出現(xiàn)牽引事故，對試驗設(shè)備造成損壞。為避免以上問題出 現(xiàn)，系統(tǒng)通過PLC、變頻器實現(xiàn)牽引電機和回程電機的主/從同步控制。
[0125] 本實用新型提供的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)詳細工作過程為：
[0126] (1)、工作條件
[0127] 環(huán)境溫度：最高45°C，最低-15°C ;相對濕度:46 %~95 % ;無導(dǎo)電塵埃和破壞絕緣 介質(zhì)的氣體或蒸汽;無劇烈振動和沖擊；良好通風(fēng)條件。
[0128] (2)、現(xiàn)場安裝
[0129] ①、根據(jù)外形尺寸及地腳螺釘孔打好地基后可進行設(shè)備就位、找平、埋妥地腳螺 釘。水泥固化后可擰緊地腳螺釘以固定設(shè)備。
[0130]②、按圖接上電源線，輸出線。檢查進出線正確之后，應(yīng)檢查絕緣，用500V搖表在2M Ω以上方可送電，否則要檢查原因并消除之后，方可送電。檢查電機絕緣和電線連接性，轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)動靈活性，機械傳動機構(gòu)是否正常。
[0131] ③、以上均正常后，接通電源，并注意現(xiàn)場不能因電機轉(zhuǎn)動而傷害人和設(shè)備。觀察 電機運轉(zhuǎn)是否正常，包括電流大小，轉(zhuǎn)速高低，以及旋轉(zhuǎn)方向是否正確。
[0132] (3)、上電順序
[0133] ①、變頻柜:先檢查柜門上的電壓表顯示電壓是否正常，電壓正常后依次合上斷路 器 20?1、20?2、20?3、30?1、30?2、30?3、40?1、40?2、40?3。其中20?1為主機變頻器電源開關(guān)、 2QF2為主機電機風(fēng)機電源開關(guān)、2QF3為主機抱閘電源開關(guān)、3QF1為輔機變頻器電源開關(guān)、 3QF2為輔機電機風(fēng)機電源開關(guān)、3QF3為輔機抱閘電源開關(guān)、4QF1為控制電源總開關(guān)、4QF2為 變頻柜內(nèi)控制電源開關(guān)、4QF3為柜內(nèi)備用DC24V電源開關(guān)。
[0134] ②、操作臺：依次合上斷路器:7〇?1、7〇?2、7〇?3。其中7〇?1為操作臺內(nèi)總電源開關(guān)， 7QF2為PLC電源開關(guān)，7QF3為觸摸屏電源開關(guān)。
[0135] (3)、操作前的準備工作
[0136] 操作前準備工作流程如圖11所示。上電完畢后等待觸摸屏主畫面顯示正常，如圖 12所示，為主控操作界面圖，如圖13,為參數(shù)設(shè)置界面圖，屆時系統(tǒng)可能會發(fā)出報警聲，故障 指示燈會亮，報警是因為系統(tǒng)上電時通訊連接問題，可以點擊觸摸屏上的"消除報警聲按 鈕"，然后點擊圖12中的按鈕查看報警信息，確認后通過"故障復(fù)位"按鈕進行復(fù)位。
[0137] 確認無報警后，旋轉(zhuǎn)燈測試轉(zhuǎn)開關(guān)，確認所有指示燈點亮后，將所有的轉(zhuǎn)換開關(guān)均 打到中間位置。按下"集中操作選擇"按鈕等到"集中操作選擇"指示燈亮起后，操作"主機抱 閘打開"和"輔機抱閘打開"旋鈕，觀察圖12中主機畫面的(b)和(c)抱閘打開指示燈變?yōu)榫G 色，說明抱閘打開正常。
[0138] 然后到減速機與電機的連接處手動盤車，正反轉(zhuǎn)均正常方可啟動。觀察圖12中主 畫面上的（d)三個停止位置指示燈(A/B/C)是否為綠色，如果為綠色說明開關(guān)正常，再用物 體擋住光線若三個指示燈均變?yōu)榛疑f明正常。確認圖12中的（e)給定值設(shè)定好之后，在操 作臺上選擇"單動"，"手動"工作方式，然后進行收放纜操作，觀察圖13參數(shù)設(shè)置畫面中的檢 測器位置顯示和輔機繩長顯示是否有變化，有變化說明繩長檢測接近開關(guān)正常;并觀察絞 車是否有異常。
[0139] (4)、返程操作
[0140] 返程操作流程如圖14所示:首先確保絞車滿足啟動條件，周圍無人身安全隱患。旋 轉(zhuǎn)燈測試轉(zhuǎn)開關(guān)，確認所有指示燈點亮后，將所有轉(zhuǎn)換開關(guān)打到中間位置，按下"集中操作 按鈕"，"集中操作指示燈"點亮。選擇"單動"、"手動"操作方式，分別對主機和輔機放纜操 作，將主機鋼絲繩和輔機鋼絲繩分別固定在小滑車的兩端，然后單獨對輔機進行收纜操作 (需要有人在輔機端觀察確保輔機卷筒上鋼絲繩排列整齊，若不整齊需要將不整齊的鋼絲 繩放出，重新收纜)收緊鋼絲繩。
[0141 ]鋼絲繩收緊后，將所有選擇開關(guān)打到中間位置，選擇"聯(lián)動"、"自動"工作模式，確 認設(shè)定0.20(m/s)返回速度設(shè)定、75( % )輔機聯(lián)動收纜設(shè)定和20( % )輔機聯(lián)動放纜設(shè)定沒 問題后，按下"主機放纜"按鈕，開始將主絞車鋼絲繩牽回起始端。
[0142] 當(dāng)小滑車到達起始端后，將集中操作臺上的所有開關(guān)均打到中間位置，然后將手 動速度設(shè)置為:〇. 〇5(m/s)手動速度設(shè)定;按下觸摸屏上的禁止遠程操作后顯示允許遠程操 作。
[0143] 到本地操作臺上，按下閃爍的"本地操作選擇"后，"本地操作選擇"指示燈常亮，在 本地操作臺上選擇"聯(lián)動"、"手動"操作模式，按下主機放纜按鈕，將小滑車拉出后停止，然 后將所有選擇開關(guān)打到中間位置。
[0144] 在本地操作臺上選擇"單動"、"手動"操作模式，然后單獨對輔機進行放纜操作，當(dāng) 纜繩全松掉后解開卸扣，取出小滑車;將檢測器就位后，將主機和輔機的鋼絲繩分別固定在 檢測器的頭部和尾部;在本地操作臺上"單動"、"手動"操作模式下，按下主機收纜按鈕慢慢 將檢測器牽拉進入管道。
[0145] 當(dāng)輔機鋼絲繩收緊后，在本地操作臺上選擇"聯(lián)動"、"手動"操作模式，慢慢將檢測 器牽拉進入管道，當(dāng)檢測器尾部進入管道l〇cm左右后停止，將本地操作臺上的所有開關(guān)打 到中間位置。
[0146] (5)牽拉操作
[0147] 牽拉操作流程如圖15所示:完成返程操作最后一步后，再次確認牽拉停止位置處 的三個光電開關(guān)正常后，在集中操作臺上按下閃爍的"集中操作選擇"按鈕，"集中操作選 擇"按鈕指示燈常亮，確認圖12的2.00(m/s)牽拉速度設(shè)定和20(%)輔機聯(lián)動放纜設(shè)定正確 后;確認圖13參數(shù)設(shè)置畫面中自動牽拉停止位置輸入32.00(m)、有效牽拉停止位置后;確認 圖13中的檢測器位置顯示0.00(m)、檢測器當(dāng)前位置輸入0.00(m)、設(shè)置檢測器當(dāng)前位置、輔 機繩長顯示0.00(m)、輔機當(dāng)前繩長值輸入0.00(m)、設(shè)置輔機當(dāng)前繩長。
[0148] 在集中操作臺上選擇"聯(lián)動"、"自動"操作模式，按下主畫面中的開始記錄按鈕，記 錄指示燈?為綠色后，按下主畫面中的準備就緒按鈕，集中操作臺上的準備就緒指示燈常 亮，按下主機收纜按鈕后系統(tǒng)便開始按設(shè)定的速度自動牽拉到停止位置，在牽拉過程中出 現(xiàn)任何問題，按下急停按鈕后系統(tǒng)自動停止。
[0149] 到達牽拉停止位置后，按下主畫面中的停止記錄按鈕，記錄指示燈?為紅色停止 數(shù)據(jù)記錄。在集中操作臺上選擇"聯(lián)動"、"手動"操作模式，慢慢將檢測器拉出管道。
[0150] 當(dāng)檢測儀全部拉出管道后，在集中操作臺上選擇"單動"、"手動"操作模式，分別對 主機和輔機進行放纜操作，鋼絲繩完全松掉后拆下檢測器上的卸扣，準備進行返程操作，進 行下一次牽拉試驗。
[0151] (6)、觸摸屏畫面操作
[0152] 在主畫面上可以設(shè)定絞車運行速度，絞車電機參數(shù)也可以實時顯示，在趨勢畫面 可以以趨勢曲線的形式顯示電機參數(shù)和鋼絲繩拉力。在報警畫面可以查詢各種報警信息。 觸摸屏為電阻式，操作時采用指甲點觸更靈敏。
[0153] 點擊圖12、圖13中的（g)進入主畫面，點擊(f)進入?yún)?shù)曲線畫面如圖16所示，點擊 (h)進入?yún)?shù)設(shè)置畫面，點擊(a)進入報警記錄畫面。
[0154] (7)、報警處理
[0155] 變頻器的故障包括讀/寫故障（通訊故障）和變頻器本身的故障，該故障的消除需 要先通過變頻器操作面板上的"RESET"進行復(fù)位，然后在通過"故障復(fù)位"進行故障復(fù)位。對 于變頻器的故障代碼可以到變頻器說明書233-239頁查詢。關(guān)于報警信息的說明，對于正在 發(fā)生的報警，報警記錄中顯示的為紅色，消失的報警顯示白色。
[0156] 輔機聯(lián)動超速故障，該故障是輔機聯(lián)動時鋼絲繩沒有連接在一起或則鋼絲繩斷裂 等原因造成的輔機負載為零，發(fā)生的超速故障，可通過集中操作臺上的"故障復(fù)位"旋鈕進 行復(fù)位。
[0157] 主機/輔機抱閘打開故障，該故障是發(fā)出抱閘打開信號后，抱閘打開接近開關(guān)沒有 動作，可能的原因有抱閘損壞、抱閘電源跳閘或接近開關(guān)損壞，可以通過集中操作臺上的 "故障復(fù)位"旋鈕進行復(fù)位。
[0158] 對于主機/輔機收纜和放纜禁止不發(fā)出報警，僅限制收纜和放纜操作，是否禁止可 以在報警記錄中查詢?？梢酝ㄟ^參數(shù)設(shè)置畫面設(shè)置禁止有效或無效。
[0159] (8)、注意事項
[0160] ①、進行"聯(lián)動"操作前，必須確保主機與輔機的鋼絲繩連接在一起且牢固可靠，禁 止鋼絲繩沒有連接在一起進行聯(lián)動操作，否則輔機會出現(xiàn)飛車事故。
[0161 ]②、進行"聯(lián)動"操作前，必須確保主機和輔機的鋼絲繩處于張緊狀態(tài)，否則輔機鋼 絲繩會出現(xiàn)突然收緊發(fā)生抖動。
[0162] ③、在啟動絞車之前，必須確保主機和輔機卷筒上的鋼絲繩沒有亂繩現(xiàn)象。
[0163] ④、在操作過程中，本地操作臺和集中操作臺個需要一個人，監(jiān)視絞車運行狀態(tài)， 當(dāng)出現(xiàn)情況時按下"緊急停止"按鈕。
[0164] ⑤、在放纜時，需要有人監(jiān)視放出鋼絲繩的長度，不可以放出過多，否則容易出現(xiàn) 亂繩的現(xiàn)象，出現(xiàn)亂繩必須馬上停止，重新將纜繩排列整齊。
[0165] ⑥、每次牽拉前必須確認牽拉停止位置光電開關(guān)正常、繩長檢測接近開關(guān)正常。
[0166] ⑦、保證控制柜周圍空氣干燥，系統(tǒng)超過半月不工作，在此工作需上電一小時后再 進行操作。
[0167] (9)、使用和維護
[0168] ①、保證使用時不要超負荷運轉(zhuǎn)，要嚴格按照操作步驟和注意事項操作。
[0169] ②、定期進行維護保養(yǎng)，經(jīng)常檢查接線鼻子有無松動，塵埃太厚時應(yīng)及時清理，否 貝1J，可能使絕緣降低引起短路或"放炮"。
[0170] ③、更換元件時，應(yīng)核準元件參數(shù)，如耐壓、電流、尺寸等，接線時注意極性。
[0171]④、定期檢查傳感器連接是否牢固可靠。
[0172] ⑤、定期檢查系統(tǒng)接地是否可靠。
[0173] ⑥、定期檢查抱閘打開指示接近開關(guān)是否正常。
[0174]⑦、要保證系統(tǒng)各安全保護裝置工作正常，不得隨意拆除。
[0175]⑧、定期清掃系統(tǒng)控制柜，變頻柜的過濾網(wǎng)每月進行一次清理，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運 行。
[0176]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和 潤飾也應(yīng)視本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括牽引絞車（I)、回程絞車 (2)、左導(dǎo)向滑輪(3)、右導(dǎo)向滑輪(4)和牽引控制系統(tǒng)； 其中，所述回程絞車(2)安裝于被檢測管道(5)的左側(cè)，所述回程絞車(2)到所述被檢測 管道(5)左端面之間固定安裝所述左導(dǎo)向滑輪(3)，并且，所述回程絞車（2)、所述左導(dǎo)向滑 輪(3)和所述被檢測管道(5)的軸線位于一條直線;所述牽引絞車（1)安裝于被檢測管道(5) 的右側(cè)，所述牽引絞車（1)到所述被檢測管道(5)右端面之間固定安裝所述右導(dǎo)向滑輪(4)， 并且，所述牽引絞車(1)、所述右導(dǎo)向滑輪(4)和所述被檢測管道(5)的軸線位于一條直線； 內(nèi)檢測器(6)位于被檢測管道(5)的管道內(nèi)部，所述回程絞車（2)的纜繩繞過所述左導(dǎo) 向滑輪(3)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的左端;所述牽引絞車（1)的纜繩繞過所述右導(dǎo)向滑輪 (4)后，固定到內(nèi)檢測器(6)的右端； 所述牽引控制系統(tǒng)用于驅(qū)動控制所述牽引絞車（1)和所述回程絞車(2)動作，進而對所 述內(nèi)檢測器(6)進行牽引動作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引絞車 (1)和所述回程絞車(2)均包括卷揚機、伺服驅(qū)動器、伺服電機以及絞車附加裝置;所述伺服 電機通過所述伺服驅(qū)動器與所述卷揚機聯(lián)動。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述絞車附加 裝置包括棘輪棘爪止定裝置、制動器、離合器以及壓繩器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引控制 系統(tǒng)包括操縱控制臺、驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和檢測系統(tǒng);所述操縱控制臺分別與所述驅(qū)動系 統(tǒng)、所述電源系統(tǒng)和所述檢測系統(tǒng)連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測系統(tǒng) 包括： 牽引纜繩張力傳感器，用于檢測牽引纜繩的張力值； 回程纜繩張力傳感器，用于檢測回程纜繩的張力值； 牽引絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測牽引絞車出繩角度； 回程絞車出繩方向檢測編碼器，用于檢測回程絞車出繩角度； 牽引絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)(7)，用于檢測牽引絞車抱閘打開狀態(tài)； 回程絞車剎車閘脫開/抱閘檢測接近開關(guān)，用于檢測回程絞車抱閘打開狀態(tài)； 牽引絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)(8)，用于檢測牽引纜繩長度值； 回程絞車運行圈數(shù)檢測開關(guān)，用于檢測回程纜繩長度值； 回程停止位置光電開關(guān)(9)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于被檢測管道(5)的左端， 用于在回程時檢測停止位置； 回程減速位置光電開關(guān)（10)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于回程停止位置光電開 關(guān)(9)的右端，用于在回程時檢測減速位置； 牽引停止位置光電開關(guān)（11)，安裝于被檢測管道（5)內(nèi)部且位于被檢測管道(5)的右 端，用于在牽引過程時檢測停止位置； 牽引減速位置光電開關(guān)（12)，安裝于被檢測管道(5)內(nèi)部且位于牽引停止位置光電開 關(guān)(11)的左端，用于在牽引過程時檢測減速位置； 牽引絞車卷筒編碼器（13)，用于檢測內(nèi)檢測器(6)的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底管道內(nèi)檢測儀牽引試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng) 采用變頻驅(qū)動系統(tǒng)，包括整流器、逆變器、制動單元、制動電阻以及直流母線； 所述整流器的輸入端連接到直流母線，所述整流器的輸出端連接到所述逆變器的輸入 端，所述逆變器的輸出端連接到伺服電機； 所述制動單元的一端并聯(lián)連接到直流母線，所述制動單元的另一端與所述制動電阻連 接。
【文檔編號】F16L101/30GK205504342SQ201620245420
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】樊成
【申請人】上海阜有海洋科技有限公司