專利名稱：清管狀態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道監(jiān)測裝置，尤其是涉及一種用于管道清通中對清通狀 態(tài)進行監(jiān)測的裝置。
背景技術(shù)：
在進行煤氣、天然氣等的傳輸之前，需預(yù)先鋪設(shè)燃氣管道。為了確保燃氣 管道運行的安全性和高效性，對于燃氣管道在設(shè)計、施工、驗收等環(huán)節(jié)方面的 要求也很高。其中，鋼質(zhì)燃氣管道清管工序就是管道工程驗收的重要內(nèi)容之一。
在管道的建設(shè)過程中，由于地形、氣候以及施工手段不當?shù)仍蛟诠艿乐?留下了一些雜質(zhì)，如廢棄的焊條、碎石、鐵屑、泥沙、積水等。由于疏忽有時 甚至把較大的磚塊、施工時的工具以及飯盒筷子等都留在管中。如果不予以清 除，在以后燃氣的輸送過程中將成為阻力，造成燃氣輸送壓力的降低，特別是 在壓力較高的情況下容易造成管道的磨損，減低管道的使用壽命。因此，當燃 氣管道連接完成后，必須進行管道清通。
鋼質(zhì)燃氣管道內(nèi)雜質(zhì)清除一般采用的清管器有皮碗式和球式兩種，在壓縮 空氣的推動下，清管器沿著管道前進將雜質(zhì)清除。在實際操作過程中，由于管 道本身結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)類型、清管器材料等原因，清管器在管道中運行的阻尼不盡 相同，在一定的壓縮空氣壓力下，清管器運行速度也不同。特殊情況下，甚至 在空氣壓力提高到最大限值時仍然無法驅(qū)動清管器前進，造成卡堵現(xiàn)象。
卡堵原因多且復(fù)雜，給實際工程帶來很大的麻煩，不但影響施工進度，而 且還要浪費材料和人力。因此，在清管過程中應(yīng)該盡量避免發(fā)生卡堵。 一旦發(fā) 生卡堵應(yīng)盡快掌握卡堵的位置，并確定合理的解決方案。
目前，大多數(shù)清管工程中對于清管過程都沒有監(jiān)視，無法掌握清管器在管 道中的運行狀態(tài)，對于具有多個彎頭、三通等管件的管道， 一旦發(fā)生卡堵，也 很難判斷卡堵的位置，這不但提高施工成本，而且也延誤施工時間。
也有在清管器上安裝信號發(fā)射器，跟蹤清管器上發(fā)出的信號，監(jiān)測清管器 的運行情況；或者在欲清通管道沿途按一定距離，分別設(shè)置信號接收器，以掌 握清管器的運行狀態(tài)。這兩種方法均使用不方便。前者需要沿途跟蹤；后者需 設(shè)置多個接收器。而且，在實際清管工程中發(fā)射器的信號易受到干擾。
另外，清管效果的判斷也是一個重要問題。目前在實際操作中一般對所需 清管段清管2 3次，根據(jù)清出物，憑經(jīng)驗確定是否還需進一歩清管，主觀性強，且不太方便。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的清通裝置不能快速、準確地判 斷出清通過程中清管器的運行狀態(tài)和發(fā)生卡堵所在位置。
為達成上述目的，本發(fā)明提供了一種管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其包括
壓力變送器，用于測量清通過程中管道內(nèi)的空氣壓力；控制及處理單元， 所述控制及處理單元與所述壓力變送器連接，用于接收所述壓力變送器測得的 空氣壓力值；以及輸出單元，所述輸出單元與所述控制及處理單元相連接，用 于輸出空氣壓力測量值。
上述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其中所述控制及處理單元還包括存儲單 元，用于存儲該測得的空氣壓力值。
上述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其中所述輸出單元為顯示器，其所輸出的 空氣壓力測量值是顯示在該顯示器上的、由控制及處理單元生成的壓力曲線 圖。
上述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，還包括判斷單元，所述判斷單元與所述控 制及處理單元相連接，用于在所測得的壓力值超出壓力閾值時判斷為異常狀 態(tài)；以及報警器，所述報警器用于在判斷單元判斷為異常狀態(tài)時發(fā)出警報。
上述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其中所述報警器與控制及處理單元相連 接；或者與判斷單元相連接。
操作人員使用本發(fā)明的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置可以根據(jù)壓力變化曲線快 速快速判斷出清管器的運行狀態(tài)和卡堵發(fā)生位置，從而能及時處理卡堵，確保 清管過程的順利進行。
通過監(jiān)測裝置顯示和記錄的清通壓力，也能間接地判斷清管的效果。利用 這種方法對清管效果進行判斷，既可以避免主觀片面性，也方便操作人員的判 斷。
而且，在利用報警器的實施方式下，操作人員無需隨時關(guān)注清通過程，就 能及時發(fā)現(xiàn)卡堵等異常狀況，避免壓力過高致使管道受損。


圖1為本發(fā)明管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為應(yīng)用本發(fā)明管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置進行檢測的管道示意圖。
圖3為圖2所示管道第一次清通過程測得的壓力變化曲線圖。
圖4為圖2所示管道第二次清通過程測得的壓力變化曲線圖。
圖5為本發(fā)明管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 雌錢力《
如圖1所示，本發(fā)明是一種管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括壓力變送器IO， 該壓力變送器IO可安裝在待清通管道中放入清管器(未顯示)的進口 100處。
當清通工作開始后，空壓機送入壓縮空氣推動清管器沿管道向前運動，壓力變
送器IO開始測量管道清通過程中的壓力。
壓力變送器10與控制及處理單元20相連接，壓力變送器10測得的壓力 值輸送到控制及處理單元20中。控制及處理單元20對接收到的測量數(shù)據(jù)進行 處理并生成直觀的壓力曲線圖并輸出。該控制及處理單元還可包括存儲單元 21，用于將每次清通過程中測得的壓力值數(shù)據(jù)存儲起來，供以后的比較和判斷。
在本實施例中，該控制及處理單元20為可編程邏輯控制器，但也可以為 任何適當?shù)钠渌b置或設(shè)備，例如單片機、PC機或筆記本電腦等。
輸入輸出單元30與控制及處理單元20相連，用于將控制指令輸入到顯示 控制及處理單元20和顯示控制及處理單元20輸出的空氣壓力值曲線。在本實 施例中，該輸入輸出單元30是觸摸式顯示器，以便操作人員可以進行操作和 監(jiān)視。該輸入和輸出單元30也可以為任何適當?shù)钠渌b置或設(shè)備，例如鍵盤 和打印機等。
以下結(jié)合具體實例來說明本監(jiān)測裝置的監(jiān)測過程。
如圖2所示為某管線的示意圖，其中待清空段依次包括第一 45度彎頭1、 第二45度彎頭2、絕緣接頭3、第一90度彎頭4、第二90度彎頭5、第三90 度彎頭6、第四90度彎頭7和三通8。對該管線分別進行兩次清管，清管方向 如圖2中的箭頭所示，兩次清通壓力的變化曲線圖如圖3和圖4所示。圖3和 圖4中橫軸代表時間，單位為秒；縱軸代表壓力，單位為KPa。
從圖2的管線分別可知，在管線過橋穿越處有多個彎頭。對應(yīng)于圖3 (第 一次清管)可以清楚地看出對應(yīng)的壓力變化。清管壓力最高點壓力值為61.0kPa， 清管完成總時間約為17min。
圖3中，點①對應(yīng)于清管器行程所經(jīng)過的第一45度彎頭1;點②對應(yīng)于清 管器經(jīng)過的第二45度彎頭2;點③對應(yīng)于清管器經(jīng)過的絕緣接頭3;點④對應(yīng) 于清管器經(jīng)過的第一 90度彎頭4;點⑤對應(yīng)清管器經(jīng)過的第二 90度彎頭5; 點⑥對應(yīng)于清管器經(jīng)過的第三90度彎頭6;點⑦對應(yīng)于清管器經(jīng)過的第四90
度彎頭7;點⑧對應(yīng)于清管器經(jīng)過三通8處。
對應(yīng)于圖4(第二次清管)，清管壓力最高點壓力值為99.2kPa，清管完成 總時間約為19min。
類似的，圖4中，點①對應(yīng)于清管器行程所經(jīng)過的第一45度彎頭1;點②對應(yīng)于清管器經(jīng)過的第二 45度彎頭2;點③對應(yīng)于清管器經(jīng)過的絕緣接頭3;
點④對應(yīng)于清管器經(jīng)過的第一 90度彎頭4;點⑤對應(yīng)清管器經(jīng)過的第二 90度
彎頭5;點⑥對應(yīng)于清管器經(jīng)過的第三90度彎頭6;點⑦對應(yīng)于清管器經(jīng)過的
第四90度彎頭7。
對比圖3和圖4，可以看出在到達垂直彎頭上行段(點④)前的清通壓力
變化相近。但是在到達垂直彎頭上行段(點 )后，第二次清管中清通壓力上 升段明顯大于第一次的清通壓力。這表明，在第二次清管時，清管器運行到這
個垂直方向的90°彎頭時，遇到更大的阻尼，有輕微的卡堵現(xiàn)象。而且，在點 ⑤處也停留了較長的時間，管內(nèi)清通壓力上升比第一次清管時高約38.2kPa。
所以，在通過點⑤彎頭后，清管器在水平段運行速度很快(對應(yīng)的壓力下 降梯度很大)。清管器在高清通壓力下，很快通過點⑥和點⑦處(通過數(shù)據(jù)可 以看到有短暫壓力上升段)。在第二次清管中，沒有看到清管器在管段最后20m 處經(jīng)過三通的明顯壓力變化。
另外，在管線的前段，盡管沒有管件，但仍然存在清通壓力的明顯變化， 這是由于管線每間隔12m，就會有環(huán)形焊接縫(圖中未顯示)，該環(huán)形焊接縫 對清通壓力也會造成明顯的影響，尤其當環(huán)形焊縫明顯凸出時。但是通過環(huán)形 焊接縫與通過管件時的清通壓力變化形狀是不同的。
清管器遇到4形焊接縫時環(huán)形焊接縫凸出明顯，則阻尼較大，清管器受阻 停止，清通壓力上升至克服阻尼使清管器通過焊縫，隨后清通壓力迅速下降。 而清管器在通過45。彎頭時，盡管受到阻尼，但沒有完全停止，因此，清通壓 力有一個緩慢上升的過程。盡管清管器通過環(huán)形焊接縫與45°彎頭時清通壓力 波形不同，但是壓力波動幅度相當，這說明清管器通過環(huán)形焊接縫與45。彎頭 時的阻尼大小基本相同。
但是對于90。彎頭由于阻尼非常大，需要更大的清通壓力，才能驅(qū)動清管 器運行，而清通壓力的提高需要一定的時間，從而形成一個明顯的清通壓力緩 慢上升的過程。壓力波動幅度明顯大于45。彎頭。而清管器通過三通時的壓力 波動幅度介于90。彎頭與45°彎頭之間，見圖3。
通過上述實驗可以對于清管器運行過程中清通壓力的特性有了比較詳細 的了解。因此，通過對實際清管過程中清通壓力的檢測，就可以了解清管過程 的基本情況。
一般對于直管段，清管器運行中的清通壓力波動均勻，幅度不大。而遇到 管道焊接點、彎頭、三通等，清通壓力變化明顯。通過監(jiān)測清通壓力的變化情 況，可以判斷清通順利通過彎頭、三通等與否。
通過清管器運行中清通壓力的實時顯示和紀錄，不僅能判斷卡堵發(fā)生與 否，也可以分析判斷卡堵的位置。當清通壓力長時間處于峰值而不下降時，判
6斷出可能發(fā)生了卡堵，同時根據(jù)前面的壓力變化狀態(tài)，即發(fā)生過幾次壓力波動， 可以快速判斷出該卡堵發(fā)生的大致位置，從而能及時處理卡堵，確保清管過程 的順利進行。
利用本發(fā)明的監(jiān)測裝置也可以間接地判斷清管效果。清管過程中的清通壓 力與清管器類型、管道長度、管道中各類管件數(shù)量和類型、雜質(zhì)數(shù)量和類型等 有關(guān)。在其他因素不變的情況下，雜質(zhì)數(shù)量的多少會對清通壓力產(chǎn)生影響。雜 質(zhì)多，則清通壓力大，反之，則清通壓力小。因此，通過監(jiān)測裝置顯示和記錄 的清通壓力，也能間接地判斷清管的效果。利用這種方法對清管效果進行判斷， 既可以避免主觀片面性，也方便操作人員的判斷。
在上述實施例中，判斷是否發(fā)生卡堵是由人工進行的，即是通過操作人員 的觀察清通壓力是否長時間處于峰值而不下降來判斷卡堵的發(fā)生。這樣，就需 要操作人員保持及時觀察輸出的壓力曲線，使用不便。
為了便于使用，在本發(fā)明的另一實施例中，如圖5所示，在控制及處理單 元20中可連接一個判斷單元40，該判斷單元40對壓力測量值的變化進行判斷， 當該壓力測量值大于預(yù)定值時，認為卡堵發(fā)生，此時啟動與判斷單元40相連 的報警器50，發(fā)出警報，提醒操作人員卡堵發(fā)生。這樣操作人員無需隨時關(guān)注 清通過程，就能及時發(fā)現(xiàn)卡堵等異常狀況，避免壓力過高致使管道受損。
如圖6所示，該報警器50可以與控制及處理單元20相連，判斷單元40 判斷發(fā)生卡堵后，返回異常信號給控制及處理單元20，由控制及處理單元20 啟動報警器50，發(fā)出警報。
權(quán)利要求
1.一種管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括壓力變送器(10)，用于測量清通過程中管道內(nèi)的空氣壓力；控制及處理單元(20)，所述控制及處理單元(20)與所述壓力變送器(10)連接，用于接收并處理所述壓力變送器(10)測得的空氣壓力值；以及輸入輸出單元(30)，所述輸入輸出單元(30)與所述控制及處理單元(20)相連接，用于輸入操作指令和輸出空氣壓力測量值。
2. 如權(quán)利要求l所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述控制及 處理單元(20)還包括存儲單元(21)，用于存儲該測得的空氣壓力值。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述控 制及處理單元(20)為可編程邏輯控制器。 '
4. 如權(quán)利要求1或2所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述輸 入輸出單元(30)為觸摸式顯示器，其所輸出的空氣壓力測量值是顯示在該顯 示器上的、由控制及處理單元(20)生成的壓力曲線圖。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括 判斷單元(40)，所述判斷單元(40)與所述控制及處理單元(20)相連接， 用于在所測得的壓力值超出壓力閾值時判斷為異常狀態(tài)；以及報警器(50)，所述報警器(50)用于在判斷單元判斷為異常狀態(tài)時發(fā)出 警報。
6. 如權(quán)利要求5所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述報警器 (50)與控制及處理單元(20)相連接。
7. 如權(quán)利要求5所述的管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述報警器 (50)與判斷單元(40)相連接。
全文摘要
本發(fā)明是一種管道清通狀態(tài)監(jiān)測裝置，其包括壓力變送器，用于測量清通過程中管道內(nèi)的空氣壓力；控制及處理單元，所述控制及處理單元與所述壓力變送器連接，用于接收所述壓力變送器測得的空氣壓力值；以及輸出單元，所述輸出單元與所述控制及處理單元相連接，用于輸出空氣壓力測量值。操作人員可以根據(jù)輸出的空氣壓力變化監(jiān)測清管器運行狀態(tài)，一旦發(fā)生卡堵有助于判斷卡堵位置，從而能及時處理卡堵，確保清管過程的順利進行。通過監(jiān)測裝置顯示和記錄的空氣壓力，也能間接地判斷清管的效果。利用這種方法對清管效果進行判斷，既可以避免主觀片面性，也方便操作人員的判斷。
文檔編號F17D5/00GK101639158SQ200810041178
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者張樂珍, 海 王, 陶志鈞 申請人:上海煤氣第二管線工程有限公司