一種智能清管器的附屬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能清管器的附屬裝置，安裝在智能清管器的端部，具體包括安裝外殼、激光光源、攝像采集裝置、分光光學結構、中層板以及保護罩；其中，安裝外殼、中層板及保護罩通過法蘭同軸固定在智能清管器的前端，中層板上安裝有激光光源以及攝像采集裝置，安裝外殼內設置有分光光學結構，在保護罩上設置有快接插頭，通過快接插頭將激光光源以及攝像采集裝置與智能清管器相連接；分光光學結構，用于將激光光源發(fā)出的激光分光為環(huán)形光圈以照亮原油管道內壁；攝像采集裝置，用于采集原油管道內壁上的環(huán)形光圈并存儲。該智能清管器的附屬裝置可以在智能清管器完成自身檢測功能之外，提供對原油管道結蠟厚度的在線檢測。
【專利說明】一種智能清管器的附屬裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明關于原油管道結蠟厚度的在線檢測技術，特別是關于智能清管器的輔助設備，具體的講是一種智能清管器的附屬裝置。
【背景技術】
[0002]原油，尤其是重質原油，在輸送過程中經常會發(fā)生析蠟，在管道內壁形成蠟沉積(又稱管道結蠟)，結蠟問題是影響原油管道安全、經濟運行的一個重要因素，一直以來都是原油輸運中重點關注的問題之一。結蠟厚度是結蠟問題的核心，原油管道不同位置結蠟厚度的確定將影響維護原油管道安全運行的策略。
[0003]目前，一方面，對于原油管道結蠟厚度的獲得多根據壓降反算管道平均蠟層厚度，這種基于結蠟分布均勻假設的計算方法與管道結蠟實際情況有時相距甚遠，可能導致較大的計算誤差；另一方面，對原油管道結蠟厚度的檢測一般為離線檢測技術，無法實現對在役原油管道的連續(xù)檢測，離線檢測的結果只能給出原油管道的結蠟分布函數用于根據壓降預測實際管道的結蠟厚度分布，同樣無法反映真實管道的實際結蠟厚度分布。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現有技術存在的上述問題，針對上述原油管道結蠟厚度分布在線檢測技術應用的難點及不足之處，本發(fā)明提供了一種智能清管器的附屬裝置，該附屬裝置可以安裝在常見的智能清管器端部，用于檢測運行一段時間的原油管道內壁的結蠟厚度分布情況，通過智能清管器的自帶電源對放置于連接外殼內的激光光源及攝像采集裝置供電，該智能清管器的附屬裝置可以在智能清管器完成自身檢測功能之外，提供對原油管道結蠟厚度的在線檢測。可以隨清管器運動在線檢測原油管道結蠟厚度分布狀態(tài)，為管道維護提供參考依據。
[0005]本發(fā)明的目的是，提供了一種智能清管器的附屬裝置，所述的附屬裝置安裝在所述智能清管器的端部，且所述的附屬裝置與所述的智能清管器同軸；所述的附屬裝置具體包括安裝外殼、激光光源、攝像采集裝置、分光光學結構、中層板以及保護罩；其中，所述的安裝外殼、中層板及保護罩通過法蘭同軸固定在所述智能清管器的前端，所述中層板上安裝有激光光源以及攝像采集裝置，所述的安裝外殼內設置有分光光學結構，在所述保護罩上設置有快接插頭，通過所述的快接插頭將所述的激光光源以及所述的攝像采集裝置與所述的智能清管器相連接；所述的分光光學結構，用于將所述的激光光源發(fā)出的激光分光為環(huán)形光圈以照亮原油管道內壁；所述的攝像采集裝置，用于采集原油管道內壁上的環(huán)形光圈并存儲。
[0006]為保證智能清管器的附屬裝置的密封性，所述的安裝外殼、中層板以及保護罩三者之間設置有橡膠墊，且在所述保護罩的罩頂設有快接插頭。
[0007]所述的安裝外殼的頭部端面設置有采用透明鋼化玻璃制成的透光鏡。可以抵御清管過程中的管道壓力作用，其目的在于為激光通過照射原油管道內壁提供通道的同時保持清管器儀器倉的密封。
[0008]所述的分光光學結構包括分光鏡以及由第一反射鏡、第二反射鏡組成的反射鏡組。所述的第一反射鏡固定安裝于一第一固定座的斜面上，且所述第一反射鏡的軸線與所述激光光源的軸線重合，所述激光光源發(fā)射出的光束經所述第一反射鏡射向所述第二反射鏡的中心。
[0009]所述的第二反射鏡固定安裝于一第二固定座的斜面上，所述第二固定座貫穿于一固定環(huán)的通孔且可沿所述的通孔軸向移動。
[0010]所述的第一反射鏡固定安裝于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射鏡固定安裝于一第二固定座的45度的斜面上。
[0011]所述的固定環(huán)通過沿環(huán)向均勻分布的多個支撐桿與一安裝環(huán)的凸沿相連，所述安裝環(huán)的前端面通過連接短節(jié)與所述的安裝外殼相連接，后端面通過連接桿與所述中層板相連接，所述支撐桿的一端與所述固定環(huán)為螺紋連接，另一端通過螺紋與一調節(jié)母連接，所述調節(jié)母的凸臺端面抵在所述安裝環(huán)的凸沿的內弧面上。
[0012]優(yōu)選的，所述的分光鏡為錐面反射鏡或透鏡組。所述的錐面反射鏡的頂角在30度至60度之間，所述錐面反射鏡的底面膠結于所述透光鏡的中心。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于，提供了一種智能清管器的附屬裝置，包括安裝外殼、激光光源、攝像采集裝置、分光光學結構。通過智能清管器的自帶電源對放置于連接外殼內的激光光源及攝像采集裝置供電，該智能清管器的附屬裝置可以在智能清管器完成自身檢測功能之外，提供對原油管道結蠟厚度的在線檢測。一方面，該智能清管器結蠟檢測附屬裝置依附于現有清管器，在結構上可以保證其在原油管道的通過性，能夠實現對在役原油管道的在線檢測；另一方面，該智能清管器結蠟檢測附屬裝置可以給出在役原油管道內壁結蠟厚度分布狀態(tài)，彌補離線結蠟厚度檢測裝置在實施過程中的不足之處。
[0014]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明提供的智能清管器的附屬裝置的工作原理示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明提供的智能清管器的附屬裝置的結構示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明提供的智能清管器的附屬裝置的分光光學結構的示意圖。
[0019]附圖標記:
[0020]1-結蠟層
[0021]2-原油管道
[0022]3-附屬裝置
[0023]4-智能清管器
[0024]5-分光光學結構[0025]301-固定架
[0026]302-快接插頭
[0027]303-攝像采集裝置
[0028]304-保護罩
[0029]305-激光光源
[0030]306-中層板
[0031]307-安裝外殼
[0032]308 -第一反射鏡
[0033]309-第一固定座
[0034]310-安裝環(huán)
[0035]311-透光鏡
[0036]312-第二反射鏡
[0037]313-分光鏡
[0038]314-第二固定座
[0039]315-連接短節(jié)
[0040]316-連接桿
[0041]317-固定環(huán)
[0042]318-調節(jié)母
[0043]319-頂絲
[0044]320-支撐桿。
【具體實施方式】
[0045]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0046]要解決現有技術存在的上述技術問題，就需要一種對原油管道結蠟厚度進行在線檢測的技術，可以給出在役原油管道結蠟厚度的準確分布。影響原油管道結蠟厚度在線檢測技術應用的關鍵問題是需要一種可以搭載結蠟厚度的檢測技術并在原油管道內運動的載體，這種載體需要能與結蠟厚度檢測技術完美的結合，既不影響結蠟厚度檢測技術的實施，又不影響載體在原油管道內的自由運動。
[0047]基于此，本發(fā)明提供了一種智能清管器的附屬裝置，所述的附屬裝置安裝在所述智能清管器的端部，且所述的附屬裝置與所述的智能清管器同軸，用于檢測運行一段時間的原油管道內壁的結蠟厚度分布情況。圖1為原油管道結蠟厚度檢測的清管器的屬裝置工作原理示意圖，由圖1可知，I為結蠟層，2為原油管道，3為附屬裝置，4為智能清管器。附屬裝置3中的安裝外殼、中層板及保護罩通過法蘭同軸固定在智能清管器4的前端，且該附屬裝置與智能器同軸。在智能清管器工作時，該附屬裝置可隨其一起移動且不影響其固有性能。
[0048]圖2為本發(fā)明提供的智能清管器的附屬裝置的結構示意圖，由圖2可知，所述的附屬裝置具體包括安裝外殼307、激光光源305、攝像采集裝置303、分光光學結構5、中層板306以及保護罩304。通過智能清管器4的自帶電源對放置于連接外殼307內的激光光源305及攝像采集裝置303供電，該智能清管器的附屬裝置3可以在智能清管器完成自身檢測功能之外，提供對原油管道結蠟厚度的在線檢測。
[0049]其中，所述的安裝外殼307、中層板306及保護罩304通過法蘭同軸固定在所述智能清管器4的前端，所述中層板306上安裝有激光光源305以及攝像采集裝置303，所述的安裝外殼307內設置有分光光學結構5，在所述保護罩304上設置有快接插頭302，通過所述的快接插頭將所述的激光光源305以及所述的攝像采集裝置303與所述的智能清管器4相連接(圖1中未標出)。
[0050]在具體的實施方式中，所述激光光源可通過螺栓直接固定在中層板上，所述攝像采集裝置通過固定架301與中層板相連，且其位置前后可調。
[0051]所述的分光光學結構5，用于將所述的激光光源發(fā)出的激光分光為環(huán)形光圈以照
亮原油管道內壁。
[0052]所述的攝像采集裝置303，用于采集原油管道內壁上的環(huán)形光圈并存儲。
[0053]智能清管器的附屬裝置通過分光光學結構將激光光源發(fā)出的激光分光為環(huán)形光圈照亮原油管道內壁，利用攝像采集裝置拍攝原油管道內壁的環(huán)形光圈并存儲，結蠟厚度可以通過分析光圈直徑獲得。在智能清管器行進過程中，激光光源發(fā)出的集束激光通過分光光學結構后分散照亮原油管道內壁結蠟，攝像采集裝置記錄下不同位置的環(huán)狀反射光圈，通過圖像分析實現對原油管道內壁結蠟厚度分布狀態(tài)的檢測。
[0054]所述的附屬裝置通過連接外殼安裝在智能清管器前端，隨智能清管器在原油管道內前進，以測量不同位置的結蠟厚度。
[0055]為保證附屬裝置的密封性，所述的安裝外殼、中層板以及保護罩三者之間設置有橡膠墊。在所述保護罩的罩頂設有快接插頭，以便于將激光光源和攝像采集裝置與清管器電池倉電池相連。安裝外殼、中層板和保護罩三者通過法蘭依次疊加組裝。
[0056]所述的安裝外殼的頭部端面設置有采用透明鋼化玻璃制成的透光鏡311。在具體的實施方式中，所述透光鏡固定于安裝外殼頭部端面的凹槽內，且其采用透明鋼化玻璃結構，可以在保證附屬裝置承壓能力的同時實現激光的通過?？梢缘钟骞苓^程中的管道壓力作用，其目的在于為激光通過照射原油管道內壁提供通道的同時保持清管器儀器倉的密封。
[0057]為了防止光路干涉及縮小安裝外殼結構尺寸，激光光源305與攝像采集裝置303不共軸設計，攝像采集裝置的攝像頭位于附屬裝置的中軸線上。所述的分光光學結構包括分光鏡313以及由第一反射鏡308、第二反射鏡312組成的反射鏡組。激光光源發(fā)出的激光光束通過第一反射鏡與第二反射鏡改變光路，使得激光光路位于附屬裝置中軸線入射分光鏡。即激光經過反射鏡組偏折后沿智能清管器的中軸線入射到分光光學結構的分光鏡。借助反射鏡組的作用，本發(fā)明提供的激光光源305以及攝像采集裝置303可以不同軸放置，既避免了對光路的遮擋，又可以縮小整體裝置結構的體積。
[0058]其中，所述的第一反射鏡308固定安裝于一第一固定座309的斜面上，且所述第一反射鏡308的軸線與所述激光光源的軸線重合，所述激光光源發(fā)射出的光束經所述第一反射鏡射向所述第二反射鏡的中心。[0059]所述的第二反射鏡312固定安裝于一第二固定座314的斜面上，所述第二固定座314貫穿于一固定環(huán)的通孔且沿所述的通孔軸向移動。在具體的實施方式中，所述第二固定座314可通過旋緊頂絲319對第二固定座的位置進行固定。
[0060]在具體的實施方式中，所述的第一反射鏡固定安裝于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射鏡固定安裝于一第二固定座的45度的斜面上。第二固定座通過頂絲固定在固定環(huán)上且位置可調，調節(jié)第二固定座可保證第一反射鏡和第二反光鏡中心相對。
[0061]圖3為本發(fā)明提供的智能清管器的附屬裝置的分光光學結構的示意圖，由圖3可知，所述的固定環(huán)317通過沿環(huán)向均勻分布的多個(諸如四個)支撐桿320與一安裝環(huán)310的凸沿相連，所述安裝環(huán)的前端面通過連接短節(jié)315與所述的安裝外殼相連接，后端面通過連接桿316與所述中層板相連接，所述支撐桿的一端與所述固定環(huán)為螺紋連接，另一端通過螺紋與一調節(jié)母318連接，所述調節(jié)母的凸臺端面抵在所述安裝環(huán)的凸沿的內弧面上，而調節(jié)母的伸出端則貫穿安裝環(huán)凸沿上的通孔，通過調節(jié)調節(jié)母可確保第二固定座與安裝環(huán)同軸。
[0062]在具體的實施方式中，所述的分光鏡313可為錐面反射鏡。此外，在具體的實施方式中，錐面反射鏡、第二反射鏡以及攝像采集裝置的鏡頭三者均位于附屬裝置的中軸線上。當激光光束由第二反射鏡反射后射到錐面反射鏡頂端時，光路會發(fā)生如圖1所示的偏折，當偏折的光線照射到原油管道內壁時可以形成一個環(huán)形光圈，如果管道內壁沉積有石蠟，就會改變環(huán)形光圈的直徑，從而反映管道內壁結蠟厚度。
[0063]在具體的實施方式中，錐面反射鏡的分光光路原理如圖1所示，所述的錐面反射鏡的頂角在30度至60度之間，所述錐面反射鏡的底面膠結于所述透光鏡的中心。在實際的使用中，錐面反射鏡的頂角選取受錐面反射鏡的頂點與安裝外殼頭部端面距離、安裝外殼頭部端面有效尺寸、攝像采集裝置攝像頭與錐面鏡頂點距離等因素影響。
[0064]在本發(fā)明的其他實施方式中，所述的分光鏡還可為透鏡組。
[0065]本發(fā)明提供的一種智能清管器`的附屬裝置，其具體的使用方法如下:
[0066]1、設置常規(guī)智能清管器，智能清管器的儀器倉根據附屬裝置的需要在其頭部進行如圖1所示的改造。調節(jié)激光光源、攝像采集裝置及分光光學結構中兩個反射鏡的位置，確保由激光光源發(fā)射的激光光束中心位于錐面反射鏡的頂點。
[0067]2、通過電源線將快接插頭與電池倉連接，并將本發(fā)明的附屬裝置通過螺栓固定于智能清管器的前端。
[0068]3、打開激光光源及攝像采集裝置，激光光源發(fā)出的激光經過反射鏡組入射到錐面反射鏡頂端，偏折光線照亮原油管道內壁，形成一個環(huán)形光圈，攝像采集裝置對環(huán)形光圈進行拍攝儲存。整個附屬裝置隨智能清管器在原油管道內運動，完成整個檢測過程，攝像采集裝置記錄下整個檢測過程的環(huán)形光圈運動軌跡，智能清管器記錄下清管器行進軌跡。
[0069]4、通過現有技術中的相關軟件分析記錄下來的環(huán)形光圈運動軌跡，得到不同時刻
的環(huán)形光圈直徑d，根據公式~￥ (Cltl為管道內徑)得到該時刻清管器所處位置的管道內
壁結蠟厚度，利用清管器行進軌跡可以換算得到該時刻的實際位置，從而得到整個管道不同位置對應的結蠟厚度，即原油管道結蠟厚度分布。
[0070]本發(fā)明涉及原油管道結蠟厚度在線檢測技術，是一種能夠提供在原油管道內壁結蠟厚度分布狀態(tài)的檢測技術，可以為管道維護提供參考依據，也可以為管道運行參數與結蠟規(guī)律研究提供更為準確的數據，是一種對原油管道安全運行有著重要意義的檢測技術。包括安裝外殼、激光光源、攝像采集裝置、分光光學結構。通過智能清管器的自帶電源對放置于連接外殼內的激光光源及攝像采集裝置供電，該智能清管器的附屬裝置可以在智能清管器完成自身檢測功能之外，提供對原油管道結蠟厚度的在線檢測。一方面，該智能清管器結蠟檢測附屬裝置依附于現有清管器，在結構上可以保證其在原油管道的通過性，能夠實現對在役原油管道的在線檢測；另一方面，該智能清管器結蠟檢測附屬裝置可以給出在役原油管道內壁結蠟厚度分布狀態(tài)，彌補離線結蠟厚度檢測裝置在實施過程中的不足之處。
[0071]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一般計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random AccessMemory, RAM)等。
[0072]本領域技術人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種功能是通過硬件還是軟件來實現取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現所述的功能，但這種實現不應被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0073]本發(fā)明中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的附屬裝置安裝在所述智能清管器的端部，且所述的附屬裝置與所述的智能清管器同軸； 所述的附屬裝置具體包括安裝外殼、激光光源、攝像采集裝置、分光光學結構、中層板以及保護罩； 其中，所述的安裝外殼、中層板及保護罩通過法蘭同軸固定在所述智能清管器的前端，所述中層板上安裝有激光光源以及攝像采集裝置，所述的安裝外殼內設置有分光光學結構，在所述保護罩上設置有快接插頭，通過所述的快接插頭將所述的激光光源以及所述的攝像采集裝置與所述的智能清管器相連接； 所述的分光光學結構，用于將所述的激光光源發(fā)出的激光分光為環(huán)形光圈以照亮原油管道內壁； 所述的攝像采集裝置，用于采集原油管道內壁上的環(huán)形光圈并存儲。
2.根據權利要求1所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的安裝外殼、中層板以及保護罩三者之間設置有橡膠墊，且在所述保護罩的罩頂設有快接插頭。
3.根據權利要求1所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的安裝外殼的頭部端面設置有采用透明鋼化玻璃制成的透光鏡。
4.根據權利要求3所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的分光光學結構包括分光鏡以及由第一反射鏡、第二反射鏡組成的反射鏡組。
5.根據權利要求4所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的第一反射鏡固定安裝于一第一固定座的斜面上，且所述第一反射鏡的軸線與所述激光光源的軸線重合，所述激光光源發(fā)射出的光束經所述第一反射鏡射向所述第二反射鏡的中心。
6.根據權利要求4所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的第二反射鏡固定安裝于一第二固定座的斜面上，所述第二固定座貫穿于一固定環(huán)的通孔且可沿所述的通孔軸向移動。
7.根據權利要求5或6所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的第一反射鏡固定安裝于一第一固定座的45度的斜面上，所述的第二反射鏡固定安裝于一第二固定座的45度的斜面上。
8.根據權利要求7所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的固定環(huán)通過沿環(huán)向均勻分布的多個支撐桿與一安裝環(huán)的凸沿相連，所述安裝環(huán)的前端面通過連接短節(jié)與所述的安裝外殼相連接，后端面通過連接桿與所述中層板相連接，所述支撐桿的一端與所述固定環(huán)為螺紋連接，另一端通過螺紋與一調節(jié)母連接，所述調節(jié)母的凸臺端面抵在所述安裝環(huán)的凸沿的內弧面上。
9.根據權利要求4所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的分光鏡為錐面反射鏡或透鏡組。
10.根據權利要求9所述的智能清管器的附屬裝置，其特征是，所述的錐面反射鏡的頂角在30度至60度之間，所述錐面反射鏡的底面膠結于所述透光鏡的中心。
【文檔編號】G01B11/06GK103644853SQ201310689464
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】熊毅, 趙坤鵬, 宮敬, 于達 申請人:中國石油大學(北京)