一种适用于天然气管道的智能清管器

1.本发明涉及天然气管道清管装置技术领域，尤其涉及一种适用于天然气管道的智能清管器。


背景技术：

2.天然气水合物是在一定压力和温度条件下，天然气中的水与甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮气、二氧化碳及硫化氢等分子形成的笼型结晶状化合物，外观形似松散的冰或致密的雪的白色结晶体。
3.天然气水合物的堆积易造成输气管道的堵塞，因而会极大程度上影响管线运输。目前广泛采用注入热力学抑制剂(如甲醇、乙二醇)、动力抑制剂(khis)与阻聚剂(aas)，然而当水合物已经生成甚至大量堆积在管道内，这些添加剂的作用不明显。所以采用一种适用于天然气管道的智能清管器是非常有必要的。
4.目前，现有的用于天然气管道的清管器，通常如cn109772826a公开的一种专用于清除天然气管道水合物堵塞的清管器。该装置用于清除天然气管道中的水合物堵塞，且拥有自解堵功能。清管器包括摩擦系统、生石灰加热气体系统、安全系统、及备用动力装置。但是在使用过程中，并没有根据壁面水合物堵塞程度控制生石灰加热气体系统的释放程度，并不能实现更为精准的喷射控制。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种适用于天然气管道的智能清管器，通过切割系统对管道壁面水合物堵塞段进行初步的切割，通过摩擦促进水合物的分解，通过检测系统控制经生石灰加热的天然气的喷射量，通过输送系统保证密封条件并便于清管器向前运动，实现在天然气管道内自主检测水合物堵塞段并清理彻底的效果。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于天然气管道的智能清管器，包括依次连接的切割系统、检测系统和输送系统；所述的切割系统具有可转动清理水合物的清理头，所述的清理头紧贴管道内壁且与管道内壁接触面具有摩擦面；所述的输送系统包括水仓和生石灰仓，所述的水仓与生石灰仓管路连通，所述的水仓还管路连接有天然气进气口；所述的检测系统包括套筒，套筒一端与切割系统固定、另一端具有出气管，出气管与生石灰仓管路相连，出气管的出气口连接有喷嘴，所述的出气管的管腔内浮动设有橡胶隔膜，所述的套筒上设有带动橡胶隔膜浮动封堵出气管内气路的连杆机构，所述连杆机构上还设有与管壁接触的毛刷。
7.在上述方案中，切割系统对管道壁面水合物堵塞段进行初步的切割，通过摩擦促进水合物的分解；检测系统通过毛刷感受壁面受到不同的压力程度，从而精准控制经生石灰加热的天然气的喷射量，破坏水合物形成的条件，确保清理彻底；输送系统一方面保证筒体在管道内工作时的密封条件，另一方面筒体内流通着天然气，清管器通过管道内前后的
压差从而向前运动。
8.进一步的，所述的切割系统包括筒体，筒体内设有驱动电机和电池组，驱动电机输出端传动连接有动力杆，所述的清理头固定在动力杆外周面上，所述的动力杆外端设有防撞头。
9.优选的，所述的清理头上还设有调整清理头上摩擦面之间间距的变径弹簧。变径弹簧的设计，可便于清管器在经过管道弯头、三通等位置适应管径的变化。
10.进一步的，所述的检测系统包括至少两组清理头，相邻两组清理头之间沿动力杆径向截面投影成90
°
夹角，即清理头为十字形交叉固定。
11.进一步的，所述的套筒上设有纵向滑槽，套筒内设有推杆，推杆一端与橡胶隔膜固定、另一端固定有压缩弹簧，所述压缩弹簧弹性支撑在推杆与对应侧套筒的底面之间；所述的连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述的毛刷连接在第一连杆一端、第一连杆另一端则固定在套筒上，第二连杆一端与第一连杆铰接、另一端则滑动连接在纵向滑槽内，且该端部与推杆连接。当毛刷检测到管壁有水合物堆积，从而由于受到挤压带动第一连杆和第二连杆向中间压缩，进而带动第二连杆另一端在纵向滑槽向下滑动，从而带动套筒内的推杆带动管腔内的橡胶隔膜向下移动，管内携带大量热量且干燥的天然气则会从出气管中喷出，将热量传递到水合物堆积处，从而促进水合物的分解。
12.更进一步的，所述的套筒上对称设有两个纵向滑槽，所述的连杆机构也对应具有两套，且两套连杆机构的第二连杆位于对应纵向滑槽内的端部之间通过连接横杆连接，所述的推杆的远橡胶隔膜端与连接横杆连接，该端部与套筒同侧端内壁之间还通过压缩弹簧弹性相连。
13.优选的，所述的出气管径向截面三段式折线结构，第一段折线为进气口，第二段折线为由粗变细的变径管，第三段折线为出气口；所述的橡胶隔膜则浮动连接在第二段折线的变径位置处。
14.进一步的，所述的切割系统还包括电磁信号发射器。电磁信号发射器可便于定位筒体在管道工作时所处的位置，以电磁波信号的形式实时反馈给控制中心，使控制中心及时获知清管器的相关信息。
15.进一步的，所述的筒体外周面设有缓冲弹簧，缓冲弹簧上则固定有辅助滚轮。辅助滚轮和缓冲弹簧的结合设计，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，便于清管器在管内工作。
16.进一步的，所述的筒体外壁固定有皮碗，所述皮管与管道内径过盈配合；过盈量优选3％
‑
5％,皮碗作用是用于支持清管器体形与体重，同时边缘唇部起密封作用，同时筒体内设置了隔板，保证密封性。所述的筒内内设有隔板。
17.本发明的有益效果是，本发明提供的一种适用于天然气管道的智能清管器，结构设计合理，合理设计了切割系统、检测系统和输送系统，通过连杆机构与橡胶隔膜的设计，通过毛刷检测管壁不同程度的水合物堆积，通过不同程度的压力大小而控制输送系统中生石灰量的排放，将热量传递到水合物堆积处，从而促进水合物的分解实现在天然气管道内自主检测水合物堵塞段并清理彻底。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明最优实施例的结构示意图。
20.图2是本发明最优实施例中切割系统的结构示意图。
21.图3是本发明最优实施例中检测系统的结构示意图。
22.图4是本发明最优实施例中输送系统的结构示意图。
23.图中1、切割系统 11、清理头 12、动力杆 13、驱动电机 14、电池组 15、电磁信号发射器 16、变径弹簧 17、防撞头 2、检测系统 21、橡胶隔膜 22、出气管 23、喷嘴 241、第一连杆 242、第二连杆 25、毛刷 26、推杆 27、压缩弹簧 28、纵向滑槽 29、套筒 3、输送系统 31、天然气进气口 32、隔板 33、水仓 34、生石灰仓 35、皮碗 36、缓冲弹簧 37、辅助滚轮。
具体实施方式
24.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
25.如图1至图4所示的一种适用于天然气管道的智能清管器，是本发明最优实施例。包括依次连接的切割系统1、检测系统2、输送系统3。
26.切割系统1包括驱动电机13和电池组14。如图2所示，驱动电机13置于筒体内，电池组14通过导线与驱动电机13连接，进行供电，驱动电机13的输出端通过动力杆12与清理头11动力连接。防撞头17设在远离所述动力杆12的一侧端面上。转动设置在筒体前端的清理头11，所述清理头11紧贴管道内壁并设有摩擦面，两个清理头11呈十字形交叉固定。清理头11上设置变径弹簧16，便于清管器在经过管道弯头、三通等位置适应管径的变化。该清管器还包括电磁信号发射器15，便于定位筒体在管道工作时所处的位置，以电磁波信号的形式实时反馈给控制中心，使控制中心及时获知清管器的相关信息。
27.具体地，驱动电机13、电池组14、动力杆12为清理头11提供动力，使其旋转从而对管壁产生摩擦、削切等效应，对于附着于管壁上的水合物堆积物产生破坏，使其脱落分解，对于完全堵塞流通面积的水合物堵塞段，清理头11通过摩擦可以产生热量，通过削切破坏水合物结构，两者共同作用以此促进其分解。
28.检测系统2具体结构如图3所示。毛刷25设置在第一连杆241上。套筒29上附有纵向滑槽28，套筒29内有推杆26和压缩弹簧27，两者相连接；套筒29两边分别设置第一连杆241和第二连杆242，第一连杆241一端与毛刷相连接，另一端安装在套筒29的支座上并采用铰接；第二连杆242一端与第一连杆241铰接在一起，另一端安装在纵向滑槽28上。套筒29一端与切割系统1相连，另一端设置出气管22，并在出气管22的出气口连接有喷嘴23，对管壁上堆积的水合物喷吹天然气，起到更好的喷淋效果；出气管22的管腔内设置橡胶隔膜21，与推杆26连接。
29.具体地，毛刷25检测到管壁有水合物堆积，从而由于受到挤压带动第一连杆241向中间压缩，进而第一连杆241与第二连杆242之间的铰连接带动第二连杆242另一端在纵向滑槽28向下滑动，从而带动套筒29内的推杆26带动管腔内的橡胶隔膜21向下移动，管内携带大量热量且干燥的天然气则会从出气管22中喷出，将热量传递到水合物堆积处，从而促进水合物的分解。
30.更具体的，在实际设计中两套连杆机构的第二连杆242之间，可通过中间杆连接，
推杆26和压缩弹簧27的连接位置设置在中间杆上，即可实现向内挤压毛刷从而通过连杆机构带动橡胶隔膜21运动的过程。出气管径向截面三段式折线结构，第一段折线为进气口，第二段折线为由粗变细的变径管，第三段折线为出气口；所述的橡胶隔膜21则浮动连接在第二段折线的变径位置处，随推杆26的位移实现对进气口位置处的封堵和开放供气。
31.如图4所示，输送系统3包括生石灰仓34，一端与水仓33通过管线连接，另一端与检测系统2中的出气管22相连。天然气进气口31与水仓33相连，再通过生石灰仓34，最后进入出气管22。清管器后部通入的天然气通过天然气进气口31沿着管线进入水仓33，润湿后的天然气再通入生石灰仓34，生石灰吸收水分后放出大量热量。利用生石灰吸收水分释放出的热量，伴随着干燥的天然气通入管内。通过检测系统2检测到水合物堆积从而控制出气管向管壁喷射干燥的天然气，同时将热量传递给水合物堆积处，加快水合物的分解，同时干燥的天然气也防止水合物的二次生成。
32.具体的，筒体外壳安装辅助滚轮37和缓冲弹簧36，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，便于清管器在管内工作。筒体外壳还设置了皮碗35，与管道内径过盈配合，过盈量优选3％
‑
5％，皮碗35作用是用于支持清管器体形与体重，同时边缘唇部起密封作用，同时筒体内设置了隔板32，保证密封性。
33.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。