用于油气管道对口的自动测量装置及系统的制作方法

1.本技术实施例涉及管道维修技术领域，特别涉及一种用于油气管道对口的自动测量装置及系统。


背景技术：

2.油气管道对口作业指在管道缺陷部分通过安装新管道将缺陷两端管口连接，实现管道连通，常在管道修复或管道改线中进行。
3.油气管道对口作业过程中需进行管道下料测量，使下料管道满足对口两端组对要求，进而使两端管道连通。相关技术中，管道下料测量多采用米尺测量进行模糊下料，再通过打磨切口方式实现下料管道与对口两端组对。
4.然而，采用人工测量的方式误差较大且耗费时力，影响作业效率。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种用于油气管道对口的自动测量装置及系统。所述技术方案如下：
6.一方面，本技术实施例提供了一种用于油气管道对口的自动测量装置及系统，所述装置包括：主支撑系统和辅助支撑系统，所述主支撑系统和所述辅助支撑系统之间通过中心定位支撑管相连；
7.所述辅助支撑系统用于将所述自动测量装置的后部固定在油气管道中，所述主支撑系统用于将所述自动测量装置的前部固定在管口；
8.所述主支撑系统上设置有第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器和第五激光器；
9.所述第一激光器和所述第三激光器相对设置，所述第二激光器与所述第四激光器相对设置，所述第一激光器与所述第三激光器之间的连线垂直于所述第二激光器与所述第四激光器之间的连线，且所述第五激光器设置在连线交点位置；
10.测量状态下，所述第一激光器、所述第二激光器、所述第三激光器和所述第四激光器与所述管口齐平，且所述第五激光器位于所述管口的中央。
11.在一种可能的设计中，所述辅助支撑系统包括四条支撑定位杆、辅助定位杆件套管、辅助杆定位标尺、辅助固定螺栓以及滑块；
12.所述支撑定位杆的一端与所述滑块相连，所述支撑定位杆的另一端用于与管壁接触，所述滑块用于在所述中心定位支撑管上滑动；
13.所述辅助杆定位标尺嵌套在所述辅助定位杆件套管内，所述辅助固定螺栓用于固定所述辅助杆定位标尺的伸出长度；
14.所述辅助定位杆件套管与所述支撑定位杆相连，所述辅助杆定位标尺与所述中心定位支撑管相连。
15.在一种可能的设计中，相邻两条所述支撑定位杆之间的夹角为90
°
，且测量状态
下，各个所述辅助杆定位标尺的伸出长度相同。
16.在一种可能的设计中，所述支撑定位杆的另一端设置有弹性垫片，所述支撑定位杆通过所述弹性垫片与管壁接触。
17.在一种可能的设计中，所述主支撑系统包括激光器定位卡具、激光器水平游标尺、径向定位游标尺、伸缩管套、径向固定螺栓、转动套管和转动固定螺栓；
18.所述激光器定位卡具用于固定激光器，且所述激光器定位卡具固定在所述激光器水平游标尺的一端；
19.所述径向定位游标尺嵌套在所述伸缩管套内，所述径向固定螺栓用于固定所述径向定位游标尺的伸出长度；
20.所述转动管套套接在所述中心定位支撑管上，用于调整所述主支撑系统的旋转角度，所述转动固定螺栓用于固定主支撑系统的旋转角度。
21.在一种可能的设计中，测量状态下，各个所述激光器水平游标尺与管壁接触，且各个所述径向定位游标尺的伸出长度相同。
22.在一种可能的设计中，所述主支撑系统还包括定位铅锤，且所述径向定位游标尺的外表面设置有垂直照准线；
23.所述定位铅锤的一端固定在所述中心定位支撑管上；
24.测量状态下，所述定位铅锤的铅直线与所述垂直照准线重叠，且所述第一激光器、所述第二激光器、所述第三激光器和所述第四激光器位于管道环向的水平和竖直方向。
25.在一种可能的设计中，测量状态下，所述第一激光器对应的激光器水平游标尺的数值为r1，所述第二激光器对应的激光器水平游标尺的数值为r2，所述第三激光器对应的激光器水平游标尺的数值为r3，所述第四激光器对应的激光器水平游标尺的数值为r4；
26.所述第五激光器对应的激光器水平游标尺的数值为(r1+r2+r3+r4)/4。
27.在一种可能的设计中，所述第一激光器、所述第二激光器、所述第三激光器、所述第四激光器和所述第五激光器为激光发射器；
28.或，
29.所述第一激光器、所述第二激光器、所述第三激光器、所述第四激光器和所述第五激光器为激光接收器。
30.另一方面，本技术实施例提供了一种用于油气管道对口的自动测量系统，该系统中包括第一自动测量装置和第二自动测量装置；
31.所述第一自动测量装置设置在第一管道对口，所述第一自动测量装置包括如上面方面所述的自动测量装置，且所述第一自动测量装置中的激光器为激光发射器；
32.所述第二自动测量装置设置在第二管道对口，所述第二自动测量装置包括如上面方面所述的自动测量装置，且所述第二自动测量装置中的激光器为激光接收器。
33.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
34.本技术实施例中提供的自动测量装置，通过主支撑系统与辅助支撑系统将多个激光器固定在管道端口及端口中央，进而通过激光器发射与接收激光束测量得到管道对口间距离及中心线倾角，相较于人工测量方式，本技术实施例提供的自动测量装置可自动测量下料管道所需尺寸，测量更为精准，且有助于提高作业效率。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的自动测量装置的结构示意图；
37.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的激光器组件的分布示意图；
38.图3示出了本技术另一个示例性实施例提供的自动测量装置的结构示意图；
39.图4是本技术一个示例性实施例示出的主支撑系统角度调整过程的示意图；
40.图5是本技术一个示例性实施例示出的自动测量系统的系统示意图。
41.附图标记分别表示：
42.1-第一激光器，2-激光器定位卡具，3-激光器水平游标尺，4-径向定位游标尺，5-伸缩套管，6-径向固定螺栓，7-定位铅锤，8-弹性垫片，9-支撑定位杆，10-辅助固定螺栓，11-辅助定位杆件套管，12-辅助杆定位标尺，13-滑块，14-中心定位支撑管，15-油气管道，16-第二激光器，17-第三激光器，18-转动套管，19-第五激光器，20-转动固定螺栓，21-垂直照准线，22-第四激光器。
具体实施方式
43.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
44.相关技术中，在油气管道对口作业中，进行下料管道测量时，通常采用米尺拖拉的方式进行四点测量，即通过人工方式测量管道对口间距离，根据测量结果进行模糊下料，在安装时，再通过打磨切口使模糊下料的管道满足管道对口需求，连通油气管道。然而人工测量的方式误差较大，且耗费时力较多，影响管道对口作业的作业效率。
45.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种用于油气管道对口的自动测量装置，该装置包括主支撑系统与辅支撑系统，并通过中心定位支撑管连接，从而使测量装置稳定的安装在管道端口，通过测量装置中激光器进行激光发射与接收，得到管道对口间距离以及角度，减小人工测量的误差，并避免人工测量所耗费的时力，提高作业效率。
46.请参考图1，其示出了本技术一个示例性实施例提供的用于油气管道对口的自动测量装置的结构示意图。该自动测量装置包括主支撑系统101与辅助支撑系统102，主支撑系统101与辅助支撑系统102通过中心定位支撑管14连接。
47.其中，自动测量装置的辅助支撑系统102用于将自动测量装置的后部固定在油气管道15中，主支撑系统101用于将自动测量装置的前部固定在油气管道15的管口。
48.本技术实施例中，主支撑系统101包括第一激光器1，第二激光器16，第三激光器17，第四激光器22以及第五激光器19。
49.在一种可能的设计中，第一激光器1与第三激光器17相对设置，第二激光器16与第四激光器22相对设置，且第一激光器1与第三激光器17之间的连线垂直于第二激光器16与第四激光器22的连线，第五激光器19设置在连线交点位置。
50.示意性的，如图2所示，第一激光器1与第三激光器17在竖直方向同一水平线上，第
二激光器16与第四激光器22在水平方向同一水平线上，两两间连线相互垂直，第五激光器19设置在连线交点处。
51.在一种可能的设计中，测量状态下，第一激光器1、第二激光器16、第三激光器17与第四激光器22与管口齐平，第五激光器19位于管口中央。
52.在一种应用场景下，使用图1所示的自动测量装置进行管道对口距离测量前，首先通过辅助支撑系统将自动测量装置的后部固定在管道中，再通过主支撑系统将自动测量装置的前部固定在管口，在测量时，将主支撑系统中的激光器进行调整，使第一激光器、第二激光器、第三激光器以及第四激光器位于管口并与管口齐平，且四个激光器分别位于管口竖直与水平方向，其中，第一激光器与第三激光器相对设置，第二激光器与第四激光器相对设置，通过激光的发射与接收，可测量得到管道对口间距离，第五激光器位于管道中央，通过激光的发射与接收，可测量得到中心线倾角，从而精准得到下料管道所需尺寸。
53.综上所述，本技术实施例中提供的自动测量装置，通过主支撑系统与辅助支撑系统将多个激光器固定在管道端口及端口中央，进而通过激光器发射与接收激光束测量得到管道对口间距离及中心线倾角，相较于人工测量方式，本技术实施例提供的自动测量装置可自动测量下料管道所需尺寸，测量更为精准，且有助于提高作业效率。
54.请参考图3，其示出了本技术另一个示例性实施例提供的自动测量装置的结构示意图。
55.如图3所示，辅助支撑系统包括四条支撑定位杆9、四条辅助定位杆件套管11，四条辅助杆定位标尺12，四个辅助固定螺栓10以及滑块13。
56.在一种可能的设计中，支撑定位杆9的一端与滑块13相连，另一端与管壁接触，当滑块13中心定位支撑管14上滑动时，带动四条支撑定位杆9移动，为防止支撑定位杆在管壁上滑动，在一种可能的设计中，支撑定位杆9的另一端安装有弹性垫片8，通过弹性垫片8与管壁接触，避免支撑定位杆松动。
57.可选的，为使辅助支撑系统稳固在管道中，相邻两条支撑定位杆9之间的夹角为90
°
，从而使辅助支撑系统中心位于管道中央。
58.在一种可能的设计中，辅助杆定位标尺12嵌套在辅助定位杆件套管11内，且辅助定位杆件套管11与支撑定位杆9相连，辅助杆定位标尺12与中心定位支撑管14相连，且辅助定位杆件套管11上设置有辅助固定螺栓10。
59.示意性的，如图3中结构所示，在固定辅助支撑系统时，可通过在中心定位支撑管14滑动滑块13，使支撑定位杆9移动，同时，辅助定位杆件套管11跟随移动，从而将辅助支撑系统稳定在管壁四个方向。
60.为使辅助支撑系统中心位于管道绝对中央，且使辅助支撑系统处于平衡状态，在一种可能的设计中，在测量状态下，辅助杆定位标尺12的伸出长度相同。即，在利用自动测量装置测量前，可通过调节辅助杆定位标尺12，使其数值相同，从而使四条辅助杆定位标尺12与中心定位支撑管14间角度相同，并且使四套辅助杆定位标尺12与辅助定位杆件套管11组合长度相同。
61.在一种可能的设计中，在调节辅助杆定位标尺12的数值后，可通过辅助固定螺栓固定辅助杆定位标尺12的伸出长度，避免在测量时，辅助杆定位标尺12松动，影响测量结果。
62.如图3所示，自动测量装置的主支撑系统包括激光器定位卡具2、激光器水平游标尺3、径向定位游标尺4、伸缩套管5、径向固定螺栓6、转动套管18以及转动固定螺栓20。
63.在一种可能的设计中，激光器定位卡具2用于固定激光器，通过将激光器推至激光器定位卡具2中，即可将激光器固定在某一位置上，且激光器定位卡具2固定在激光器水平游标尺3的一端，从而根据激光器水平游标尺3的数值确定激光器的水平位置。
64.在一种可能的设计中，径向定位游标尺4嵌套在伸缩套管5内，从而使径向定位游标尺4可调节，且在伸缩套管5上设置有径向固定螺栓6，通过固定径向固定螺栓6可固定径向定位游标尺4的伸出长度。
65.为使管道对口距离测量精准，在测量状态下，第一激光器1、第二激光器16、第三激光器17以及第四激光器22对应的激光器水平游标尺3与管壁接触。且为使中心线倾角测量准确，测量状态下，第五激光器19需位于管道中央，因此，在一种可能的设计中，各个径向定位游标尺4的伸出长度相同。
66.示意性的，如图3所示，径向定位游标尺4与激光器水平游标尺3相连接，在测量前，可通过调节伸缩套管5从而使激光器水平游标尺3紧贴管壁，从而使激光器定位卡具2紧贴在管壁，在调节伸缩套管5后，可调节径向定位游标尺4的数值使四套伸缩套管5与径向定位游标尺4组合的长度相同，确保第五激光器19位于管道中央。
67.在一种可能的设计中，转动套管18套接在中心定位支撑管14上，调整主支撑系统的旋转角度，进而调整管壁侧激光器的方向，且在转动套管18上还设置有转动固定螺栓20，可固定主支撑系统的转动角度。为提高调整紧贴管壁的四个激光器的方向的效率，在一种可能的设计中，主支撑系统还设置有定位铅锤7，且径向定位游标尺4的外表面设置有垂直照准线21，且定位铅锤7的一端固定在中心定位支撑管14上。
68.为使测量时，可以使两端测量装置的激光器易于处于相对位置，在一种可能的设计中，测量状态下，定位铅锤7的铅直线与四条垂直照准线21的其中一条重叠，且第一激光器1、第二激光器16、第三激光器17以及第四激光器22位于管道环向的水平和竖直方向。
69.示意性的，如图4所示，在调节管壁侧的四个激光器的方向时，可通过向右旋转转动套管18使其中垂直照准线21与定位铅锤7重叠，重叠后，即可固定转动固定螺栓20，锁紧转动套管18，从而固定主支撑系统的转动角度。
70.在一种可能的设计中，第五激光器19即位于管道中心的激光器的位置根据第一激光器1、第二激光器16、第三激光器17以及第四激光器22的位置确定。在固定好管壁侧的四个激光器后，记录第一激光器1对应的激光器水平游标尺3的数值为r1，第二激光器16对应的激光器水平游标尺3的数值为r2，第三激光器16对应的激光器水平游标尺3的数值为r3，第四激光器22对应的激光器水平游标尺3的数值为r4，最后可根据记录的r1、r2、r3以及r4的值确定在第五激光器19对应的激光器水平游标尺3的数值为(r1+r2+r3+r4)/4，进而固定第五激光器19的位置。
71.由于该自动测量装置用于测量管道对口间距离及角度，因此，在一种可能的设计中，本技术实施例中的第一激光器1、第二激光器16、第三激光器17、第四激光器22以及第五激光器19可为激光发射器，也可为激光接收器。相应的，自动测量装置可设置在发射端，也可设置在接收端。
72.在调节接收端自动测量装置的激光器位置时，需与发射端的自动测量装置的激光
器位置相对应。示意性的，可使接收端的自动测量装置中激光器对应的激光器水平游标尺3的数值与发射端自动测量装置中激光器水平游标尺3的数值相同，且接收端与发射端的径向定位游标尺4的数值也保持相同，从而使激光发射器与激光接收器相对应，进而测得管道对口间距离以及中心线倾角。
73.综上所述，本技术实施例中，在固定辅助支撑系统时可通过滑块以及辅助定位标尺的调整，平衡辅助主支撑系统，使辅助支撑系统稳定在管道中，且在固定自动测量装置中的主支撑系统时，可通过伸缩管套以及径向定位游标尺的调整，将主支撑系统中的激光器固定在管壁侧以及管道中心，并使主支撑系统稳定在管口，为精准测量提供保证。
74.且本技术实施例中自动测量装置还设置有垂直照准线以及定位铅锤，根据定位铅锤与垂直照准线的位置关系，可快速调整管壁侧激光器的方向，当二者重叠时，即可确定管壁侧激光器的方向，提高激光器方向的调整效率，并使发射端的激光器与接收端的激光器易于对应，操作简单且结果精准。
75.结合上述实施例示出的自动测量装置，施工人员采用上述测量装置测量管道对口尺寸距离及中心线倾角时，可包括如下步骤：
76.一、在发射端固定自动测量装置的辅助支撑系统，可包括如下步骤：
77.1、移动滑块使四套弹性垫片、支撑定位杆、辅助定位杆件套管以及辅助杆定位标尺移动，将其稳固在管道四个方向；
78.2、调节辅助定位杆件套管使辅助杆定位标尺的值稳定在同一数值；
79.3、固定辅助固定螺栓使辅助杆定位杆件套管固定，从而固定辅助支撑系统。
80.二、固定自动测量装置的主支撑系统，可包括如下步骤：
81.1、旋转转动套管使定位铅锤铅直线与四条垂直照准线其中一条重叠；
82.2、固定转动固定螺栓，使转动套管固定；
83.3、调节四套伸缩套管使激光器水平游标尺紧贴管道内壁；
84.4、调节四套径向定位游标尺使其数值相同；
85.5、固定径向固定螺栓；
86.6、将第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器以及第四激光发射器推至激光器定位卡具与管口齐平，并记录对应的激光器水平游标尺的数值；
87.7、调节第五激光发射器的激光器水平游标尺的数值，调节至其余激光水平游标尺数值之和的1/4大小。
88.三、固定接收端自动测量装置的辅助支撑系统，可包括如下步骤：
89.1、移动滑块使四套弹性垫片、支撑定位杆、辅助定位杆件套管以及辅助杆定位标尺移动，将其稳固在管道四个方向；
90.2、调节辅助定位杆件套管使辅助杆定位标尺的值稳定在同一数值；
91.3、固定辅助固定螺栓使辅助杆定位杆件套管固定，从而固定辅助支撑系统。
92.四、固定接收端自动测量装置的主支撑系统，可包括如下步骤：
93.1、旋转转动套管使第一激光接收器与第三激光接收器所在方向与第一激光发射器与第三激光发射器所在方向相同，第二激光接收器与第四激光接收器所在方向与第二激光发射器与第四激光发射器所在方向相同；
94.2、固定转动固定螺栓，使转动套管固定；
95.3、调节四套伸缩套管使激光器水平游标尺紧贴管道内壁；
96.4、调节四套径向定位游标尺使其数值相同；
97.5、固定径向固定螺栓；
98.6、调整第一激光接收器对应的激光水平游标尺数值与第一激光发射器对应的激光水平游标尺数值相同，使二者位置相对应，相应的，调整第二激光接收器与第二激光发射器位置相对应，第三激光接收器与第三激光发射器位置相对应第四激光接收器与第四激光发射器位置相对应，第五激光接收器与第五激光接收器位置相对应。
99.五、使激光发射器发射激光，激光接收器对应接收。
100.其中，根据第一激光接收器、第二激光接收器、第三激光接收器以及第四激光接收器的读数可确定管道对口间距离，根据第五激光机接收器的读数可确定中心线倾角，进而得到下料管道所需尺寸。
101.本技术实施例还提供了一种用于油气管道对口的自动测量系统，该系统中包括第一自动测量装置和第二自动测量装置；
102.第一自动测量装置设置在第一管道对口，第一自动测量装置包括如上述实施例所述的自动测量装置，且第一自动测量装置中的激光器为激光发射器；
103.第二自动测量装置设置在第二管道对口，第二自动测量装置包括如上面实施例所述的自动测量装置，且所述第二自动测量装置中的激光器为激光接收器。
104.示意性的，如图5所示，第一自动测量装置501设置在右侧管道端口，为自动测量系统的发射端，第二自动测量装置502设置在左侧管道端口，为自动测量系统的接收端。在进行测量时，第一自动测量装置501中第一激光器1发射激光，第二自动测量装置502中第一激光器1对应接收，第一自动测量装置501中第三激光器17发射激光，第二自动测量装置502中第三激光器17对应接收，第一自动测量装置501中第五激光器19发射激光，第二自动测量装置502中第五激光器19对应接收。除图5中所示外，第一自动测量装置501以及第二自动测量装置502还包括第二激光器与第四激光器进行激光发射与接收，最终根据第二自动测量装置502中激光器的读数得到下料管道所需尺寸。
105.以上所述仅为本技术的可选的实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。