一种管道凹陷深度测量装置及方法与流程

本发明涉及油气管道系统，尤其涉及一种管道凹陷深度测量装置及方法。

背景技术：

1、凹陷是因外力撞击或挤压造成管道表面曲率明显变化的局部弹塑性变形，是最常见管道缺陷之一。管道凹陷会影响管道的承压能力，同时随时间变化的载荷作用可能发生疲劳破坏；另外，变形量较大时还影响管道输量，阻止清管器的顺利通过，妨碍清管和内检测。通常基于深度准则开展凹陷适用性评价，从而制定维修计划。

2、因此，凹陷深度的精确测量对于评价结果的影响至关重要。由于凹陷通常是由外力撞击或岩石挤压所致，凹陷的形状不规则且常常伴随有椭圆变形。现有的管道凹陷测距装置在实际使用时，由于测距装置与管道凹陷处很难调节为水平状态，继而使得管道凹陷处的深度难以被精准测量，从而使得所测结果容易出现误差、不够精准的问题，且被测管道的管径大小不一，所测长度不等，使得工作人员所使用的测距装置具有一定的局限性，较为影响工作效率。

3、现有专利“cn201920716908.0-一种移动式管道凹陷深度测量仪”、“202110618243.1-一种凹陷参量和焊缝参量的测量仪器及方法”、“202022158566.0-一种凹陷深度测量卡尺”、“201930132755.0-管道外壁凹陷测量尺”、“201721798113.6-一种钢管表面凹陷检验装置”均提出了一种移动式手工操作测量的工具，通过配合使用伸缩尺(滑动组件)和固定尺对管道凹陷进行深度测量，该专利技术虽然使用方便，但测量尺与凹陷难以调平，且测量精度受固定尺长度及人工操作水平影响巨大。专利“202210969799.x-凹陷深度测量方法、装置、设备及存储介质”实际公开了一种基于已获取的凹陷变形云图的深度数据处理与计算方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种管道凹陷深度测量装置及方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种管道凹陷深度测量装置，包括：一对用于支撑管道的工作箱、一对支撑架、用于管道凹陷深度测量且为凹陷形貌的回归提供凹陷数据的激光测距传感器、用于支撑激光测距传感器的固定横杆、活动箱、一对用于支撑管道的固定限位座、一对用于支撑管道的活动限位座、多个用于旋转管道的调节轮以及多个便于管道旋转的活动轮，一对所述工作箱一一对应滑动安装在所述活动箱的两端，一对所述支撑架的底部一一对应安装在一对所述工作箱上，一对所述支撑架的顶部一一对应滑动安装在所述固定横杆的两端，一对所述固定限位座一一对应安装在一对所述工作箱上，一对所述活动限位座一一对应滑动安装在一对所述工作箱上，所述激光测距传感器滑动安装在所述固定横杆的底部，多个所述调节轮转动安装在所述固定限位座的一侧，多个所述活动轮转动安装在所述活动限位座的一侧。

3、采用本发明技术方案的有益效果是：集成了精密的激光测距传感器，同时采用可伸缩滑动式测距结构，能够对管道的不同位置的凹陷及凹陷区域的不同位置进行测距，且测点间距可调，测点密集，从而使得测量结果更为准确，数据可精确回归凹陷形貌，且便于最大深度的确定。采用多种可调节结构，使得装置整体在面对不同管径、不同长短的管道时均可对其进行处理，提高了装置整体的灵活性及测量的可重复性，且加快了工作人员的工作效率。能够快速调平和对中，测量重复性好，更精确，能够根据管道凹陷形貌进行细微调整，从而使得管道凹陷处与测距装置保持在同一水平线，便于快速找到凹陷中心且完成激光对中，这样可测得凹陷实际最大深度。调节轮以及活动轮的设置，使得管道可旋转调节，便于管道进行细微转动，能够根据管道凹陷形貌进行细微调整，从而使得管道凹陷处与测距装置保持在同一水平线，通过多组测试即可减少凹陷处深度误差，提高测距的准确度，从而对凹陷圆周扫描式测量，利于整体形貌回归，除了用于测量凹陷深度以外，还能够进行管道表面形貌扫描。

4、进一步地，所述固定限位座以及所述活动限位座均为l型结构，所述固定限位座以及所述活动限位座的一侧均设有圆弧面，固定限位座的圆弧面与活动限位座的圆弧面对应设置，固定限位座的圆弧面以及活动限位座的圆弧面上均安装有防滑层，多个所述调节轮转动安装在固定限位座的圆弧面的中部，且多个所述调节轮的一侧裸露在固定限位座的防滑层的外侧，多个所述活动轮转动安装在活动限位座的圆弧面的中部，且多个所述活动轮的一侧裸露在活动限位座的防滑层的外侧。

5、采用上述进一步技术方案的有益效果是：防滑层的设置，能够提高被放入的管道与固定限位座和活动限位座之间的摩擦力，从而防止管道出现滑动现象。

6、进一步地，所述固定限位座中设有一对第一支撑柱以及第一连接杆，所述活动限位座中设有一对第二支撑柱以及第二连接杆，一对所述第一支撑柱竖直安装在所述固定限位座中，所述第一连接杆的两端一一对应转动安装在一对所述第一支撑柱的顶部，多个所述调节轮固定安装在所述第一连接杆上，所述固定限位座的一侧设有驱动马达，所述驱动马达与所述第一连接杆连接；一对所述第二支撑柱竖直安装在所述活动限位座中，所述第二连接杆的两端一一对应转动安装在一对所述第二支撑柱的顶部，多个所述活动轮固定安装在所述第二连接杆上。

7、采用上述进一步技术方案的有益效果是：驱动马达、调节轮和活动轮的搭配工作，驱动马达的输出端能够带动调节轮转动，活动轮起到助力转动的效果，从而对管道进行细微转动，进而能够使得管道凹陷处与测距装置保持在同一水平线，通过多组测试即能够减少凹陷处深度误差，提高测距的准确度。

8、进一步地，一对所述活动限位座之间设有伸缩衔接杆，所述伸缩衔接杆的两端一一对应与一对所述活动限位座连接。

9、采用上述进一步技术方案的有益效果是：伸缩衔接杆的设置，能够保持一组活动限位座一并向前或者向后移动，从而提高了适用性。

10、进一步地，一对所述工作箱的顶部均开设有限位滑轨，所述活动限位座滑动安装在所述限位滑轨中，一对所述工作箱中的一个工作箱上设有传动杆、螺纹套筒、活动丝杆、开关按键以及伺服电机，所述开关按键与所述伺服电机连接，所述伺服电机于所述活动丝杆的一端连接，所述螺纹套筒通过螺纹安装在所述活动丝杆上，所述传动杆的两端一一对应与所述螺纹套筒以及一对所述活动限位座中的一个活动限位座连接。

11、采用上述进一步技术方案的有益效果是：伺服电机的输出端能够带动活动丝杆转动，并使其与螺纹套筒相啮合，啮合所产生的推进力通过传动杆带动活动限位座向前或者向后移动，从而使得固定限位座和活动限位座能够对不同粗细的管道进行快速调节适应。

12、进一步地，所述激光测距传感器连接有升降机构，所述激光测距传感器通过所述升降机构滑动安装在固定横杆的底部。

13、采用上述进一步技术方案的有益效果是：升降机构的设置，便于激光测距传感器的高度调节以及激光测距传感器相对于固定横杆的相对位置调节，使得装置整体在面对不同管径、不同长短的管道时均可对其进行处理，提高了装置整体的灵活性，且加快了工作人员的工作效率。

14、进一步地，所述升降机构包括：固定板、伸缩套筒、调节旋钮以及限位滑块，所述激光测距传感器安装在所述固定板上，所述固定板的顶部连接有抽拉板，所述抽拉板滑动插在所述伸缩套筒的底部，所述限位滑块安装在所述伸缩套筒的顶部，所述限位滑块滑动安装在所述固定横杆的底部，所述调节旋钮通过螺纹安装在所述伸缩套筒上，所述调节旋钮的一端与所述抽拉板抵接。

15、采用上述进一步技术方案的有益效果是：激光测距传感器与固定板采用可拆卸式设计，当激光测距传感器出现损坏时，能够便于工作人员对其进行快速拆装检查。伸缩套筒、抽拉板和调节旋钮的搭配工作，能够便于工作人员对激光测距传感器的放置高度进行调节，限位滑块和固定横杆的搭配工作，采用滑动式连接，能够便于工作人员对激光测距传感器进行平行移动，从而使其能够对管道的不同位置进行快速测距。

16、进一步地，一对所述工作箱一一对应滑动套设在所述活动箱的两端，一对所述支撑架的顶部一一对应滑动插在所述固定横杆的两端，所述固定横杆上通过螺纹安装有一对固定旋钮，一对所述固定旋钮的一端一一对应与一对所述支撑架抵接，

17、或，一对所述工作箱一一对应滑动插在所述活动箱的两端，一对所述支撑架的顶部一一对应滑动套设在所述固定横杆的两端。

18、采用上述进一步技术方案的有益效果是：当工作人员需根据被测管道的不同大小进行快速调节时，工作箱、支撑架、活动箱和固定旋钮的搭配工作，工作人员在将工作箱从活动箱表面抽出适当距离时，支撑架也会从固定横杆的内部向外部移出，将其调节至与被测管道相近距离时，拧紧固定旋钮，即能够对固定横杆和支撑架进行固定，从而使得工作箱能够对不同长度的管道进行调节。

19、进一步地，所述支撑架的侧壁上设有防护板，一对所述支撑架中的一个支撑架上设有固定架以及记录板，所述记录板通过阻尼转轴与所述固定架的一端连接，所述固定架的另一端安装在一对所述支撑架中的一个支撑架上；一对所述工作箱的顶部分别设有工作槽，一对所述工作箱的底部分别设有一对防滑脚。

20、采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过设置可旋转记录板，方便工作人员实时记录，在测距结束后，可对所测数据进行分析处理，避免因遗忘而导致需重新测量。当工作人员需对测量结果进行记录时，固定架的设置，能够为记录板提供较为稳定的支撑性，且固定架与记录板相交处的阻尼转轴能够防止记录板在书写过程中出现旋转的问题，从而影响工作人员进行正常记录。防滑脚的设置，能够提高工作箱放置时的稳定性。

21、此外，本发明还提供了一种管道凹陷深度测量方法，基于上述任意一项所述的一种管道凹陷深度测量装置，管道凹陷深度测量方法包括：

22、s1、调整一对工作箱之间的间距以及调整一对固定限位座和一对活动限位座之间的间距，使得管道凹陷深度测量装置适应不同长度以及不同直径的管道；

23、s2、通过调节轮转动管道，使得管道凹陷处于管道凹陷深度测量装置保持在同一水平线；

24、s3、通过激光测距传感对管道凹陷进行凹陷深度测量；

25、s4、沿固定横杆滑动调整激光测距传感器的位置，使得激光测距传感器对应管道凹陷的不同位置，以对管道凹陷的不同位置进行凹陷深度测量。

26、采用本发明技术方案的有益效果是：集成了精密的激光测距传感器，同时采用可伸缩滑动式测距结构，能够对管道的不同位置的凹陷及凹陷区域的不同位置进行测距，且测点间距可调，测点密集，从而使得测量结果更为准确，数据可精确回归凹陷形貌，且便于最大深度的确定。采用多种可调节结构，使得装置整体在面对不同管径、不同长短的管道时均可对其进行处理，提高了装置整体的灵活性及测量的可重复性，且加快了工作人员的工作效率。能够快速调平和对中，测量重复性好，更精确，能够根据管道凹陷形貌进行细微调整，从而使得管道凹陷处与测距装置保持在同一水平线，便于快速找到凹陷中心且完成激光对中，这样可测得凹陷实际最大深度。调节轮以及活动轮的设置，使得管道可旋转调节，从而对凹陷圆周扫描式测量，利于整体形貌回归，所以装置除了用于测量凹陷深度以外，理论上可以进行管道表面形貌扫描。

27、本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。