一种自进式管道探伤装置及方法与流程

本发明涉及管道检修，具体涉及一种用于复杂管道网络内部探伤的装置。

背景技术：

1、管道是一种常见于工业生产的设施，需定时进行内部探伤和维护。对于管径较大、管强度较高、进入距离短且进入危险性较低的管道内部探伤、维护工作由工作人员进入管道设施内进行，但该类工作不可避免地具有一定危险性。而对于管径较小、进入距离长或进入危险性较高的管道设置，则需利用管道检修机器人进行管道内部的探伤和维护。

2、现有技术中，管道检修机器人设有信息采集装置，可采集管道内部包括图像在内的信息，以实现管道内部的探伤。但现有管道检修机器人体积大，不适用于小管道，也不适用于错综复杂的管道网络。管道与信息采集装置采用柔性连接的管道检修机器人，通常难以跨越管径较大的“十”或“t”形管道节点；而管道与信息采集装置采用刚性连接的管道检修机器人无法适应弧形及带有拐点的管道结构。目前，前述问题需要以将管道分为若干段，采用分段探伤的方式来克服，探伤费时费力，作业效率低。同时，现有的管道检修机器人尤其难以实现包含向上弯折的一类管道内部的探伤，该类管道结构仅能采用人工进入的方式检测作业。

技术实现思路

1、本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种自进式管道探伤装置及方法。

2、本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种自进式管道探伤装置，包括机架、用于驱动自身前进的驱动机构和用于采集管道内部信息的信息采集装置，所述机架为刚柔性可分段调节的连接管，

3、还设有折弯驱动机构，所述折弯驱动机构安装于所述连接管中部，所述连接管上于所述折弯驱动机构的前方和后方各设有一个驱动机构，所述信息采集装置安装于所述连接管的前端；

4、所述折弯驱动机构包括旋转环、连接块、夹持轮和伸缩杆；

5、所述连接块的数量至少为两个，

6、各所述连接块依次套设至所述连接管上，位于最前端或最后端的所述连接块中至少一个于自身前方或后方连接设有套设至所述连接管上的旋转环，所述旋转环内置有用于驱动所述连接块绕所述连接管转动的旋转驱动机；

7、各所述连接块于所述连接管的同侧与相邻的所述连接块铰接；所述连接块上分别于所述连接管的两侧各转动安装有一个轮缘压紧于所述连接管外侧的所述夹持轮，且相邻的两个所述连接块之间设有以偏置形式与两者安装连接的伸缩杆；所述伸缩杆的两端分别于所述连接管的两侧与相邻的两个所述连接块上的所述夹持轮转动安装连接，且各所述伸缩杆偏置的方向相同；所述伸缩杆内置有驱动自身伸长或缩短的直线驱动机。

8、进一步的，所述连接管包括软质的外管、内管和磁场发生装置或电场发生装置；

9、所述外管套设于所述内管外，两者间形成的夹层腔通过布设于所述夹层内的隔膜分隔为互不连通的多个小室；所述小室内填充有磁流变液或电流变液。

10、进一步的，所述驱动机构包括固定水袋、驱动水袋、活动水袋、复位弹簧和抽注水装置；

11、所述固定水袋、所述复位弹簧和所述活动水袋由前至后依次套设至所述连接管外，且所述固定水袋与所述连接管安装固定，所述活动水袋通过密封滑环与所述连接管滑动安装连接，两者间形成沿所述连接管轴向的滑动副；所述驱动水袋位于所述固定水袋与所述活动水袋之间，且所述驱动水袋及所述复位弹簧的两端均分别与所述固定水袋和所述活动水袋连接固定；

12、所述固定水袋、驱动水袋和活动水袋均连通有用于由其内抽水或向其内注水的抽注水装置，且所述固定水袋和活动水袋分别于抽水和注水时沿所述连接管的径向收缩或伸展，所述活动水袋于抽水和注水时沿所述连接管的轴向收缩或伸展。

13、进一步的，所述驱动水袋呈关于所述连接管轴线的轴对称结构或所述驱动水袋关于所述连接管的轴线轴对称设置。

14、进一步的，所述固定水袋和活动水袋呈环形袋状，所述驱动水袋呈长条形袋状，成对对称布置于所述连接管两侧。

15、进一步的，还包括用于调节所述信息采集装置采集角度的调节机构。

16、进一步的，所述调节机构为环形结构的调节水袋；

17、所述信息采集装置位于所述环形结构的环心处，与所述调节水袋安装固定；所述调节水袋的内腔由周向布置的各隔层分隔为互不连通的各小腔，各所述小腔分别与由其内抽水或向其内注水的抽注水装置独立连通。

18、进一步的，所述伸缩杆为液压缸或气缸，所述信息采集装置为摄像头。

19、一种自进式管道探伤方法，使用上述自进式管道探伤装置进行管道内部的探伤，包括以下过程：

20、根据管道的管径和形态，调节驱动机构于连接管上的安装位置，调节到位后将驱动机构的固定水袋与连接管安装固定；

21、将管道探伤装置置入管道内，根据信息采集装置采集反馈的信息，调节管道探伤装置的工作模式：

22、若管道内部前方环境需要管道探伤装置直行，则管道探伤装置进入直行模式；

23、若管道内部前方环境需要管道探伤装置转向，则管道探伤装置进入转向模式；

24、若管道内部前方环境存在障碍，则管道探伤装置进入越障模式；

25、直行模式：

26、第一步，磁场发生器或电场发生器工作，使连接管对应驱动机构位置的部分表达为刚性结构；

27、第二步，抽注水装置向活动水袋注水，使所述活动水袋沿所述连接管的径向伸展至抵紧管道内壁固定；

28、第二步，抽注水装置向驱动水袋注水，使驱动水袋沿连接管的轴向伸长，推动固定水袋及与固定水袋固定安装的连接管相对于所述活动水袋前移，所述连接管上安装的所述驱动机构和信息采集装置跟随所述连接管前移；

29、该过程中，复位弹簧被拉长；

30、第三步，抽注水装置向固定水袋注水，使所述固定水袋沿所述连接管的径向伸展至抵紧管道内壁固定；

31、第四步，抽注水装置由所述活动水袋及所述驱动水袋内抽水，使活动水袋沿所述连接管的径向收缩，与管道内壁分离，驱动水袋沿所述连接管的轴向缩短，随后所述活动水袋在所述复位弹簧的弹力作用下压缩所述驱动水袋沿所述连接管滑动前移；

32、第四步，重复第二步-第三步，直至采集装置采集反馈的信息反应管道内部管道探伤装置前方环境类型改变，重新判断及调节管道探伤装置的工作模式；

33、转向模式：

34、第一步，管道探伤装置按直行模式的工作方式前进至位于后侧的所述驱动机构到达转向位置，并使位于后侧的所述机构中，活动水袋注水至抵紧管道内壁固定，位于前侧的驱动机构保持与管道内壁分离；

35、第二步，电场发生器或磁场发生器改变工作参数，使折弯驱动机构对应位置的连接管表达为柔性结构，其余位置表达为刚性结构；

36、第三步，旋转环根据转向需要，驱动折弯驱动机构绕所述连接管转动，直至各连接块铰接的一侧位于转向轨迹的内侧，随后各伸缩杆伸长，使所述折弯驱动机构对应位置表达为柔性结构的连接管形变弯折呈与转向轨迹相适应的弧形；第四步，位于后侧的所述驱动机构按直行模式工作，直至位于前侧的所述驱动机构接触转向后的管道区域内位于远侧的管道内壁，此时，位于前侧的所述驱动机构中，活动水袋注水至抵紧管道内壁固定，位于后侧的驱动机构抽水至与管道内壁分离；

37、第五步，位于前侧的所述驱动机构按直行模式工作，直至管道探伤装置转向完成，此时，位于后侧的所述驱动机构也进入转向后的管道区域。

38、随后，根据采集装置采集反馈的信息，重新判断及调节管道探伤装置的工作模式；

39、进一步的，所述信息采集装置的采集位置及角度按如下方法调节：

40、通过抽注水装置独立进行各小腔的注水或抽水，调节各所述小腔的形态，带动所述信息采集装置向一侧偏移和翻转。

41、本发明提供了一种自进式管道探伤装置及方法，具有以下有益效果：

42、本发明能够大大提高检测装置在复杂管道网络中的作业适应性，提高探伤检测效率，特别适用于长距离、多节点的复杂管道网络的管道探伤作业，作业条件的适应性很强，结构简单紧凑，适应于多种工况；同时，本发明主要以液压和水力驱动，尤其适用于可能存在危险气体的管道，工作安全性高。