一种用于管道内仪器的测速装置及测速方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115902290A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202111165587.8(22)申请日2021.09.30(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址457001河南省濮阳市华龙区中原路277号(72)发明人黄婧媛龚险峰侯念忠杜培楠石刚代二去焦亚龙李宁(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119专利代理师王凯迪(51)Int.Cl.G01P5/165(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种用于管道内仪器的测速装置及测速方法(57)摘要本发明提供一种用于管道内仪器的测速装置及测速方法，包括测速装置主体、磁铁、力传感器和控制器，所述磁铁通过力传感器设置于测速装置主体上，所述力传感器用于测试磁铁在被测速仪器运动方向上的受力；所述控制器连接力传感器；将所述测速装置主体通过连接结构与被测速仪器连接，实现被测速仪器在管道内的速度测量。通过双向力传感器、磁铁和控制器等部件的设置，根据在磁铁运行过程中会在金属管道内产生电磁阻力的原理，提供了新的测速方法。该装置采用非接触的密封结构，可以实时进行速度的测量与计算，结构简单且精确度高。CN115902290ACN115902290A权利要求书1/2页1.一种用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，包括测速装置主体、磁铁、力传感器和控制器，所述磁铁通过力传感器设置于测速装置主体上，所述力传感器用于测试磁铁在被测速仪器运动方向上的受力，所述控制器连接力传感器；将所述测速装置主体通过连接结构与被测速仪器连接，实现被测速仪器在管道内的速度测量。2.根据权利要求1所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，还包括加速度传感器；所述加速度传感器用于测量被测速仪器的加速度；所述控制器和加速度传感器相连。3.根据权利要求1所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，所述力传感器固定设置于主体上，所述磁铁固定于力传感器的测试端上，所述力传感器的测试端朝向主体延伸的方向；所述连接结构设置于主体延伸方向上的一端，用于连接被测速仪器运动方向上的一端。4.根据权利要求3所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，所述主体为中空结构，中空的空腔呈筒状，所述磁铁为与主体筒状空腔同轴线的圆柱体；所述主体连接于被测速仪器一端的几何中心处。5.根据权利要求4所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，筒状测速装置主体内还设置有挡板，所述挡板将筒状测速装置主体的空腔分隔成前腔室和后腔室，所述磁铁和力传感器设置于前腔室内，所述加速度传感器和控制器设置于后腔室内，所述挡板上开设用于走线的过线孔；所述连接结构为后腔室靠近主体一个端部的外表面上的外螺纹。6.根据权利要求5所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，前腔室的前端通过螺纹连接前盖，后腔室的后端通过螺纹连接后盖；前腔室与前盖之间设置有密封圈，后腔室与后盖之间也设置有密封圈；所述前盖、后盖和主体均为非铁磁材质。7.根据权利要求6所述的用于管道内仪器的测速装置，其特征在于，所述磁铁与主体之间设置有用于使磁铁保持轴向位移的非铁磁材质的滚珠，所述磁铁为电磁铁。8.一种导体管道内仪器的测速方法，其特征在于，在被测速仪器上设置磁铁，检测获得磁铁在被测速仪器运动方向上的受到的电磁阻力，将金属管道看作若干金属圆环的组合，根据某金属圆环在磁铁通过时产生的电动势和对应金属圆环的电阻，计算得到该金属环产生的热功率，根据金属环产生的热功率与所述电磁阻力做功相等，计算磁铁的速度，即为被测仪器的速度。9.根据权利要求8所述的导体管道内仪器的测速方法，其特征在于，还检测被测速仪器的加速度，所述电磁阻力通过如下公式获得：Fe＝Ff‑ma其中，Ff为磁铁在被测速仪器运动方向上受到的力，m为磁铁质量，a为被测速仪器的加速度。10.根据权利要求9所述的导体管道内仪器的测速方法，其特征在于，利用如下公式进行被测速仪器的速度测量：其中，b为管道的壁厚，r为管道的内径，ρ为管道的电阻率，x为沿管道轴线长度方向距2CN115902290A权利要求书2/2页离磁铁中部的距离，dx为假设的管道金属圆环的宽度，B为磁铁沿管道径向方向的磁感应强度，L1为磁铁在某一位置能影响的某小段管道距离磁铁中部的上限距离，L2为磁铁在某一位置能影响的某小段管道距离磁铁中部的下限距离；Fe为电磁阻力，V为磁铁的运行速度。3CN115902290A说明书1/5页一种用于管道内仪器的测速装置及测速方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于管道内仪器的测速装置及测速方法，属于管道施工技术领域。背景技术[0002]管道输送是我国油气运输的主力，截止2019年底我国油气长输管道总里程已达13.9万公里，定期对管道进行维护检修是国家