输气管道在线内检测器驱动系统力学特性研究

论文摘要

在线内检测器的驱动系统设计是实现输气管道在线内检测的关键技术,是保证输气管道检测结果真实性的重要因素。本文旨在研究影响在线内检测器稳定运行的各种因素,为在线内检测器的设计及其在输气管道内的速度控制提供理论依据。首先,在分析输气管道在线内检测器物理模型的基础上,建立输气管道在线内检测器的受力简化模型和运动方程,得到运动过程中所受的摩擦阻力大小主要取决于驱动皮碗的结构;同时,对在线内检测器运动过程中的爬坡能力、下坡能力、弯道通过能力和越障能力进行分析,建立相应的数学模型。其次,建立底部为刚性体的驱动皮碗模型,通过对运动过程中摩擦阻力进行求解,得出在线内检测器稳定运行所需压差与驱动皮碗结构设计的关系。设计了底部为刚性体的驱动皮碗模型,在所搭建的实验台上进行试验,将试验数据与理论计算结果进行比较分析,验证了理论计算的正确性。最后,通过对不同驱动皮碗模型在运动过程中所受摩擦阻力的求解,建立各种驱动皮碗模型在实际水平管道和地势起伏地段管道内的运动方程,得到选取不同驱动皮碗时,其自身的结构、管道的粗糙度、管内障碍物等对在线内检测器稳定运行所需驱动压差的影响,以及选用不同驱动皮碗模型,其各部分的结构设计。另外,对在线内检测器的启动、停止情况进行,掌握检测器的启停规律,计算出启动时在短时间内供应大量压缩空气的时间及其输气量,以保证打开阀门时,在线内检测器不被气体反推回来。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的目的及意义
• 1.2 在线内检测器的研究发展现状
• 1.2.1 国外在线内检测器研究发展现状
• 1.2.2 国内在线内检测器研究发展现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 在线内检测器运动力学分析
• 2.1 皮碗式输气管道在线内检测器无线长管内运动方程建立
• 2.2 皮碗式输气管道在线内检测器爬坡方程的建立
• 2.3 皮碗式输气管道在线内检测器摩擦阻力分析
• 2.3.1 重力产生的摩擦阻力分析
• 2.3.2 皮碗过盈和管道障碍产生的摩擦阻力分析
• 2.4 皮碗式输气管道在线内检测器弯道通过能力分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 驱动皮碗底部为刚性体对驱动压差的影响
• 3.1 力学模型
• 3.1.1 压紧力计算
• 3.1.2 摩擦阻力计算
• 3.2 实验与计算结果的对比与讨论
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 模型设计与计算结果
• 3.2.3 实验结果
• 3.3 水平管道在线内检测器运动方程求解及结果分析
• 3.3.1 驱动皮碗结构设计影响
• 3.3.2 管路情况的影响
• 3.4 地势起伏段在线内检测器运动方程求解及结果分析
• 3.4.1 地势起伏段运动方程
• 3.4.2 驱动皮碗结构设计影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 驱动皮碗底部为弹性体对驱动压差的影响
• 4.1 底部弹性体为圆盘的传统皮碗
• 4.1.1 力学模型
• 4.1.2 水平管道在线内检测器运行时各影响参数的分析
• 4.2 本章小结
• 第5章 驱动皮碗为伞状对驱动压差的影响
• 5.1 底部为刚性体的伞状皮碗
• 5.1.1 力学模型
• 5.1.2 在线内检测器在水平管道运动各影响参数的分析
• 5.1.3 在线内检测器在地势起伏管道内运行各影响参数分析
• 5.1.4 结论
• 5.2 底部弹性体为钢条的伞状皮碗模型
• 5.2.1 力学模型
• 5.2.2 水平管道在线内检测器稳定运行时各参数分析
• 5.3 本章小节
• 第6章 在线内检测器启停研究
• 6.1 在线内检测器的发送研究
• 6.2 在线内检测器的接收研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢