專利名稱：用于檢查管道形變的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種用于測量管道(pipe)和導(dǎo)管(tube)形變的設(shè)備。該設(shè)備在其中由于管道和導(dǎo)管的不均勻加熱而產(chǎn)生形變的化學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域特別有用。本發(fā)明還提供一種測量管道和導(dǎo)管形變的方法。
背景技術(shù)：
在使用熱將飽和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為不飽和碳?xì)浠衔锏臒崃鸦b置中，反應(yīng)混合物通常在金屬反應(yīng)管中通過熱爐。將這種類型的裂化裝置用于加工工業(yè)為的是提供用于聚合物產(chǎn)品和其它應(yīng)用的不飽和碳?xì)浠衔锏慕o料。
為在裂化裝置的反應(yīng)管內(nèi)加熱碳?xì)浠衔锓磻?yīng)混合物，通常在包括大量彼此平行通過反應(yīng)室的裂化管，例如，管道可以由反應(yīng)室的地面垂直延伸至頂蓬，的反應(yīng)室中設(shè)置熱爐。然而，爐燃燒器相對(duì)于管道的定位易于在反應(yīng)室的不同部分產(chǎn)生熱點(diǎn)，結(jié)果使管道產(chǎn)生溫度梯度。特別地，管道的一側(cè)，即，最接近熱源的一側(cè)，可經(jīng)受比另一側(cè)更高的溫度，這導(dǎo)致了圓周蠕變，即，管道圍繞其圓周形變的問題。
反應(yīng)管的工作壽命由于這種現(xiàn)象而縮短，并且因此導(dǎo)管需要定期檢查并在其發(fā)生形變時(shí)替換。實(shí)際上，如果未及時(shí)探測到圓周蠕變并在導(dǎo)管失效前插入置換導(dǎo)管，裂化裝置可能不得不馬上停機(jī)，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間的損失。最壞的情況是，這種問題將導(dǎo)致一系列安全隱患。
裂化管的定期檢查在裂化裝置停機(jī)例行維修時(shí)進(jìn)行。然而，現(xiàn)有測量裂化管形變的方法耗時(shí)且效率低。由于管道彼此靠近，妨礙接近管子，因此管道直徑/圓周的目測和手工測量很不方便。另外，在較大的反應(yīng)室內(nèi)，為了達(dá)到管道的頂部，腳手架是必須的。
Japan Energy的日本專利申請(qǐng)No.08063873公開了一種使用沿管道移動(dòng)的放射源以探測腐蝕狀況來檢查管線的方法。然而，這種設(shè)備是設(shè)計(jì)用于探測管道中的腐蝕情況而非圓周形變。另外，開發(fā)該方法還使得可以在不圍繞管道移動(dòng)絕緣層的情況下檢察管道。這導(dǎo)致設(shè)備對(duì)用于管道未絕緣的裂化裝置變得不必要的復(fù)雜。
日本專利申請(qǐng)No.11-211700公開了一種通過使用超聲波通過確定管道的最大粗糙度而探測管道中蠕變損傷的設(shè)備。這通過向管道內(nèi)發(fā)射聲波使其通過管道到達(dá)圓周偏離的接收探頭來進(jìn)行。另一探頭探測反射波的回聲。然而，此設(shè)備的缺點(diǎn)在于除需要超聲源和檢測器探頭外，還需要對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行相當(dāng)復(fù)雜的校準(zhǔn)和分析。
由此可見，現(xiàn)有技術(shù)未提供經(jīng)濟(jì)有效的方式來測量諸如石油裂化器中所見的管道的形變。

發(fā)明內(nèi)容
由一方面看，本發(fā)明提供一種用于測量管道表面形變的設(shè)備，包括能夠直接探測管道半徑變化的檢測器和用于按照平行于管道縱軸的方向沿管道引導(dǎo)檢測器的導(dǎo)向器，由此從檢測器的輸出中取得與管道表面形變相關(guān)的輸出。
由此，該設(shè)備可以沿著待檢驗(yàn)的管道引導(dǎo)，使其直接測量管道半徑的變化，諸如由圓周蠕變導(dǎo)致的凸起。該設(shè)備通常通過設(shè)置用來測量管道鄰近檢測器的區(qū)域與該設(shè)備的一部分之間的距離的檢測器來完成。
盡管可使用各種感應(yīng)裝置，諸如基于激光器的光學(xué)距離傳感器、聲學(xué)傳感器等，優(yōu)選設(shè)置檢測器使其與管道的表面接觸并可沿著管道的徑向移動(dòng)。按此方式，管道表面的形變可由檢測器的位移確定。
本發(fā)明的這種測量設(shè)備理想地適于測量管道，特別是裂化管的形變，因?yàn)槠錂C(jī)械結(jié)構(gòu)簡單且易于操作。其生產(chǎn)便宜且由于其簡便性而易于維護(hù)。
由另一方面看，提供一種用于探測管道表面形變的設(shè)備，包括(i)檢測器，能夠在與管道表面接觸時(shí)探測管道半徑的變化，所述探測裝置在接觸點(diǎn)可以沿管道的徑向移動(dòng)；(ii)導(dǎo)向組件，能夠按照與管道縱軸平行的方向沿管道的表面引導(dǎo)檢測器；以及(iii)測量裝置，能夠測量檢測器的徑向位移，從而產(chǎn)生與管道表面形變相關(guān)的輸出。
在使用設(shè)備時(shí)，可移動(dòng)檢測器與管道接觸并沿其表面移動(dòng)，使得其可以移動(dòng)過管道表面的任何凸出、撞傷和凹陷。隨著檢測器沿管道徑向移動(dòng)，其伴隨由于形變產(chǎn)生的管道半徑變化而保持與管道表面接觸。
在接觸點(diǎn)，探測裝置的位移直接與管道的半徑相關(guān)，由此，來自測量裝置的輸出給出了接觸點(diǎn)管道圓周形變的定性、半定量或定量指示。
檢測器與管道接觸的部分可采取任何適于保持與管道表面接觸的形式，同時(shí)使其沿管道移動(dòng)于表面上方。因此，其可以為光滑表面，可以設(shè)置有例如尼龍的支撐面或潤滑的接觸面。然而，檢測器優(yōu)選為諸如可以自由旋轉(zhuǎn)的輪子和輥的可旋轉(zhuǎn)部件的形式，使得其平穩(wěn)地滾過管道表面。這降低了噪音并減少了對(duì)裝置和管道的磨損。
使用可旋轉(zhuǎn)部件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可用于確定檢測器行進(jìn)的總距離，從而使與管道情況相關(guān)的輸出與位置相關(guān)聯(lián)。因此，可計(jì)數(shù)該部件的轉(zhuǎn)數(shù)。為此，可以附加或替換地在裝置設(shè)置另一可旋轉(zhuǎn)部件。
除了沿著管道引導(dǎo)檢測器以外，導(dǎo)向器可有助于確保設(shè)備穩(wěn)定于靠住管道的位置。這優(yōu)選通過設(shè)置具有用于將設(shè)備固定于靠住鋼管的位置的磁體的導(dǎo)向器來實(shí)現(xiàn)。
為了使檢測器可以沿著管道徑向移動(dòng)，檢測器可方便地按檢測器可以沿管道的徑向相對(duì)于導(dǎo)向器移動(dòng)而導(dǎo)向器不沿管道的徑向移動(dòng)的方式連接于導(dǎo)向器。例如，檢測器可通過樞軸臂、彈簧或在使用時(shí)允許其沿所需方向，即，由管道中心的徑向移動(dòng)的其它裝置的方式連接于設(shè)備。
設(shè)置導(dǎo)向器是為了沿管道縱向引導(dǎo)檢測器。因此，在管道表面上方，其路線保持了檢測器的路線，而不在管道表面上橫向偏離，即保持檢測器的行進(jìn)與管道的縱軸平行。在優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向器包括兩個(gè)或更多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件，諸如輪子或輥，其能夠隨著測量設(shè)備沿管道的移動(dòng)保持與管道的表面相接觸。這些部件可以類似于上述可用于檢測器的可旋轉(zhuǎn)部件。
優(yōu)選，導(dǎo)向器的可旋轉(zhuǎn)部件連接于探測裝置，使得其位于檢測器的任何一側(cè)并沿著具有與待測管道近似相等的半徑的虛擬圓弧。按此方式，在使用設(shè)備時(shí)，檢測器和導(dǎo)向器都與管道表面在圍繞其圓周的不同點(diǎn)相接觸。特別優(yōu)選地，導(dǎo)向裝置中至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件彼此且與檢測器分開，使得檢測器與每個(gè)所述可旋轉(zhuǎn)部件之間的距離小于圓弧的半徑(由此小于待測管道的半徑)。
如上所述，導(dǎo)向裝置包括兩個(gè)或更多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件，檢測器的可旋轉(zhuǎn)部件可以可移動(dòng)地安裝于機(jī)架或平臺(tái)上，而每個(gè)導(dǎo)向部件安裝于由其橫向延伸的臂上。
如上所述，導(dǎo)向裝置主要用于在管道上沿期望路線引導(dǎo)探測裝置。然而，導(dǎo)向裝置還可為其它有益功能而設(shè)置。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，例如可通過計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)數(shù)測量導(dǎo)向器行進(jìn)的距離，從而可以得出探測裝置的位置。
另外，導(dǎo)向器提供了有益的場所來安裝其它類型的傳感設(shè)備，使得可以同時(shí)進(jìn)行不止一種的測量。
當(dāng)然，若探測裝置沿管道在任何給定點(diǎn)的位置是已知的，則可以簡單地監(jiān)視管道上每一點(diǎn)處管道的形變性質(zhì)。按此方式可以繪出任何給定點(diǎn)處管道的凸出、撞傷和凹陷的形狀和尺寸。除提供有關(guān)待測管道情況的直接信息以外，這種信息特別有益于在操作中建立爐內(nèi)的熱分布圖。此信息特別有益于識(shí)別熱爐反應(yīng)室內(nèi)的熱點(diǎn)，并可以反應(yīng)室的設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)從而防止該問題重復(fù)發(fā)生。
有多種方法來測量探測裝置相對(duì)于待測管道中心的位移。一種簡單有效的方式為使用線性電位計(jì)，其設(shè)置為用于提供與位移成比例的變化輸出電壓。這可以與沿管道的直線行進(jìn)距離繪制成圖。
盡管本發(fā)明的設(shè)備可以手工沿管道移動(dòng)，但優(yōu)選該設(shè)備還包括用于沿管道輸送探測裝置的輸送裝置。這種裝置可采用任何適合的形式，諸如可定位于管道一端的裝置其具有沿管道直線移動(dòng)測量設(shè)備的延伸的臂。本領(lǐng)域已知的多種適合的機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
應(yīng)理解，本發(fā)明還延伸至相應(yīng)的測量管道形變的方法。由此，由另一方面看，本發(fā)明提供了一種利用本發(fā)明設(shè)備測量管道表面形變的方法。


現(xiàn)在，將參照附圖僅以示例的方式介紹本發(fā)明的特定實(shí)施例，附圖中圖1為在一段管道上使用的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測量設(shè)備的端面圖；圖2為圖1的測量設(shè)備沿線A-A的截面圖；圖3為圖1的測量設(shè)備沿線B-B的截面圖；以及圖4和5為在管道的正常和形變段上使用的圖1的測量設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先，參照?qǐng)D1，設(shè)備1形成有其上安裝有檢測器部分3的中心部分2。在每一側(cè)，導(dǎo)向器4經(jīng)臂5連接至機(jī)架。
由圖2也可見，機(jī)架具有平臺(tái)6，其下設(shè)置有倒U形部分7，平臺(tái)形成了U形的基部。在此部分之后，在軸9上可旋轉(zhuǎn)地安裝有輪。
接著，在U形部分內(nèi)還安裝有另一個(gè)U形部分10。其后端通過銷11樞軸式地安裝，使得其前端垂直自由移動(dòng)(由圖中角度觀察)。其前端內(nèi)在軸13上安裝有另一個(gè)輪12。這些部件一同形成下述檢測器。
由第二U形部分10向上凸起的為通過平臺(tái)16中的孔15的桿14。圍繞桿的下部設(shè)置有彈簧16，其使得檢測器偏向下并脫離平臺(tái)。
桿14的上端延伸至由支撐17支撐于平臺(tái)上方的套中。在套內(nèi)設(shè)置有線性電位計(jì)及相關(guān)部件。桿14的垂直移動(dòng)導(dǎo)致電位計(jì)改變其電阻，使得在施加外電壓時(shí)，輸出電壓與桿的移動(dòng)成比例。(為清楚起見，未示出電學(xué)部件)。
如圖3可見，導(dǎo)向器4(彼此相似)包括安裝于臂5末端的倒U形部分18。在每個(gè)前端，在軸20上安裝有輪19。另外，每個(gè)輪的后面設(shè)置有永磁體21(為清楚起見，這些部件在圖1中略去)。
如圖1和2所示，在工作中，設(shè)備位于待測管道22外側(cè)上，使得全部四個(gè)輪子與管道的表面接觸。輪8和19共同成形了三腳支撐的布置，而輪12逆著彈簧16的偏置力向上移動(dòng)。磁體21的引力用于穩(wěn)定地將設(shè)備保持于靠住管道22的位置，無論彈簧16的力如何。
導(dǎo)向輪19和輪8具有平行的軸，使得其限制設(shè)備沿管道并平行于其軸以直線移動(dòng)。可以手動(dòng)將其移動(dòng)，或通過安裝于其上的外部驅(qū)動(dòng)器(未示出)的方式移動(dòng)。隨著設(shè)備移動(dòng)，檢測器的輪12跟隨管道的輪廓移動(dòng)-對(duì)于凸出則向上，對(duì)于凹陷則向下。隨著其移動(dòng)，導(dǎo)致了桿14的相應(yīng)移動(dòng)，其進(jìn)而改變了電位計(jì)的電阻，如上所述。這將進(jìn)而提供與管道的輪廓相應(yīng)的變化的輸出電壓。
圖4和5示意地示出了管道中的凸出對(duì)檢測器輪12的影響。圖4中，管道平直使得安裝于部分3上的輪12處于低位。圖5中，出現(xiàn)了凸塊，導(dǎo)致輪12被向上推起，使部分3逆著彈簧12轉(zhuǎn)動(dòng)。
通過將輸出電壓與設(shè)備的相應(yīng)位置比較，可以繪出管道。如果設(shè)置一種裝置來計(jì)數(shù)輪8的轉(zhuǎn)數(shù)，如在改進(jìn)實(shí)施例中(未示出)，這可以自動(dòng)地執(zhí)行。這種裝置采用了簧片開關(guān)的形式，其可以由隨著輪子到達(dá)其最高位置的輪8上的小磁體閉合。輪子18的每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。隨后，脈沖計(jì)數(shù)器提供了行進(jìn)距離的測量。來自電位計(jì)和來自計(jì)數(shù)器的輸出隨后提供給計(jì)算機(jī)，由此可以產(chǎn)生電壓(即，輪廓)對(duì)脈沖(即，沿管道的距離)的圖。顯然，這可以通過標(biāo)定而分別給出毫米和米的讀出。
權(quán)利要求
1.一種用于測量管道表面形變的設(shè)備，包括能夠直接探測管道半徑變化的檢測器和用于按照平行于管道縱軸的方向沿管道引導(dǎo)檢測器的導(dǎo)向器，由此從檢測器的輸出中取得與管道表面形變相關(guān)的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中設(shè)置檢測器來測量管道鄰近檢測器的區(qū)域與該設(shè)備的一部分之間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中設(shè)置檢測器使其與管道的表面接觸并可沿著管道的徑向移動(dòng)，從而管道表面的形變可由檢測器的位移確定。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中檢測器包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，其設(shè)置為在管道的表面上滾動(dòng)。
5.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中導(dǎo)向器包括設(shè)置用于將設(shè)備保持在靠住鋼管的位置的磁體。
6.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，具有多個(gè)導(dǎo)向器，導(dǎo)向器包括與檢測器隔開并設(shè)置為在檢測器于管道接觸時(shí)與管道表面接觸的可旋轉(zhuǎn)部件。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)向器設(shè)置在檢測器的每一側(cè)，導(dǎo)向器的可旋轉(zhuǎn)部件和檢測器基本沿著圓弧設(shè)置，并且導(dǎo)向器與檢測器的每個(gè)所述可旋轉(zhuǎn)部件之間的距離小于圓弧的半徑。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中檢測器的可旋轉(zhuǎn)部件可移動(dòng)地安裝于機(jī)架上，每個(gè)導(dǎo)向部件安裝于由機(jī)架橫向延伸的臂上。
9.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包括用于測量檢測器的可旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于機(jī)架的位移的測量裝置。
10.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括沿管道傳送該設(shè)備的傳送裝置。
11.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，設(shè)置為用于通過該設(shè)備測量沿管道行進(jìn)的距離。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中通過測量與管道接合的可旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)數(shù)確定行進(jìn)的距離。
13.一種用于探測管道表面形變的設(shè)備，包括(i)檢測器，能夠在與管道表面接觸時(shí)探測管道半徑的變化，所述探測裝置在接觸點(diǎn)可以沿管道的徑向移動(dòng)；(ii)導(dǎo)向組件，能夠按照與管道縱軸平行的方向沿管道的表面引導(dǎo)檢測器；以及(iii)測量裝置，能夠測量檢測器的徑向位移，從而產(chǎn)生與管道表面形變相關(guān)的輸出。
14.一種測量管道表面形變的方法，使用上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備。
全文摘要
提供一種設(shè)備(1)，用于測量管道(22)表面的形變。該設(shè)備具有其上安裝有檢測器部分(3)的中心部分(2)。在每一側(cè)，導(dǎo)向器(4)經(jīng)臂(5)連接至機(jī)架。機(jī)架具有平臺(tái)(6)，其下設(shè)置有倒U形部分(7)。在此部分之后，在軸上可旋轉(zhuǎn)地安裝有輪。接著，在U形部分內(nèi)還安裝有另一個(gè)U形部分(10)。其后端通過銷的方式樞軸式地安裝，使得其前端垂直自由移動(dòng)。其前端內(nèi)在軸(13)上安裝有另一個(gè)輪(12)。由第二U形部分(10)向上凸起的為通過平臺(tái)(6)中的孔(15)的桿(14)。圍繞桿的下部設(shè)置有彈簧(16)，其使得檢測器偏向下并脫離平臺(tái)。桿隨著輪(12)經(jīng)過管道中凸起的上方而垂直移動(dòng)。桿連接于輸出電壓變化的電位計(jì)。通過使輸出電壓的變化與檢測器移動(dòng)的距離相關(guān)聯(lián)，可以繪出管道(22)的形變。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1625678SQ02828831
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者埃米爾·埃德文, 托里·阿尼森 申請(qǐng)人:博里利斯技術(shù)公司