阅读说明：本技术 调速装置以及速度控制系统 (Speed adjusting device and speed control system ) 是由 王志辉 叶庆红 张建新 纪洪彬 于 2019-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明揭示调速装置以及速度控制系统,用于调节管道的内检测器或者清管器的移动速度。所述调速装置包括：执行腔,所述执行腔包括泄流口,所述溢流口设置于所述执行腔的侧壁上；旁通阀,所述旁通阀设置于所述执行腔内,且可沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口；旁通阀执行机构,所述旁通阀执行机构连接所述旁通阀,并控制所述旁通阀沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口。该调速装置以及速度控制系统中,其旁通阀的运行阻力小,泄流面积大,使用较为广泛。(The invention discloses a speed regulating device and a speed control system, which are used for regulating the moving speed of an inner detector or a pipe cleaner of a pipeline. The speed adjusting device comprises: the execution cavity comprises a discharge port, and the overflow port is arranged on the side wall of the execution cavity; a bypass valve provided in the actuation chamber and movable in an axial direction of the actuation chamber to open or close the bleed port; a bypass valve actuator connected to the bypass valve and controlling the bypass valve to move in an axial direction of the actuator chamber to open or close the bleed port. In the speed regulating device and the speed control system, the bypass valve has small running resistance, large flow discharge area and wide application.)

调速装置以及速度控制系统

技术领域

本发明涉及一种调速装置以及具有该调速装置的速度控制系统。

背景技术

目前，用于管道的漏磁内检测器在管道内比较适宜的检测速度在0-5m/s，最佳的检测速度在2m/s左右。而很多油气管道的介质速度远远高于这个速度，因此，需要对漏磁内检测器的速度进行一定的控制。

目前市场在用调速装置分为机械式和电子式，而这些调速装置主要存在三个方面问题：1)机械式调速装置对于设备操作人员来说不知如何计算和选用弹簧，亦不知调速设备的目标速度，不利于推广；2)机械式调速装置不具备自适应能力，难以适应管道运行过程中的各类参数变化；3)电子式调速装置采用传感器测量磁场强度的方法来计算调速阀开启大小，却受到漏磁检测器中强磁场的干扰，使其无法在漏磁检测器中可靠使用；4)目前的机械式或者电子式调速装置中调速阀(旁通阀)的结构复杂，且可泄流面积较小，使用范围受限。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于调节管道的内检测器或者清管器的移动速度的调速装置以及具有该调速装置的速度控制系统。该调速装置以及速度控制系统中，其旁通阀的运行阻力小，泄流面积大，适用范围更广。

根据本公开的一个方面的提供一种调速装置，用于调节管道的内检测器或者清管器的移动速度，所述调速装置包括：执行腔，所述执行腔包括泄流口，所述溢流口设置于所述执行腔的侧壁上；旁通阀，所述旁通阀设置于所述执行腔内，且可沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口；旁通阀执行机构，所述旁通阀执行机构连接所述旁通阀，并控制所述旁通阀沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述旁通阀包括环形挡板，所述环形挡板紧靠所述执行腔的内壁，且当所述旁通阀移动至关闭所述溢流口时，所述环形挡板覆盖所述溢流口。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述调速装置还包括速度控制单元，所述速度控制单元根据检测得到的实时速度，控制所述旁通阀执行机构、驱动所述旁通阀的移动；其中，当检测得到的实时速度小于第一阈值速度时，控制所述旁通阀执行机构、使其驱动所述旁通阀向关闭所述溢流口的方向移动，以减小所述旁通阀的开度；当检测得到的实时速度大于第二阈值速度时，控制所述旁通阀执行机构、使其驱动所述旁通阀向打开所述溢流口的方向移动，以增大所述旁通阀的开度，所述第二阈值速度大于所述第一阈值速度。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述调速装置还包括限位检测单元，所述限位检测单元设置于所述执行腔内，并检测所述旁通阀的开度。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述速度控制单元接收所述限位检测单元检测的所述旁通阀的开度信息；当所述速度控制单元接收到的所述开度信息为所述旁通阀的开度为100％，且检测得到的实时速度大于第二阈值时，所述速度控制单元向所述旁通阀执行机构发出停止驱动所述旁通阀的指令；当所述速度控制单元接收到的所述开度信息为所述旁通阀的开度为0，且检测得到的实时速度小于第一阈值时，所述速度控制单元向所述旁通阀执行机构发出停止驱动所述旁通阀的指令。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述限位检测单元包括：位置传感器杆，沿所述执行腔的轴向方向设置于所述执行腔内；第一限位测量装置，设置于所述位置传感器杆上，对应位于所述旁通阀的开度最大位置，并根据其相对于所述旁通阀的距离输出对应的电平；以及第二限位测量装置，设置于所述位置传感器杆上，对应位于所述旁通阀的开度最小位置，并根据其相对于所述旁通阀的距离输出对应的电平；其中，所述速度控制单元通过检测所述第一限位测量装置和第二限位测量装置输出的电平控制所述旁通阀的开关状态。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述旁通阀执行机构包括：微型液压站，连接所述速度控制单元，并由所述速度控制单元控制其油流方向；双液压油管，连接所述微型液压站；双向液压缸，通过所述双液压油管连接至所述微型液压站，所述双向液压缸包括一可伸缩端，所述可伸缩端连接所述旁通阀，并且可在所述微型液压站的控制下沿所述执行腔的轴向方向伸缩以驱动所述旁通阀沿所述执行腔的轴向方向移动。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述旁通阀还包括支撑板，所述双向液压缸的可伸缩端与所述支撑板连接，以驱动所述旁通阀沿所述执行腔的轴向方向移动。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述调速装置还包括动力单元以及动力腔，所述动力腔固定于所述执行腔沿其轴向方向上的两端中的一端，其中，所述速度控制单元、所述动力单元以及所述微型液压站均设置于所述动力腔内；所述双向液压缸设置于所述执行腔内，且固定于所述执行腔靠近所述动力腔的一端；所述双液压油管设置于所述执行腔和所述动力腔之间，其一端延伸至所述执行腔内连接所述双向液压缸，另一端延伸至所述动力腔内连接微型液压站。

在根据本公开的一个方面的调速装置中，所述调速装置还包括进流口，所述进流口设置于所述执行腔的侧壁上。

根据本公开的另一方面还提供一种速度控制系统，所述速度控制系统包括上述的调速装置。

在根据本公开的另一个方面的速度控制系统中，所述速度控制系统还包括测速装置，所述测速装置连接所述调速装置，用于检测管道的内检测器或者清管器的实时速度。

在根据本公开的另一个方面的速度控制系统中，所述速度控制系统还包括状态显示单元，所述状态显示单元连接所述调速装置，用于显示速度调节的状态。

相比于现有技术，本发明实施例提供的调速装置以及具有该调速装置的速度控制系统中，由于溢流口设置于调速装置的执行腔的侧壁上，并且旁通阀可沿执行腔的轴向方向移动(即采用“直线行进式”设计)以打开或关闭泄流口，其结构相比于现有的调速装置中旁通阀以旋转式开关的方式更为简单、运行阻力更小，溢流口的设置的尺寸更大、可泄流面积大，适应范围更广。此外，通过设置速度控制单元，该速度控制单元根据实时速度以及旁通阀的开度信息两个方面进行判断(双限位检测)对旁通阀执行机构进行控制，不仅可以使得旁通阀执行单元在大多数情况下处于“休息”状态、节省电能，而且相比于现有技术中根据磁场强度计算旁通阀开度后进行设置更为可靠，因此，对使用人员要求低、提高了调速装置的自适应能力、并且可调速范围较大。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是示出本发明的一个实施例的调速装置的截面结构示意图；以及

图2是示出本发明的一个实施例的速度控制系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。

根据本发明的主旨构思，本发明的所述调速装置包括：执行腔，所述执行腔包括泄流口，所述溢流口设置于所述执行腔的侧壁上；旁通阀，所述旁通阀设置于所述执行腔内，且可沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口；旁通阀执行机构，所述旁通阀执行机构连接所述旁通阀，并控制所述旁通阀沿所述执行腔的轴向方向移动以打开或关闭所述泄流口。

下面结合附图和实施例对本发明的技术内容进行进一步地说明。

请参见图1，其示出了本发明的一个实施例的调速装置的截面结构示意图。需要说明的是，本发明中的调速装置主要用于调节管道的内检测器或者清管器的移动速度。在本发明的优选实施例中，所述调速装置主要包括执行腔、旁通阀以及旁通阀执行机构。

具体来说，在图1所示的实施例中，执行腔1沿图1中的横向(左右方向)延伸，其具有筒状的侧壁。其中，执行腔1的轴向也即为图1中的横向(左右方向)。执行腔1包括泄流口11。溢流口11设置于执行腔1的侧壁上10。在本发明的可选实施例中，溢流口11可以是一环状的开口，即，如图1所示环绕执行腔1的侧壁。进一步地，在本发明的实施例中，由于溢流口11设置于执行腔1的侧壁，因此，泄流口的尺寸优选地为3.14×d×L，其中d表示调速装置的执行腔1的内径，根据管道的内检测器或清管器规格确定；L表示液压缸行程。在现有的调速装置中，调速阀的挡板及泄流口设置在正前方，其最大泄流面积为1/2×3.14×(d/2)²(最大开口一半的面积，在调速阀全开时，其挡板必须位于未开泄流位置)，相比而言，本发明的调速装置中，当旁通阀设置为L＝d/8时，即可实现同等的泄流面积，且不会出现因现有技术中调速阀的挡板及泄流口设置在正前方而造成的阻力增加、转动轴承可靠度降低等问题。

在本发明的可选实施例中，所述调速装置还包括进流口12。进流口12同样设置于执行腔1的侧壁10上。在图1所示的实施例中，进流口12位于溢流口11的右侧。在调速装置沿其轴向(图1中的左右方向)移动的过程中，流体从进流口12进入执行腔1，并从溢流口11流出。

旁通阀2设置于执行腔1内，且可沿执行腔1的轴向方向移动以打开或关闭泄流口11。在图1所示的实施例中，旁通阀2包括环形挡板21以及支撑板22。环形挡板21紧靠执行腔1的内壁(侧壁10的内表面)，且当旁通阀2移动至关闭溢流口11时，环形挡板21覆盖溢流口11。更具体来说，结合图1所示，当环形挡板21沿图1中从左向右的方向移动时，溢流口11的开口面积逐渐减小，即旁通阀2的开度减小；进而，当环形挡板21从左向右完全覆盖溢流口11时，旁通阀2将溢流口11关闭。相反，当环形挡板21沿图1中从右向左的方向移动时，溢流口11的开口面积逐渐增大，即旁通阀2的开度增大。支撑板22连接于环形挡板21内。

所述旁通阀执行机构连接旁通阀2，并控制旁通阀沿执行腔1的轴向方向移动以打开或关闭泄流口11。

具体来说，在图1所示的实施例中，旁通阀执行机构包括：双向液压缸61、双液压油管62、微型液压站63。微型液压站63可以选择现有的任意一种微型液压站，通常由电机(可正反转)、油泵、安全阀等组件构成。微型液压站63连接速度控制单元3(可参考下文)，并由所述速度控制单元控制其油流方向。双液压油管62连接微型液压站63，微型液压站63通过双液压油管62向双向液压缸61传递动力。双向液压缸61通过双液压油管62连接至微型液压站63。其中，双向液压缸61包括一可伸缩端(图1中的左端)。所述可伸缩端连接旁通阀2，并且可在微型液压站63的控制下沿执行腔1的轴向方向伸缩以驱动旁通阀2沿执行腔1的轴向方向移动。更具体地，如图1所示，双向液压缸61的可伸缩端与旁通阀2的支撑板22固定连接，速度控制单元3通过控制微型液压站63内电机的正转或反转，微型液压站63内电机的正转或反转可以改变微型液压站63内部的油流方向，进而可以驱动双向液压缸61的可伸缩端沿执行腔1的轴向方向上的伸缩(例如电机正转时伸出，反转时回收)，进而，可伸缩端通过支撑板22带动整个旁通阀2(包括环形挡板21)的移动，以此实现对旁通阀2的开度控制。

进一步地，在本发明的实施例中，所述调速装置还包括速度控制单元3。可选地，速度控制单元3可以由单片机(MCU芯片)组成。速度控制单元3根据检测得到的实时速度(可以通过速度检测装置检测得到，可参见下文)，控制旁通阀执行机构、驱动旁通阀2的移动。具体来说，速度控制单元3根据检测得到的实时速度进行判断，具体为：

当检测得到的实时速度小于第一阈值速度时，控制旁通阀执行机构、使其驱动旁通阀2向关闭溢流口11的方向(即图1中从左向右的方向)移动，以减小旁通阀2的开度、提高管道的内检测器或者清管器的移动速度。

当检测得到的实时速度大于第二阈值速度时，控制旁通阀执行机构、使其驱动旁通阀2向打开溢流口11的方向(即图1中从右向左的方向)移动，以增大旁通阀2的开度、降低管道的内检测器或者清管器的移动速度。其中，第二阈值速度大于第一阈值速度。

在本发明的一个可选实施例中，第一阈值速度和第二阈值速度可以根据以基准速度进行设置。该基准速度可以是管道的内检测器或者清管器的最佳移动速度，当速度控制单元3控制旁通阀执行机构、使其驱动旁通阀2移动直至管道的内检测器或者清管器的移动速度达到该基准速度。举例来说，第一阈值速度可以为低于基准速度10％，第二阈值速度可以为高于基准速度10％。该基准速度可以为例如背景技术中所述的最佳移动速度2m/s。在基准速度为2m/s的情况下，第一阈值速度可以例如是1.8m/s，第二阈值速度可以是2.2m/s，在此不予赘述。

进一步地，在图1所示的实施例中，所述调速装置还包括限位检测单元。限位检测单元设置于执行腔1内，并检测旁通阀2的开度。其中，速度控制单元3还接收限位检测单元检测的旁通阀2的开度信息。

进而，结合检测得到的实时速度以及旁通阀2的开度信息进行判断，具体为：

当速度控制单元3接收到的开度信息为旁通阀2的开度为100％，且检测得到的实时速度大于第二阈值时，速度控制单元3向旁通阀执行机构发出停止驱动旁通阀2的指令。在该状态下，由于旁通阀2的开度为100％，即溢流口11的开口面积最大，因此，即使继续控制旁通阀执行机构，也无法进一步降低管道的内检测器或者清管器的速度，在该情况下，旁通阀执行机构停止对旁通阀2驱动，换言之，使旁通阀执行机构处于“休息”的状态下，节省了电能。

类似地，当速度控制单元3接收到的开度信息为旁通阀2的开度为0，且检测得到的实时速度小于第一阈值时，速度控制单元3向旁通阀执行机构发出停止驱动旁通阀2的指令。在该状态下，由于旁通阀2的开度为0，即溢流口11的开口面积最小，因此，即使继续控制旁通阀执行机构，也无法进一步提高管道的内检测器或者清管器的速度，在该情况下，旁通阀执行机构停止对旁通阀2驱动，换言之，使旁通阀执行机构处于“休息”的状态下，节省了电能。

在本发明的实施例中，由于调速装置经常处于管道内漏磁内检测的强磁环境中，为了避免测量磁场强度来计算旁通阀开启大小的方式中易受强磁场干扰的问题，因此，采用限位检测单元，速度控制单元通过根据上述实时速度以及旁通阀的开度信息两个方面进行判断，将计算模拟量简化成开关量，相比于现有技术中仅仅根据磁场计算旁通阀开度后进行设置更为可靠，更好地实现了旁通阀的控制。

具体来说，在图1所示的实施例中，限位检测单元包括位置传感器杆41、第一限位测量装置42以及第二限位测量装置43。其中，位置传感器杆41沿执行腔1的轴向方向设置于执行腔1内。第一限位测量装置42设置于位置传感器杆41上，对应位于旁通阀2的开度最大位置，并根据其相对于旁通阀2的距离输出对应的电平。第二限位测量装置43设置于位置传感器杆41上，对应位于旁通阀2的开度最小位置，并根据其相对于旁通阀2的距离输出对应的电平。速度控制单元3通过检测第一限位测量装置42和第二限位测量装置43输出的电平判断旁通阀2的开关状态。更具体来说，在本发明的一个实施例中，旁通阀2的支撑板22上可以设置一永磁体，第一限位测量装置42和第二限位测量装置43可以均为传感器。当永磁体在其移动的过程中位于距离传感器最近的位置时，传感器通过其比较器输出的第一电平；当永磁体远离传感器时，传感器通过比较器输出的第二电平(第二电平可以小于第一电平)，速度控制单元3通过第一限位测量装置42和第二限位测量装置43输出的电平来判断的旁通阀2的当前开关状态。进一步举例来说，当旁通阀2的永磁***于距离作为第一限位测量装置42的传感器最近的位置时，第一限位测量装置42输出一高电平，此时，速度控制单元3可以根据第一限位测量装置42输出的高电平判断旁通阀2处于开度最大的状态；当旁通阀2的永磁体远离作为第一限位测量装置42的传感器时，第一限位测量装置42输出一低电平，此时，速度控制单元3可以根据第一限位测量装置42输出的低电平判断旁通阀2处于开度减小的状态；当旁通阀2的永磁***于距离作为第二限位测量装置43的传感器最近的位置时，第二限位测量装置43输出一高电平(可以不同于第一限位测量装置42输出的低电平)，此时，速度控制单元3可以根据第二限位测量装置43输出的高电平判断旁通阀2处于开度最小的状态；当旁通阀2的永磁体远离作为第二限位测量装置43的传感器时，第二限位测量装置43输出一低电平(可以不同于第二限位测量装置43输出的低电平)，此时，速度控制单元3可以根据第二限位测量装置43输出的低电平判断旁通阀2处于开度增加的状态。

进一步地，在图1所示的实施例中，所述调速装置还包括动力腔5和动力单元7。动力腔5固定于执行腔1沿其轴向方向上的两端中的一端(图1中为执行腔1的右端部)。可选地，动力单元7为电池或电池组。速度控制单元3、动力单元7以及微型液压站63均设置于动力腔5内。双向液压缸61设置于执行腔1内，且固定于执行腔1靠近动力腔5的一端(即图1中的右端)。双液压油管62设置于执行腔1和动力腔5之间，其一端延伸至执行腔1内连接双向液压缸61，另一端延伸至动力腔5内连接微型液压站63。在本发明的实施例中，由于速度控制单元3、动力单元7以及微型液压站63均设置于动力腔5内，避免相关的电气组件(例如微型液压站63的电机、电池等)直接接触管道内的介质，提高了可靠性。

进一步地，请参见图2，其分别示出了本发明的一个实施例的速度控制系统的结构示意图。具体来说，本发明还提供一种速度控制系统。该速度控制系统包括上述图1中的调速装置。

进一步地，在图2所示的实施例中，该速度控制系统还包括测速装置。测速装置连接上述图1中的调速装置，用于检测管道的内检测器或者清管器的实时速度。结合图1所示，在本发明的一个实施例中，动力腔5的远离执行腔1的一端(图1的右端)还设置有一接口单元，该接口单元用于调速装置的调试、充电、开关以及实现与测速装置、状态显示单元等组件(参见下文)的连接。其中，测速装置可以通过模数转换电路实现与调速装置的连接，其可以是现有用于管道的内检测器或清管器中的任意一种测速装置，在此不予赘述。

进一步地，在图2所示的实施例中，速度控制系统还包括状态显示单元。所述状态显示单元连接调速装置，用于显示速度调节的状态。例如，状态显示单元可以显示以下几种状态：

1、速度低于基准速度时，显示旁通阀关闭过程中；

2、速度低于基准速度，且旁通阀开度为0时，显示执行机构“休息”；

3、速度高于基准速度时，显示旁通阀开启过程中；

4、速度高于基准速度，且旁通阀开度为100％时，显示执行机构“休息”。

综上所述，本发明实施例提供的调速装置以及具有该调速装置的速度控制系统中，由于溢流口设置于调速装置的执行腔的侧壁上，并且旁通阀可沿执行腔的轴向方向移动(即采用“直线行进式”设计)以打开或关闭泄流口，其结构相比于现有的调速装置中旁通阀以旋转式开关的方式更为简单、运行阻力更小，溢流口的设置的尺寸更大、可泄流面积大，适应范围更广。此外，通过设置速度控制单元，该速度控制单元根据实时速度以及旁通阀的开度信息两个方面进行判断(双限位检测)对旁通阀执行机构进行控制，不仅可以使得旁通阀执行单元在大多数情况下处于“休息”状态、节省电能，而且相比于现有技术中仅仅根据磁场计算旁通阀开度后进行设置更为可靠，因此，对使用人员要求低、提高了调速装置的自适应能力、并且可调速范围较大。

虽然本发明已以可选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。