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化工企业通过管道实现对气体、液体的运输,而有些液体沉淀物的出现极易造成管路的
堵塞。且故障点不易检测,即使检测到了也难排除。还有新建管道的质量检查和探伤,需要在管道内或管道外做一些检测,这都要用到管道爬行器。
管道爬行器的结构
根据直线感应电动机原理，管道爬行器是依托于铁磁性管道进行爬行的,它有初级和次级。初级就是新型管道爬行器,是可移动部分。为保证初级与管道有均匀的气隙,铁心的外径小于管道内径,内外半径是相差气隙长度的弧形硅钢片叠制而成,表面开有槽齿,三相交流绕组和补偿绕组嵌置槽内,绕组通电后将产生行波磁场和单边磁拉力。
|（1）管道爬行器的长度。由于铁心和绕组在两端开断,所以各相绕组互感不相等,即使在绕组上供给三相对称电压,在各相绕组中也将产生不对称的电流,利用对称分量法可以把它们分解成顺序、逆序和零序电流。后两类磁场在新型管道爬行器运动时,将产生阻力和增加附加损耗。即使采取一些附加措施,使三相电流对称,而由于铁心开断,仍然会产生相对于铁心不移动的脉动磁场和反向行波磁场的效应。另一方面新型管道爬行器以较高的速度相对运动时,在它的进入端和离开端还会产生磁场畸变,这是由于管道的电磁涡流使进入端的磁场削弱、离开端的磁场加强所致。在管道允许的条件下,应尽量满足电气性能的要求,即它的长度要大于或等于6个磁极的长度[2],以减少逆序磁场和脉动磁场的影响。
(2) 次级是用具有一定强度的铁磁性管道代替。管道除原有容器的作用外,还兼作起导磁,构成封闭的磁路;又起导电作用,构成电磁涡流的通路,它是新型管道爬行器所有驱动力的作用面,又是吸附的对象。
(3) 气隙δ[3]主要是保证管道爬行器在运动时不与管道壁相摩擦所必须有的空间,又称机械间隙。同时气隙又是电磁气隙,电磁气隙与管道爬行器铁心宽度的比值较小,而管道壁宽
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度又大于铁心宽度,即顺着槽的方向,边缘磁场的削弱很小,横向边缘效应可不必考虑。兼顾电气性能和机械运行,因而选择在不产生机械摩擦条件下的最小气隙。
(4) 轮的作用。有支撑轮和导向轮,由于新型管道爬行器与管道产生很大的吸附力,将使气隙变得很小,以至于不可移动。支撑轮和导向轮起到支撑作用,保证有一定的间隙,不使铁心与管道壁摩擦,同时导向轮还有导向作用。
管道爬行器的工作原理
管道爬行器的工作原理:在三相绕组通上交流电后便产生合成的行波磁场,管道壁在行波磁场的切割下,将感应电动势并产生电流,而所有感应的电流和行波磁场相互作用便产生电磁推力。在电磁推力的作用下,新型管道爬行器和管道壁相互受力,而管道是不能移动的,所以新型管道爬行器将受反向推力而移动,又称爬行。它的行波磁场移动速度称为同步速度,用vs
表示,则有:τ———磁极距
式中:v———移动速度;f———频率;s———滑差率;
通电后绕组产生的磁力线通过管道壁构成回路,它们之间产生很大的吸附力,这个力的大小取决于气隙,气隙越小吸附力越大,最大时吸附力是推力的十几倍,这样能有效地防止新型管道爬行器与管道壁打滑。有了吸附力可以有效地克服地心引力,在导向轮的引导下,新型管道爬行器还可以在管道内实现直线往复、垂直、螺旋等运动。
磁定位传感装置的发明和使用，完全取代了传统的管道爬行器由放射性同位素作为核心元素的指令源控制系统，为长输管道的无损检测提供了一种安全、环保的定位传感装置。