18293

۱۸۲۹۳

طراحي و مدلسازي مكانيزم حركتي ربات پايشگر پيگ در خطوط لوله

كارشناسي ‌ارشد

ساخت و توليد

شهريور ماه ۱۳۹۶

دكتر برهان بيگ زاده

مكانيك

صنايع نفت و گاز به عنوان يكي از مهمترين و استراتژيك‌ترين منابع تامين انرژي و توليد در دنيا هستند كه به جهت انتقال اين مواد به عنوان حامل انرژي و مواد اوليه برخي صنايع، ﻣﻴﻠﻴﺎردها ﮐﻴﻠﻮﻣﺘﺮ ﺧﻂ ﻟﻮﻟﻪ وﺟﻮد دارد ﮐﻪ ﻣﻮاد ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ اﻋﻢ از ﺁب، ﻧﻔﺖ ﺧﺎم و ﮔﺎز را ﺟﺎﺑﺠﺎ ﻣﯽ‌ﮐﻨﻨﺪ. ﻳﮑﯽ از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ﻣﺸﮑﻼت در اين حوزه، ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻧﺸﺖ لوله‌ها ﻣﯽ‌ﺑﺎﺷﺪ. ﺗﺒﻌﺎت ﻧﺸﺖ در ﺧﻄﻮط ﻟﻮﻟﻪ نفت و ﮔﺎز زﻳﺎن ﺁور و ﺣﺘﯽ ﺑﺪون اﻧﻔﺠﺎر ﻧﻴﺰ ﻣﯽ‌ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﺮﮔﺒﺎر ﺑﺎﺷﺪ و ﺑﺎﻋﺚ حادثه ﺷﻮد. يكي از راه‌هايي كه براي پايش وضعيت لوله‌ها وجود دارد، استفاده از ربات‌ها است. اين ربات‌ها كه قابليت عبور از داخل لوله‌ها را دارند، مجهز به سنسورهاي مختلف براي بررسي سلامت لوله‌ها مي‌باشند. در اين پژوهش به طراحي و تحليل ديناميكي حركت يك نمونه از اين ربات ها پرداخته شده است. اين ربات طوري طراحي شده است كه داراي سه ويژگي باشد. اولا اين ربات قادر به استفاده از نيروي سيال براي حركت در داخل لوله مي‌باشد، دوما اين ربات داراي يك مكانيزم فرمان پذير و هدايت كننده براي تعيين مسير حركت در مواجهه با سه راهي مي‌باشد و در نهايت اين ربات قادر به حركت در داخل لوله‌هايي با قطر ۱۴ تا ۲۰ سانتي‌متر مي‌باشد البته بسته به نياز وماموريت محوله قابل باز طراحي مي باشد. در روند طراحي هدينگ ربات، سه نوع مكانيزم بررسي و پيشنهاد شد به گونه‌اي كه هر مكانيزم نسبت به مدل قبلي تكامل يافته‌تر بود. بعد از طراحي اين ربات، حركت آن در داخل سه‌راهي، كاهش‌دهنده و زانويي بررسي شد. براي بررسي عبور اين ربات از مقاطع ذكر شده از نرم‌افزار ادمز استفاده گرديد. ربات طراحي شده قادر به حركت داخل مقاطع ذكر شده بود. بيشترين نيروي وارد شده از تحليل حركتي انجام شده و بررسي تحت تنش ترين عضو ربات (لينك اتصال دو قسمت هدينگ و بدنه اصلي ربات) به دست آمد. اين نيرو ماكزيمم براي بررسي حداكثر تنش اعمال شده به كار رفت. حداكثر تنشي كه به ميله اعمال مي‌شود در حدود يك دهم تنش مجاز بود. بنابراين اين ربات قادر به تحمل نيروهاي اعمال شده است.

1396/10/18

1/8/2018 12:00:00 AM

One of the most important, strategic energy resoureces, petroleum and gas are mainly transferred through pipelines which length are as long as million kilometers. Among different challenges related to these pipelines, corrosion and as a result the leakage of pipelines are very serious that the consequence can be somewhat dire as well as pernicious. Prevention is better than cure. Having this statement in mind, monitoring the lines can be an effective way to prevent leakage. When it comes to monitoring, using specialized robots, nowadays, are very common. In this thesis a robot has been designed and studied. This robot has three specifications which makes it unique. First, it uses the fluid energy in order to move, which makes it possible for the robot to go through longer pipelines with much less battery life needed. Second, this robot enjoyes a heading, enables it to choose desired direction facing a branched line. And at last, this robot is designed in a way that can be used with pipelines with the diameter of 14-20 cm. Firstly the robot was designed in Solidworks softwear,and then Adams software was used to study the motion of the robot facing three different obstacles, namely 3-way, reducer and elbow pipes. The designed robot was able to pass through the mentioned obstacles. This study provided us with the maximum force which was exerted on the most fragile part of the robot. Then, this maximum force was used in a stress analysis on the part. The result of this analysis showed that the design safty factor was around 10, which indeed is sufficient enough. Keywords: Pipelines, Pig robots, Monitoring, Wall-press robot