摘要
随着管道运输的发展，长距离输油气管道的安全问题已经成为了影响国家经济与改
善社会民生的关键因素，因此必须定时地对管路实施检查与维修。清管器是对油气管路
实现清理、维护的装置，适用于油气管道的检测工作。但是在长距离输油气管道内，清
管器无法持续稳定工作，必须调节其自身的工作速率以提高其监测效果。目前清管工作
中主流的清管器有两大类：固定节流清管器、变节流清管器。本文分别对两种清管器各
自工况下的运动规律进行研究，主要工作及研究内容如下：
(1)对固定节流清管器进行了调速特性研究。通过分析清管器的驱动与调速原理，
建立了力学模型。通过CFD仿真分析与摩擦力数学模型相结合的方法，分别得出了清
管器在不同通孔直径和不同运行速度时所受的驱动力和摩擦力，确定了清管器运动速度
与旁通阀通孔直径的关系。
(2)对变节流清管器进行了调速特性研究。通过对变节流清管器的建模及CFD仿真
分析，研究了影响变节流清管器在管道内运行情况的因素。得出了清管器在不同阀口开
度时流体驱动力及不同清管器速度时摩擦阻力的变化规律。通过拟合曲线得到了变节流
清管器运动速度随阀口开度变化的预测曲线，为变节流清管器的结构设计提供了理论依
据。
(3)对变节流清管器样机进行总体设计。对阀门的定子和转子进行尺寸结构设计，
对阀门水力转矩进行计算。根据水力转矩确定驱动结构并设计了驱动结构、密封结构，
校验结构设计的强度。
关键词：清管器；力学模型；速度预测；变节流；样机设计
FlowFieldAnalysisandVelocityPredictionofVelocityControlModule
ofFluidDrivenPIG
Abstract
Withthedevelopmentofpipelinetransportation,thesafetyoflong-distanceoilandgas
pipelineshasbecomeakeyfactoraffectingthenationaleconomyandimprovingsocialand
peopleslivelihood.Itadjuststhepressurechangesgeneratedbythefluidatthefrontandrear
ends,andwassuitablefortheinspectionofoilandgaspipelines.However,inlong-distance
oilandgaspipelines,thePipelineInspectionGauge(PIG)cannotworkcontinuouslyand
stably,anditsownworkingratemustbeadjustedtoimproveitsmonitoringeffect.Atpresent,
thereweretwomaintypesofPIGS:fixedorificePIGSandvariableorificePIG.Combining
theoreticalresearch,thisthesishasbeencarriedoutextensiveandin-depthresearchonthe
motionlawsofthetwoPIGSundertheirrespectiveworkingconditions.Themainworkand
researchcontentswereasfollows.
1.TheresearchonthespeedregulationcharacteristicsofthefixedthrottlingPIGwas
carriedout.ByanalyzingthedrivingandspeedregulationprincipleofthePIG,amechanical
modelwasestabl