管道运输是国家能源发展的“生命线”,在国民经济和社会发展中起到重要作用。随着使用时间的增长,管道的事故风险变得突出,泄漏、爆炸事故时有发生。通过携带智能检测设备的清管器对管道进行定期检测,有利于对管道事故风险进行提前预测和控制。但清管器由管道流体直接推动,其运行速度难以控制,降低了清管和检测结果的可靠性。为解决清管器的速度控制问题,本文针对可控速清管器的控速装置进行了一系列研究,通过对比国内外可控速清管器的性能参数,确定以旁通阀控速清管器为研究对象,具体研究了旁通阀结构参数对其控速性能的影响,并设计制造了一套旁通阀调速装置,主要研究工作和成果如下:(1)在深入调研可控速清管器研究现状的基础上,针对目前研究成果中存在的问题,提出了本文可控速清管器调速装置设计与研究的内容与分析路线。(2)阐述了可控速清管器运动过程中的影响因素,建立了基于假设条件的长输管道流体流动模型和可控速清管器的运动受力模型,提出通过调节压差的方法来控制清管器的运行速度,引入浙江杭甬线天然气DN800管道的设计条件,完成了清管器最大旁通面积比的试算。(3)开展了商业控速清管器的逆向分析研究。对ROSEN公司、Spetsneftegaz公司和T.D.Williamson公司的控速清管器进行了流体阻力系数分析,利用数值计算结果建立各调速装置相对开度与流体阻力系数和负载扭矩之间的关系模型,综合考虑清管器的控速能力、功耗水平以及清管效率,选择旁通阀调速装置作为本文的研究对象。(4)基于旁通阀的流阻特性,完成了可控速清管器旁通阀装置的主要参数设计。以清管器的骨架尺寸为限制条件,确定旁通阀最大旁通面积比,在此基础上研究了旁通阀泄流孔的轴向长度、端面孔口、倒角参数以及电机仓和电池仓结构的阻力系数特性,通过调整天然气的输气策略来重新设计旁通阀装置,分析旁通阀的水力转矩,并在实验室建立管径为100mm的旁通阀试验系统,得到旁通阀阻力系数的试验与模拟数据的相互验证。(5)结合理论研究和试验的成果,设计可控速清管器的调速装置,对关键零部件进行有限元仿真分析,验校验结构设计强度,对设计的调速装置进行加工制造。