CN113058930A - 一种模块化压力管道清洁装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化压力管道清洁装置及方法，利用主体外壳和刮片支撑台形成支撑结构，在刮片支撑台的外圈设置刮片，刮片外圈与管道内壁贴合，利用刮片实现管道内壁腐蚀物的清理，同时在主体外壳内腔固定有臭氧发生器和超声震荡装置，利用超声震荡装置对管壁内腐蚀产物进行震荡清理，结合刮片刮除，提高效率；本发明通过在相邻两个刮片支撑台之间的主体外壳管壁上开设有通孔，利用臭氧发生器产生的臭氧能够对清理后的管道内壁第一时间内形成氧化保护层，主体外壳外侧间隔固定有多个刮片支撑台，能够有效形成臭氧氧化空间结构，作用于管道内壁，对压力管道壁面进行氧化，形成氧化膜保护层，从而实现管道清理后的防护。
Description
技术领域
本发明涉及压力管道清洁技术领域，尤其涉及一种模块化压力管道清洁装置及方法。
背景技术
随着能源行业的飞速发展，对于动力系统中工质的输运要求越来越高，为了提升单位长度压力管道的运输能力，提升效率，被输运的工质的参数不断提升。然而高参数的工质输送系统压力管道的腐蚀会加剧且输送效率会随之降低，这一方面对压力管道的选材提出了更高的要求，例如现阶段常用铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢以及镍基合金作为电力系统压力管道的管材，随着主蒸汽温度温度的不断提高，压力管道的钢级还在不断增强；另一方面也要求压力管道的清洁维护工作必须贯彻落实，例如超临界水发电系统中因水腐蚀和介质腐蚀，在压力管道的管道弯头、低洼积水处、气液交界处、管壁减薄处常发生局部缺陷的逐渐恶化及腐蚀产物的生成剥落堆积，这极易引起压力管道冷却不均产生热应力而爆管，会带来巨大的安全生产隐患和经济财产损失；石油输送管道的腐蚀产物多为高粘性物质，极易引起管道堵塞，极大地影响输送效率与运输安全。因此压力管道的腐蚀产物必须得到彻底而有效的清除，通常采用清洁猪对压力管道进行定期的清洁维护。
目前，适配各领域管道输送系统的管道清洁猪的革新多局限于机械部件的设计和设备机械性能的改良，例如高效清洁刮片设计、不同驱动方式的的管道探查机器人设计(主动式、被动式)等。这些管道清洁猪在一个工作流程中也大多仅具备宏观上单一的清洁功能且只能适用于某种特定性质的腐蚀产物，不具备对各种腐蚀产物的广泛适用性与自体检测微观上管道因腐蚀而产生的各种缺陷的功能，仍需外接专门探查设备进行管道诊断，如此过程所需设备多而复杂，经济成本较大。
管道输送系统的腐蚀防护工作十分关键。目前不同工质的管道输送系统依据其工质特性、管材性能等因素，常在管道清洁作业结束后，另需外接专用表面处理设备进行管道腐蚀防护，管道清洁猪并不具备自身即可完成腐蚀防护作业的功能，这使得整个管道维护工作进展缓慢、效率低下。同样重要的是，考虑到压力管道形状变化，目前的单一清洁猪主体运动自由度受限，灵活性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化压力管道清洁装置及方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种模块化压力管道清洁装置，包括主体外壳和刮片支撑台，主体外壳的一端固定有前端盖，主体外壳的另一端固定有后端盖，后端盖上设有通孔；主体外壳内腔固定有臭氧发生器和超声震荡装置，主体外壳外侧间隔固定有多个刮片支撑台，刮片支撑台外圈固定有刮片，相邻两个刮片支撑台之间的主体外壳管壁上开设有通孔；前端盖内设有空腔，前端盖的空腔内周向均匀设有多个超声传感器，多个超声传感器连接有传感器群中控器。
进一步的，臭氧发生器外圈设有卡箍，通过螺钉和卡箍固定安装于主体外壳内壁。
进一步的，前端盖内腔设有电源模块，用于给超声传感器、臭氧发生器和超声震荡装置供电，超声传感器、臭氧发生器和超声震荡装置均与传感器群中控器通过无线传输模块连接。
进一步的，刮片支撑台采用两个半圆环拼合而成，通过螺钉固定于主体外壳外壁。
进一步的，刮片支撑台采用圆环结构，套设于主体外壳外壁，通过螺钉定位锁紧。
进一步的，相邻两个刮片支撑台之间的主体外壳管壁上对开有两个通孔。
进一步的，刮片支撑台外圈设有刮片槽，刮片卡扣在刮片槽内。
进一步的，前端盖的外端部设有牵引部，后端盖的端部设有牵引环。
进一步的，传感器群中控器包括数据采集模块、管道标准模块、数据读写模块和定位单元，定位单元设置于前端盖内，数据采集模块利用超声传感器发出发射超声波或接收回波指令，同时获取定位单元的定位信息，发送至数据读写模块，利用数据读写模块与管道标准模块中存储的信息对比，依据发射超声波和回波计算判断压力管道腐蚀产物、细小裂纹、管壁金属损失及受腐蚀程度。
一种管道清洁方法，包括以下步骤：
S1，取外径不小于待清理管道内壁直径的刮片，将其固定于主体外壳上的刮片支撑台上；
S2，将固定有刮片的主体外壳放入待清理管道内，设有前端盖一侧位于前端，将主体外壳完全放入待清理管道内，然后向待清理管道内通入高压气体，利用高压气体驱动主体外壳前进，同时开启臭氧发生器、超声震荡装置和超声传感器，直至主体外壳从待清理管道另一侧移出，完成待清理管道内壁清理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种模块化压力管道清洁装置，利用主体外壳和刮片支撑台形成支撑结构，在刮片支撑台的外圈设置刮片，刮片外圈与管道内壁贴合，利用刮片实现管道内壁腐蚀物的清理，同时在主体外壳内腔固定有臭氧发生器和超声震荡装置，利用超声震荡装置对管壁内腐蚀产物进行震荡清理，结合刮片刮除，提高效率；本发明通过在相邻两个刮片支撑台之间的主体外壳管壁上开设有通孔，利用臭氧发生器产生的臭氧能够对清理后的管道内壁第一时间内形成氧化保护层，主体外壳外侧间隔固定有多个刮片支撑台，能够有效形成臭氧氧化空间结构，提高氧化效率，避免臭氧的溢出，实现臭氧的有效利用。
进一步的，臭氧发生器外圈设有卡箍，结构简单，安装方便。
进一步的，刮片支撑台采用两个半圆环拼合而成，便于安装和更换。
进一步的，相邻两个刮片支撑台之间的主体外壳管壁上对开有两个通孔，提高了氧化保护效率。
一种管道清洁方法，将装有刮片的主体外壳和刮片支撑放置于管道内，向管道内通入高压气体，主体外壳设有后端盖一侧位于高压气体侧，高压气体作用下，主体外壳沿管道内壁移动，利用刮片实现管道内壁腐蚀物的清理，同时在清理过程中，利用超声震荡装置对管壁内腐蚀产物进行震荡清理，结合刮片刮除，提高效率；通过臭氧发生器产生臭氧，臭氧通过主体外壳管壁上的通孔散出，作用于管道内壁，对压力管道壁面进行氧化，形成氧化膜保护层，从而实现管道清理后的防护。
附图说明
图1为本发明实施例中管道清洁装置立体结构示意图。
图2为本发明实施例中管道清洁装置轴测图。
图3为本发明实施例中管道清洁装置轴侧剖视图。
图4为本发明实施例中管道清洁装置主剖视图。
图5为本发明实施例中前端盖结构示意图。
其中，1、主体外壳；2、刮片支撑台；3、前端盖；4、后端盖；5、臭氧发生器；6、超声震荡装置；7、刮片；8、超声传感器；10、螺钉；11、牵引部；12、牵引环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图5所示，一种模块化压力管道清洁装置，包括主体外壳1和刮片支撑台2，主体外壳1的一端固定有前端盖3，主体外壳1的另一端固定有后端盖4，后端盖4上设有通孔；主体外壳1内腔固定有臭氧发生器5和超声震荡装置6，主体外壳1外侧间隔固定有多个刮片支撑台2，刮片支撑台2外圈固定有刮片7，相邻两个刮片支撑台2之间的主体外壳1管壁上开设有通孔；前端盖3内设有空腔，前端盖3的空腔内周向均匀设有多个超声传感器8，多个超声传感器8连接有传感器群中控器。本申请利用主体外壳1和刮片支撑台2形成支撑结构，在刮片支撑台2的外圈设置刮片7，利用刮片实现管道内壁腐蚀物的清理，使用过程中，刮片7外圈与管道内壁贴合，将装有刮片7的主体外壳1和刮片支撑台2放置于管道内，向管道内通入高压气体，主体外壳1设有后端盖4一侧位于高压气体侧，高压气体作用下，主体外壳1沿管道内壁移动，利用刮片实现管道内壁腐蚀物的清理，采用多个间隔设置的刮片支撑台2，每个刮片支撑台2上的刮片外径逐渐增大，提高清理效率，同时清理过程中，利用超声震荡装置6对管壁内腐蚀产物进行震荡清理，结合刮片刮除，提高效率；同时通过臭氧发生器5产生臭氧，臭氧通过主体外壳1管壁上的通孔散出，作用于管道内壁，对压力管道壁面进行氧化，形成氧化膜保护层，从而实现管道清理后的防护。
臭氧发生器5外圈设有卡箍，通过螺钉和卡箍固定安装于主体外壳1内壁，通过臭氧发生器5产生臭氧，臭氧通过主体外壳1管壁上的通孔散出，作用于管道内壁。如图5所示，前端盖3的空腔内周向均匀设有四个超声传感器8。
超声震荡装置6固定于主体外壳1内壁，利用超声震荡对难以去除的腐蚀产物进行清理。前端盖3内腔设有电源模块，用于给超声传感器8、臭氧发生器5和超声震荡装置6供电。超声传感器8、臭氧发生器5和超声震荡装置6均与传感器群中控器通过无线传输模块连接，实现信号无线传输。
如图4所示，刮片支撑台2采用两个半圆环拼合而成，通过螺钉10固定于主体外壳1外壁；或者刮片支撑台2采用圆环结构，套设于主体外壳1外壁，通过螺钉10定位锁紧。
相邻两个刮片支撑台2之间的主体外壳1管壁上对开有两个通孔，加快臭氧气体逸出，对前端刮片清理后的管道内壁氧化保护，两个刮片支撑台2之间的刮片7使管道内壁与主体外壳1之间形成氧化空腔，提高氧化效果；采用高压气体驱动主体外壳1在管道内移动，提高了臭氧进入氧化空腔的速度。
刮片支撑台2外圈设有刮片槽，刮片卡扣在刮片槽内，刮片通过活塞环原理与刮片槽过盈配合，紧密安装，为了提高刮片效率和腐蚀物运输，每个刮片支撑台2外圈设置两个刮片槽，两个刮片槽之间可作为腐蚀物收集容腔。
传感器群中控器包括数据采集模块、管道标准模块、数据读写模块和定位单元，定位单元设置于前端盖3内，数据采集模块利用超声传感器8发出发射超声波或接收回波指令，按照预设定时间，发出轮换指令，实现超声传感器8数据的接收与发送以及指令发送，同时获取定位单元的定位信息，发送至数据读写模块，利用数据读写模块与管道标准模块中存储的信息对比，依据发射超声波和回波计算判断压力管道腐蚀产物、细小裂纹、管壁金属损失及受腐蚀程度。超声传感器8的超声波频率、发射间隔时间可调。
前端盖3的外端部设有牵引部11，后端盖4的端部设有牵引环12，对非水平或非垂直压力管道，可采用多个上述管道清洁装置串联，前一节尾部通过牵引环12连接于下一节管道清洁装置的牵引部11，增强其对复杂形状压力管道的适应能力，前端也可采用牵引装置进行牵引驱动；所需管道清洁装置个数由现场作业情况决定。后端盖4与主体外壳1通过螺纹连接。
本发明的工作步骤：
装置运行前的准备工作：根据所需作业的压力管道的内径及其腐蚀物性质，从刮片支撑台组选取合适尺寸的刮片支撑台，从刮片组中选取与刮片支撑台外径匹配的刮片。
将装有刮片7的主体外壳1和刮片支撑台2放置于管道内，前端采用牵引装置牵引或者在后端设定压力气体，装置开始在压力管道内缓慢移动。刮片7与压力管道内壁产生剐蹭摩擦，将附着于压力管道内壁以及剥落堆积的腐蚀产物刮除；对于吸附性好的腐蚀产物，用刮片对腐蚀产物刮除的同时，开启超声震荡装置6，利用超声震荡对难以去除的腐蚀产物进行清理；多模块组装使用的清洁猪装置，超声震荡的清洁效果增强。完成清洁作业。
在清洁作业过程中，传感器群中控器用于发出检测命令至超声传感器8，超声传感器8发出发射超声波或接收回波指令，按照预设定时间，发出轮换指令；传感器群中控器20可调节超声波频率、发射间隔时间；依据发射超声波和回波计算判断压力管道腐蚀产物、细小裂纹、管壁金属损失及受腐蚀程度。
完成清洁作业、检测作业后，可采用本装置再次进入压力管道，重新设置移动的速度，确保臭氧气体在压力管道内部有足够的反应时间。腐蚀防护作业开始，臭氧发生器接通电源，产生臭氧气体，气体从主体外壳上的通孔外逸，对压力管道壁面进行氧化，形成氧化膜保护层，腐蚀防护作业结束。
Claims (10)
1.一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，包括主体外壳(1)和刮片支撑台(2)，主体外壳(1)的一端固定有前端盖(3)，主体外壳(1)的另一端固定有后端盖(4)，后端盖(4)上设有通孔；主体外壳(1)内腔固定有臭氧发生器(5)和超声震荡装置(6)，主体外壳(1)外侧间隔固定有多个刮片支撑台(2)，刮片支撑台(2)外圈固定有刮片(7)，相邻两个刮片支撑台(2)之间的主体外壳(1)管壁上开设有通孔；前端盖(3)内设有空腔，前端盖(3)的空腔内周向均匀设有多个超声传感器(8)，多个超声传感器(8)连接有传感器群中控器。
2.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，臭氧发生器(5)外圈设有卡箍，通过螺钉和卡箍固定安装于主体外壳(1)内壁。
3.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，前端盖(3)内腔设有电源模块，用于给超声传感器(8)、臭氧发生器(5)和超声震荡装置(6)供电，超声传感器(8)、臭氧发生器(5)和超声震荡装置(6)均与传感器群中控器通过无线传输模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，刮片支撑台(2)采用两个半圆环拼合而成，通过螺钉(10)固定于主体外壳(1)外壁。
5.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，刮片支撑台(2)采用圆环结构，套设于主体外壳(1)外壁，通过螺钉(10)定位锁紧。
6.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，相邻两个刮片支撑台(2)之间的主体外壳(1)管壁上对开有两个通孔。
7.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，刮片支撑台(2)外圈设有刮片槽，刮片(7)卡扣在刮片槽内。
8.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，前端盖(3)的外端部设有牵引部(11)，后端盖(4)的端部设有牵引环(12)。
9.根据权利要求1所述的一种模块化压力管道清洁装置，其特征在于，传感器群中控器包括数据采集模块、管道标准模块、数据读写模块和定位单元，定位单元设置于前端盖(3)内，数据采集模块利用超声传感器(8)发出发射超声波或接收回波指令，同时获取定位单元的定位信息，发送至数据读写模块，利用数据读写模块与管道标准模块中存储的信息对比，依据发射超声波和回波计算判断压力管道腐蚀产物、细小裂纹、管壁金属损失及受腐蚀程度。
10.一种基于权利要求1所述模块化压力管道清洁装置的管道清洁方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，取外径不小于待清理管道内壁直径的刮片，将其固定于主体外壳上的刮片支撑台上；
S2，将固定有刮片的主体外壳放入待清理管道内，设有前端盖一侧位于前端，将主体外壳完全放入待清理管道内，然后向待清理管道内通入高压气体，利用高压气体驱动主体外壳前进，同时开启臭氧发生器、超声震荡装置和超声传感器，直至主体外壳从待清理管道另一侧移出，完成待清理管道内壁清理。
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