一种大跨度管径适配的本安型清洗系统及方法与流程

本技术涉及高危管路清洗，尤其是涉及一种大跨度管径适配的本安型清洗系统及方法。

背景技术：

1、在高活性化工物料生产运输的工作中管道是重要的载体，内壁的清洁度对于安全、质量与设备寿命有着至关重要的影响，管道在对高活性化工物料进行存储运输过程中，容易产生含能污垢残余，需要使用专用的设备进行清洗。

2、相关技术中，现有的高活性化工物料管路清洗装置多为针对固定管径设计的专用设备，主要通过高压水流喷射实现管道内壁污垢清除，部分装置配备了基础的支撑结构以辅助清洗作业，这些装置在小规模、单一管径管路的短期清洗场景中得到了一定应用，在一定程度上缓解了管道污垢沉积问题。

3、针对上述中的相关技术，传统的清洗装置主要针对单一类型的小管径管路进行清洗，对于规模较大的含能管道清洗作业，难以适应大小管径不一致的清洗作业，尤其是针对管径差距跨度较大的含能管道，适应性较差，需要搭配多套适配规格的清洗装置，不利于降低清洗装置的设计生产成本。

技术实现思路

1、为了提高对不同管径跨度的含能管道清洗适应范围，以降低清洗装置的多方面成本，本技术提供一种大跨度管径适配的本安型清洗系统及方法。

2、第一方面，本技术提供一种大跨度管径适配的本安型清洗系统：

3、一种大跨度管径适配的本安型清洗系统，包括：

4、可移动高压泵站，用于将产生的高压动力源输出；

5、高压水清洗模块，与所述可移动式高压泵站通过卷管器收放的高压水管连接以接收高压动力源，配置有自适应驱动子单元、支撑定位子单元和自驱动喷洗子单元；

6、所述自适应驱动子单元与所述支撑定位子单元连接，用于提供支撑驱动力，以驱使所述支撑定位子单元调节支撑张力，与管路内壁形成滚动抵接；

7、所述自驱动喷洗子单元用于将高压水流均匀喷洒于管路内壁，并产生推力驱使所述高压清洗模块沿管路轴线方向移动；

8、作业控制柜模块，与所述高压水清洗模块、可移动高压泵站连接形成控制信号交互，用于控制所述可移动高压泵站动态调节给所述高压水清洗模块输出的高压动力源。

9、通过采用上述技术方案，可移动高压泵站、高压水清洗模块与作业控制柜模块形成协同工作体系，高压水清洗模块的多个子单元且相互配合，自适应驱动子单元与支撑定位子单元联动实现支撑张力调节，自驱动喷洗子单元保障全周向清洗与自主行进，作业控制柜模块动态调控高压动力源，整体实现大跨度管径的柔性适配、稳定支撑定位与本安型防爆清洗，有效解决传统清洗装置管径适配性差、支撑不稳定、防爆安全性不足的问题，提升高活性化工物料等高危场所管路清洗的效率、安全性与可靠性。

10、可选的，所述高压水清洗模块还包括密封进水接头子单元，与高压动力源连接，用于稳定输入的水流压力并将高压水流输送至所述自适应驱动子单元；

11、所述高压密封进水接头子单元配置有压力稳定策略，通过采集外部供水管道的水流压力进行分析，以确定实时水流压力值并匹配预设水流管道数据库中对应的水流输出管道；

12、基于水流输出管道将外部供水管道的水流输入并传输至所述自适应驱动子单元，以保持输出的水流压力处于设定的标准压力阈值内。

13、通过采用上述技术方案，密封进水接头子单元的压力稳定策略通过实时采集水流压力、匹配预设数据库参数并反馈调节，能够持续保持输出水流压力处于标准阈值内，避免因水压波动影响自适应驱动子单元的驱动力输出和自驱动喷洗子单元的清洗效果，为整个系统的稳定运行提供可靠的水压基础，减少因压力不稳定导致的清洗中断或设备故障，提升系统运行的稳定性和连续性。

14、可选的，所述支撑定位子单元包括柔性铰链和支撑导轮，所述支撑导轮设置于所述柔性铰链的末端，所述柔性铰链为x型折叠连杆，所述柔性铰链具有展开状态和收缩状态，所述柔性铰链展开时所述支撑导轮与管路内壁抵接，所述自驱动喷洗子单元与管路圆形保持同心设置。

15、通过采用上述技术方案，支撑定位子单元的定位适配策略借助x型折叠连杆的柔性铰链与末端支撑导轮的结构设计，展开时支撑导轮与管路内壁可靠抵接，且通过对称分布实现自驱动喷洗子单元与管路圆心同心设置，有效消除传统清洗装置因定位偏移导致的清洗盲区，同时柔性铰链的展开与收缩状态适配不同管径管路，提升支撑定位的稳定性和管径适配范围，保障管路内壁全周向均匀清洗，提升清洗效果。

16、可选的，所述自适应驱动子单元包括调节拉杆和伸缩驱动源，所述伸缩驱动源的输出端通过导杆与所述调节拉杆一端连接，所述调节拉杆另一端与所述柔性铰链连接，所述伸缩驱动源伸缩输出端时，驱使所述柔性铰链收缩或展开。

17、通过采用上述技术方案，自适应驱动子单元通过伸缩驱动源、导杆与调节拉杆的连接结构，利用伸缩驱动源的伸缩动作直接驱动柔性铰链收缩或展开，传动路径简洁、响应迅速，能够精准控制支撑定位子单元的支撑张力，确保支撑导轮与不同管径管路内壁形成可靠滚动抵接，避免支撑过松或过紧导致的清洗装置偏移或管路损伤，提升管径适配的灵活性和定位准确性。

18、可选的，所述自适应驱动子单元配置有动态驱动调节策略，用于调节所述支撑定位子单元的张力，以适应不同管路内径，包括：

19、采集作业任务信息进行分析以确定管路清洗排序和管路内壁直径，并匹配管路清洗数据库中对应不同管路内壁直径的驱动推力；

20、基于驱动推力调节按照管路清洗排序进行关联，当更换清洗的管路目标时匹配对应驱动推力进行调节，当前的管路目标清洗结束时以预设的复位驱动推力调节所述支撑定位子单元。

21、通过采用上述技术方案，自适应驱动子单元的动态驱动调节策略基于作业任务信息分析管路参数，匹配对应驱动推力并与清洗排序关联，实现不同管路目标切换时的自动推力调节，无需手动干预，解决传统装置需更换规格的繁琐操作，提升多管径管路连续清洗的作业效率；同时清洗结束后以预设复位推力调节收缩，保障设备取出的便捷性和安全性，进一步优化作业流程。

22、可选的，所述自适应驱动子单元还配置有输出优化子策略，包括：

23、采集管路停止清洗时同步输出至所述自适应驱动子单元的驱动推力，并以预设的动力优化分析模型计算支撑定位子单元的收缩系数；

24、当收缩系数处于预设的最大收缩系数阈值内时，触发驱动推力反馈调节指令；

25、基于驱动推力反馈调节指令分配高压动力源输出，并闭合所述高压水清洗模块的水流输入。

26、通过采用上述技术方案，输出优化子策略通过采集实际驱动推力并结合动力优化分析模型计算收缩系数，能够精准判断支撑定位子单元的收缩状态，当收缩系数处于安全阈值内时触发反馈调节，合理分配高压动力源输出并闭合水流输入通道，避免支撑定位子单元过度收缩导致的机构损伤或动力浪费，同时保障系统停机时的结构稳定性，提升设备使用寿命和能源利用效率。

27、可选的，预设的动力优化分析模型采用如下公式计算：

28、；

29、其中，为支撑定位子单元的收缩系数，表征柔性铰链的实际收缩程度与最大设计收缩程度的比值，为管路内壁停止清洗时，自适应驱动子单元输出的实际驱动推力，为当前清洗管路的内壁直径，为柔性铰链的弹性系数，是x型折叠连杆的固有结构参数，预存储于系统数据库，柔性铰链的最大收缩行程，即从完全展开状态到完全收缩状态的位移量，为自适应驱动子单元的额定驱动推力，是预设的标准输出推力值。

30、通过采用上述技术方案，动力优化分析模型通过公式量化计算收缩系数，综合考量实际驱动推力、管路直径、柔性铰链弹性系数、最大收缩行程及额定驱动推力等关键参数，避免主观判断带来的误差，能够精准、客观地反映支撑定位子单元的实际收缩程度与设计极限的匹配关系，为驱动推力反馈调节提供科学、可靠的数据依据，提升输出优化子策略的准确性和可操作性。

31、可选的，所述作业控制柜模块配置有流量异常调节策略，

32、所述作业控制柜模块以预设的水压匹配模型分析输入流量调节控制阀的控制阀水压，当控制阀水压大于预设的安全水压阈值时，触发控制阀调节指令；

33、基于控制阀调节指令以预设的控制阀开度分析模型计算，以确定控制阀开度调节参数并对流量控制阀进行开度调节。

34、通过采用上述技术方案，作业控制柜模块的流量异常调节策略借助水压匹配模型实时分析流量调节控制阀的实际水压，当水压超出安全阈值时及时触发调节指令，通过控制阀门开度实现水压调控，有效避免超压导致的管路破裂、污垢飞溅或爆炸等安全事故，满足f0区高危环境的本安型防爆要求，同时保障清洗作业的安全连续性，降低高危场所管路清洗的风险。

35、可选的，所述控制阀开度分析模型采用如下公式计算：

36、；

37、；

38、其中，为流量调节控制阀的目标开度，为预设的最大开度，为流量调节控制阀的最大开度，为水压偏差值，为预设的安全水压阈值。

39、通过采用上述技术方案，水压匹配模型与控制阀开度调节模型通过公式量化计算水压偏差值与目标开度，精准关联实际水压与阀门调节幅度，实现水压的动态精准控制，避免手动调节导致的水压波动过大问题；既确保水压快速回落至安全阈值内，又能保障清洗所需的水流压力参数，兼顾作业安全性与清洗效果，提升系统对水压异常的响应速度和调节精度。

40、第二方面，本技术提供一种大跨度管径适配的本安型清洗方法，采用如下的技术方案：

41、一种大跨度管径适配的本安型清洗方法，包括：

42、管路适配就位步骤，配置有定位适配策略与动态驱动调节策略，将高压水清洗模块的清洗执行机构送入待清洗管路，通过密封进水接头子单元连通可移动高压泵站，利用高压水流推动自适应驱动子单元的导杆伸出，顶紧柔性铰链机构撑开，使支撑定位子单元的支撑导轮贴合管路内壁，完成不同管径的自适应定位；

43、水压自适应调节步骤，配置有动态水压调控策略，作业控制柜模块基于预设的管径-水压匹配模型算法，采集管路直径信号并分析，根据管径规格调节流量控制阀开度；当为大管径管路时增大阀门开度以提升水流参数，保障清洗效果；当为小管径管路时减小阀门开度以降低水压，避免管路损伤；

44、清洗作业执行步骤，配置有自驱全周清洗策略，自驱动喷洗子单元借助水流反冲力获得行进动力，带动清洗执行机构沿管路轴线方向移动，同步完成管路内壁全周向清洗作业；

45、超压安全防护步骤，配置有动态水压调控策略的流量异常调节子策略，清洗过程中实时监测管路内水压数据，通过水压匹配模型分析实际水压与安全水压阈值的偏差；当实际水压大于预设的安全水压阈值时，作业控制柜模块立即触发控制阀调节指令，关小流量调节控制阀，并发出超压预警信号；待水压恢复至安全区间后，通过控制阀开度调节模型计算目标开度，自动复位清洗参数，恢复正常清洗作业；

46、作业结束复位步骤，配置有动态驱动调节策略的输出优化子策略，关闭可移动高压泵站的供水系统，自适应驱动子单元泄压，导杆与柔性铰链机构同步复位收缩，基于动力优化分析模型计算收缩系数，确认收缩状态符合阈值后，取出清洗执行机构，完成清洗作业。

47、通过采用上述技术方案，清洗方法与系统结构适配，各步骤依托对应的策略形成全流程闭环管控，管路适配就位步骤实现精准定位，水压自适应调节步骤匹配不同管径清洗需求，清洗作业执行步骤保障全周向高效清洗，超压安全防护步骤规避高危风险，作业结束复位步骤确保设备安全回收，有效实现大跨度管径管路的安全、高效、无盲区清洗，适配高活性化工物料等高危场所的清洗作业需求，解决传统清洗方法适配性差、安全性低、流程不规范的问题。

48、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

49、1.可移动高压泵站、高压水清洗模块与作业控制柜模块形成协同工作体系，高压水清洗模块的多个子单元且相互配合，自适应驱动子单元与支撑定位子单元联动实现支撑张力调节，自驱动喷洗子单元保障全周向清洗与自主行进，作业控制柜模块动态调控高压动力源，整体实现大跨度管径的柔性适配、稳定支撑定位与本安型防爆清洗，有效解决传统清洗装置管径适配性差、支撑不稳定、防爆安全性不足的问题，提升高活性化工物料等高危场所管路清洗的效率、安全性与可靠性；

50、2.支撑定位子单元的定位适配策略借助x型折叠连杆的柔性铰链与末端支撑导轮的结构设计，展开时支撑导轮与管路内壁可靠抵接，且通过对称分布实现自驱动喷洗子单元与管路圆心同心设置，有效消除传统清洗装置因定位偏移导致的清洗盲区，同时柔性铰链的展开与收缩状态适配不同管径管路，提升支撑定位的稳定性和管径适配范围，保障管路内壁全周向均匀清洗，提升清洗效果；

51、3.自适应驱动子单元通过伸缩驱动源、导杆与调节拉杆的连接结构，利用伸缩驱动源的伸缩动作直接驱动柔性铰链收缩或展开，传动路径简洁、响应迅速，能够精准控制支撑定位子单元的支撑张力，确保支撑导轮与不同管径管路内壁形成可靠滚动抵接，避免支撑过松或过紧导致的清洗装置偏移或管路损伤，提升管径适配的灵活性和定位准确性。