一种辐射在线清洗装置、控制系统及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水射流清洗技术领域，公开了一种辐射在线清洗装置、控制系统及控制方法，采用计算机数值模拟的方法，以最优吹扫系统结构为基础，分析射流喷口与封板距离、双清洗管位置、清洗管直径、水射流速度、气体体积分数和清洗管工作状态对封板清洗系统性能的影响，实现对辐射在线清洗装置的控制；其中，针对整个辐射在线清洗装置，影响因素包括射流喷口与封板距离和双清洗管位置；针对封板探测区，影响因素包括清洗管直径、水射流速度和气体体积分数；针对封板低动压区，影响因素为清洗管工作状态。本发明专利技术分析了清洗管参数对封板清洗系统的影响，实现了对整个封板的有效清洗。本发明专利技术对辐射在线测量装置的实际改造与运行具有重要的指导意义。要的指导意义。要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种辐射在线清洗装置、控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于水射流清洗
，尤其涉及一种辐射在线清洗装置、控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]目前，水射流清洗是一种利用水射流产生的冲击动能去除靶面污染物的清洗方法，最早应用于19世纪中期。其清洗效果主要取决于射流动压和有效作用面积。大量的研究与实践表明，水射流清洗技术具有以下优点：
[0003](1)环保：与化学清洗相比，以清水为主要介质的水射流不会产生有毒的废液，污染水质和土质；与机械清洗法相比，水射流清洗不会产生大量污染环境的粉尘。相反地，水射流产生的雾化作用可以显著降低空气中的粉尘浓度，改善作业区空气质量，保障工作人员身体健康。
[0004](2)清洗速度快：水射流通过剪切、磨削、冲蚀等的综合作用将靶面污垢打碎脱落，清洗速度是化学清洗法、人工清洗法、喷砂抛丸法的几倍至几十倍。同时，采用水射流清洗后的部件一般不需要二次清洗，化学清洗法需要用清水将靶面残留的化学试剂清洗干净。
[0005](3)清洗效果好：具有高能量的高压水射流能够破坏污垢结构，剔除管道内部所有的堵塞物和结垢物。一般情况下，选择合适的水压，高压水射流即不会破坏管路系统，也不会损伤管道材料。
[0006](4)清洗成本低：自来水可以直接作为水射流介质，同时由于清洗能量大，水射流不需添加洗涤剂或者填充物即可将靶面清洗干净。
[0007](5)适用范围广且易于自动化、机械化：水射流能在环境比较恶劣的条件下清洗表面或内部结构复杂的设备，并且对设备材质、污垢种类要求低。通过管道将高压水输送到清洗地点，清洗压力和频率均可随时调整。
[0008]基于以上优点，水射流清洗技术迅速被广泛应用，利用水射流清洗技术可以简化封板清洗过程并可增加装置连续运行时间。此外，随着水射流清洗技术的发展，其种类逐渐增多。根据射流技术特征的不同，水射流清洗可分为纯水射流、磨料射流、脉冲射流和空化射流，各射流的特性如下：
[0009]纯水射流以纯水作为介质，利用高速水产生的高能水流工作。该射流清洗方式最大的优点是清洗介质获得方式简单，成本低，主要应用于板材料面的清洗和除锈，也可用于木板、塑料、纸张、皮革、岩石等非金属材料的切割。该射流方式对设备及部件的承压要求较高，将增加使用成本，降低设备可靠性。
[0010]磨料射流通过在纯水中添加密度较大的磨料来提高水射流的工作效率，显著增强靶面受到的射流冲击和磨削作用。但是在提升射流效果的同时，磨料射流会对设备表面产生较大的冲蚀和磨损。
[0011]空化射流将空化现象和射流技术相结合，利用空泡溃灭所产生的冲击力增强射流对靶面的打击效果。大量研究指出，空泡溃灭瞬间可以产生超过50MPa的高压环境，同时可
能产生强烈的冲击波。因此在相同条件下，空化射流清洗技术的清洗效果显著优于纯水射流，但是其产生所需要的条件较高，并且对设备的损伤大。
[0012]脉冲射流是利用特殊设备使射流以脉冲的形式打击靶面，其实质是利用水锤效应在靶面上形成冲击压力，清洗、破碎和切割效果同样优于纯水射流。根据射流频率、射流能量、射流长度、射流直径的不同，产生该射流的方式可分为流量调节法、压力挤出法和聚能骤放法。该射流方式的产生所需要的条件同样较高。
[0013]通过上述对水射流清洗方式的简单介绍，可以发现磨料射流、空化射流和脉冲射流的清洗效果虽然优于纯水射流，但是这些射流清洗方式产生成本高，且对设备有较大的损伤。
[0014]水射流清洗技术优势显著，得到世界各国的重视。目前有很多文献介绍了水射流清洗技术在实验方面的进展。在水射流工艺参数和流场分布规律研究方面，Teimourian等研究了水射流工艺参数对除漆效果的影响，研究结果表明：射流能量越大，基体质量损失越大；增大静态载荷强度和提高载荷频率均可改善水射流的除漆效果。张洪申等设计了一种用于去除乘用车涂层的射流清洗装置，研究了该装置射流压力、速度、靶距和冲击角度对涂层去除效果的影响，并以实验结果为依据，拟合出各射流参数与涂层去除率的关系。Campbell等使用高速视频图像技术、激光散射技术以及热图像技术研究空化射流规律。结果表明：沿射流流动方向，射流产生周期性波动；喷射时间越长，靶面受到的损伤越大。这些研究成果促进了射流理论的发展。Stoye等分析了脉冲射流各部分特性，并实施实验对比其与连续射流的清洗效果，发现脉冲射流清洗效果显著优于连续射流。该实验结果为脉冲射流的广泛应用提供理论基础。大量的实践研究表明，水射流喷嘴对清洗效果有重要影响，因此国内外学者也对其做了深入的研究。Rajaratnam等通过实验分析了喷嘴外水射流速度与体积分数的分布规律。Jou等运用线性稳定性理论研究了喷口尺寸对射流稳定性影响，研究表明：射流边界由连续的波组成；当射流加入高频波时，其稳定性不受喷口尺寸影响。
[0015]现阶段，随着科技的发展，水射流清洗技术逐渐被用于工作环境恶劣、结构复杂的装置，应用实验方法研究其理论及应用有很大的局限性。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)克服了设备尺寸、测量精度、外界环境等困难，降低了研究周期，减少了研究成本，为国内外众多学者研究射流清洗理论提供了十分有效的手段。在水射流清洗参数和流场分布规律研究方面，时凤霞等采用数值模拟方法，对含气率在射流清洗中的影响进行了研究，发现含气率增大，最大射流速度增大，当含气率增加到7.4％时，最大射流速度达到最大。Guha等利用Fluent软件研究了靶距对射流清洗效果的影响，研究表明：靶距过小，射流会从靶面反弹，影响射流在喷嘴处的流动；靶距过大，射流传递给环境的动量增大，压力损失增大，清洗效率降低；当喷嘴与壁面的距离为5至26倍喷嘴直径时，射流清洗效果最优。张子威等研究了射流压力、冲击角和靶距对靶面清洗效果的影响。研究发现：当射流压力过大时，管道壁面会受到损伤；射流清洗效果达到最优时，冲击角为60
°
；随着靶距的增大，靶面所受打击力呈现出先增加后减小的规律。朱犇犇等对一台气
‑
液混合装置的清洗效果进行了数值模拟研究。结果表明：气体的初速度对气液混合效果没有明显影响；有效清洗面积随着混合射流压力的增大而增大，但是增速减小。Nie等对射流与壁面碰撞时流场的分布规律进行了研究，结果表明：当喷嘴与壁面的距离为2至7倍喷嘴直径时，射流滞止压力达到最大；射流冲击动压与入口压力相关。Wang等以理论分析为基础，将磨料颗粒作为一种伪
流体相，建立了磨料水射流双流体模型，并对磨料水射流喷嘴外二维流场进行了模拟计算，计算结果与实验结果吻合度较高。
[0016]在射流喷嘴研究方面，Hou等对磨料射流喷嘴内的速度分布规律进行了数值模拟研究。在气液两相流研究中发现，喷嘴锥角对漩涡的位置和锥面上速度的分布均有影响；在液固两相流研究中发现，喷嘴出口面中心位置速度最大；在气液固三相流的研究中发现，磨料主要沿喷嘴内表面分布而气体主要分布在涡流产生的位置。张吉智等分析了圆柱型喷嘴、圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辐射在线清洗装置的控制方法，其特征在于，所述辐射在线清洗装置的控制方法包括：采用计算机数值模拟的方法，以最优吹扫系统结构为基础，分析射流喷口与封板距离、双清洗管位置、清洗管直径、水射流速度、气体体积分数和清洗管工作状态对封板清洗系统性能的影响，实现对辐射在线清洗装置的控制；其中，针对整个辐射在线清洗装置，影响因素包括射流喷口与封板距离和双清洗管位置；针对封板探测区，影响因素包括清洗管直径、水射流速度和气体体积分数；针对封板低动压区，影响因素为清洗管工作状态。2.如权利要求1所述的辐射在线清洗装置的控制方法，其特征在于，所述辐射在线清洗装置的控制方法包括以下步骤：步骤一，分析射流喷口与封板距离的影响，确定最佳距离；步骤二，分析双清洗管位置的影响，确定最优工况；步骤三，分析不同因素对封板探测区清洗效果的影响；步骤四，分析清洗管工作状态的影响，确定清洗方式。3.如权利要求2所述的辐射在线清洗装置的控制方法，其特征在于，所述步骤一中，确定射流喷口与封板距离6mm工况为最优距离；所述步骤二中，确定两清洗管夹角为0
°
、间距30mm为最优工况。4.如权利要求2所述的辐射在线清洗装置的控制方法，其特征在于，所述步骤三中的因素包括清洗管直径、射流速度和气体体积分数；选择清洗管直径16mm、水射流速度6m/s以及纯水工况作为最优工况。5.如权利要求2所述的辐射在线清洗装置的控制方法，其特征在于，所述步骤四中，采用交...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贲，孙路石，杨武，李威，万倩敏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：