本发明涉及切割设备领域,尤其涉及压力管道非开挖内衬修复后的外管切割设备及控制方法。
背景技术:
1、近年,随着非开挖管道修复技术的大量应用,燃气、供水、排水、石油、化工等压力管道采用非开挖内衬修复后,形成“外部旧管道+内衬管”紧密贴合的复合结构,从而延长管道使用寿命,但由于运行中因用户发展需要开支管、受外力破坏后抢险、因其他施工改移等原因,要对内衬修复后整段复合管道的在线进行切割后重新安装接头,切割施工前需将外部水泥管或钢管或铸铁管切割剥离,且不能破坏内衬管道。
2、目前现有的切割方式多数采用切管机等手持切割设备对管道进行切割,外管内一般均包裹有内管,外管内可能设置有若干内管,操作人员在手持切管机对外管进行切割时,全凭操作人员的个人技术,使得切管机在切割外管时十分容易切割到内衬管,从而对内衬管造成损伤较大。
3、在申请号202010691687.3涉及了一种新型四驱动自爬式液压冷切割切管机,该切管机为传统的自爬切管装置上增加了冷却装置,在户外对管道维修时也会采用此类传统的自爬切管装置或在传统基础上稍微改进的自爬切管装置,但此类自爬装置需要对操作人员有较高的操作需求,在有内管的水泥管等管道切割时,由于户外的管道中的某段进行切割,该切割段的两端一般均与其他管件连接,无法直接测量待切割管道的切割深度,从而使得待切割管道的切割深度较难掌控,需要熟练的操作工通过手感进行切割深度的控制,操作工极易容易对内衬管造成损伤,内衬管在损伤后会影响内衬管的寿命,导致后续其他问题,因为管道内部一般用于安装线材等不易发生形变或者腐蚀,管道内壁为直线状,而管道表面会接触各种事物,因为腐蚀、侵蚀、碰撞等其他原因,导致管道表面呈坑洼状不平整,与管道内壁表面不呈平行设置,使得管道可能部分薄部分厚,并且由于管道表面呈腐蚀不平整状态,导致切割装置在安装完成后,切割装置的平移也并不一定与管道内壁平行设置,按照相同深度在切割时极易切割到内衬管。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中因为管道外壁腐蚀,导致切割外管时极易对内管造成较大损伤的缺点,提供了压力管道非开挖内衬修复后的外管切割设备。
2、为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:压力管道非开挖内衬修复后的外管切割设备,包括管道切割装置、检测控制装置;
3、所述管道切割装置包括切管机和移载组件,所述切管机用于对待切管道进行切割,所述切管机连接于移载组件,所述移载组件驱使切管机移动和控制切管机的切割深度;
4、所述检测控制装置包括管道壁厚检测仪、深度检测仪、控制模块和检测分析模块,所述管道壁厚检测仪用于对待切管道壁厚进行检测,所述深度检测仪用于对待切管道表面和对切管机切割生成的槽底进行深度坐标检测;
5、所述检测分析模块包括管道预检测单元;
6、所述管道预检测单元用于计算与待切管道内壁平行的平行切割线,所述管道预检测单元包括第一生成子单元、第二生成子单元和第一分析子单元;
7、所述管道预检测单元沿切割位置生成若干检测点,所述管道壁厚检测装置通过移载组件对若干检测点依次进行壁厚检测,并获得若干壁厚数据信息,所述第一生成子单元根据若干壁厚数据信息生成管道内壁直线和管道壁厚数据拟合直线;
8、所述深度检测仪对若干相同检测点进行初始深度检测,并获得若干初始深度数据信息,所述第二生成子单元根据若干初始深度数据信息生成管道表面数据拟合直线;
9、所述第一分析子单元对管道内壁直线和管道壁厚数据拟合直线两者进行角度对比,生成管道外表面坡面角度;
10、所述第一分析子单元对管道壁厚数据拟合直线和管道表面数据拟合直线进行角度对比,生成切割平移角度;
11、所述第一分析子单元根据管道外表面坡面角度和切割平移角度两者求和,生成与待切割管道内壁平行的平行切割线;
12、所述第二分析子单元根据若干厚数据信息生成进刀策略,所述进刀策略用于控制切管机的总进刀深度和单次进刀深度,所述进刀策略的总进刀深度不大于最薄处的壁厚。
13、所述切管机、移载组件、管道壁厚检测仪和深度检测仪均通过电信号与控制模块,所述控制模块根据平行切割线控制切管机切割时依次递增或递减切割深度,所述控制模块根据进刀策略控制切管机的单次进刀深度和进刀次数。
14、通过采用上述技术方案,在切割时为了避免因为管道表面坑洼导致相同进刀深度下,切割至内管,设置的移载装置可控制切管机切割平行移动,移载装置固定位置可能因为管道薄厚或固定位置不佳,导致移载装置平移状态下与管道表面也呈倾斜设置,从而根据管道壁厚检测和管道深度检测,两者生成的管道壁厚数据拟合直线和管道表面数据拟合直线,两者的角度差形成的即为移载装置平行移动和管道内壁的角度,从而通过控制模块控制切割装置的切割深度,达到切管机形成的切割槽与管道内壁呈平行设置。
15、本发明进一步设置为:所述检测分析模块还包括对切管机切割形成的切割槽进行检测的管道切割检测单元,
16、所述管道切割检测单元用于对单次进刀切割形成的切割槽进行检测分析,包括第三生成子单元和第三分析子单元;
17、所述第三生成子单元通过深度检测仪对单次进刀形成的切割槽进行多点检测,获得若干单刀深度数据,并根据若干单刀深度数据生成单刀深度拟合直线;
18、所述第三分析子单元对单刀深度拟合直线与管道内壁直线进行对比,根据比对结果生成该刀切割槽是否与管道内壁平行的判定;
19、当单刀深度拟合直线与管道内壁直线呈平行设置时,生成切割合格信息;
20、当单刀深度拟合直线与管道内壁直线呈不平行设置时,生成角度调整信息;
21、所述控制模块根据切割合格信息控制切割装置按照上一进刀的平行切割线进行下次进刀,所述控制模块根据角度调整信息控制下次进刀的切割角度。
22、通过采用上述技术方案,通过对每刀的检测即可检查切割深度和切割线是否与管道内管平行设置,还可对切割深度进行检测,检测切割深度与进刀深度是否一致。
23、本发明进一步设置为:所述进刀策略包括首刀进刀、中间进刀和尾刀进刀,所述管道切割检测单元对首刀进刀形成的切割槽进行检测分析。
24、通过采用上述技术方案,首刀进刀可用于检测,中间进刀用于快速切割,尾刀进刀用于破碎。
25、本发明进一步设置为:所述切割设备还包括用于对尾刀进刀切割形成的切割槽进行破碎的破碎装置,所述破碎装置包括破碎器和用于驱使破碎器移动的第三移动组件,所述第三移动组件用于驱使破碎器与尾刀进刀形成的切割槽形成挤压力驱使切割槽与切割管道内壁破碎相通设置。
26、通过采用上述技术方案,破碎装置用于对尾刀形成的切割槽进行破碎,从而达到切割完成管道的目的。
27、本发明进一步设置为:所述尾刀进刀的深度为尾刀进刀切割形成的切割槽距离管道内壁为1mm至2mm。
28、通过采用上述技术方案,即为合理的切割深度,还便于破碎。
29、本发明进一步设置为:所述移载组件包括轴向移载和周向移载,所述轴向移载用于驱使切管机沿管道轴向方向移动,所述周向移载用于驱使切管机和轴向移载沿管道周向转动,所述检测控制装置受控于移载组件移动,所述管道壁厚检测仪受控于周向移载转动,所述管道壁厚检测仪对管道周向进行检测。
30、通过采用上述技术方案,通过周向移载可对管道进行多方位的测量,继而找到管壁材质均匀或管壁最薄等便于切割的地方,周向移载用于对管道进行沿轴向切割。
31、本发明进一步设置为:所述检测控制装置还包括硬度检测仪,所述管道预检测单元还包括与硬度检测仪电连接的第四生成子单元,所述硬度检测仪用于对管道表面和对切管机切割生成的槽底进行硬度检测,所述第四生成子单元根据硬度检测仪的测量位置分别生成表面硬度信息和槽底硬度信息。
32、通过采用上述技术方案,硬度检测仪的加入用对对管道进行硬度检测,通过对比管道表面和管道槽底的硬度,从而生成槽底的材质与管道的初始材质,是否有区别,当槽底材质硬度与管道的初始材质两者硬度产生区别时,说明槽底已经切割到其他材质,为了避免扩大伤害可生成退刀,进行让人工检查,可起到避免切割到内管的作用。
33、本发明进一步设置为:所述控制模块包括匹配存储单元,所述匹配存储单元配置有进刀策略表,所述进刀策略表存储有若干进刀策略,所述第二分析子单元根据若干厚数据信息和表面硬度信息生成进刀策略。
34、通过采用上述技术方案,根据硬度选择进刀深度,可延长刀具的使用寿命。
35、本发明进一步设置为:所述管道切割设备还包括清洁装置,所述清洁装置包括排障器和切槽清洁件,所述清洁装置连接有第一升降组件,所述第一升降组件可驱使排障器和切槽清洁件朝向或远离管道方向运动,所述排障器用于管道表面进行清洁,所述切槽清洁件用于切管机切割形成的槽底进行清洁。
36、通过采用上述技术方案,清洁装置主要用于对管道表面和管道深度方向的清洁便于精准测量。
37、压力管道非开挖内衬修复后的外管切割设备的控制方法,应用与权利要求1-9中任意一项所述的管道切割设备,其特征在于:所述管道切割设备的控制方法包括:
38、步骤s1,控制所述第一升降组件34驱使排障器31与管道表面抵接;
39、步骤s2,所述周向移载12控制排障器31绕管道外圈转动,形成清洁面;
40、步骤s3,所述管道壁厚检测仪41对清洁面处进行多点管道壁厚检测;
41、步骤s4,所述管道壁厚检测装置通过移载组件对被切割管道表面的若干检测点进行壁厚检测,生成若干壁厚数据信息,第一生成子单元对若干壁厚数据信息进行分析生成管道壁厚数据拟合直线;
42、步骤s5,所述深度检测仪对若干相同检测点进行初始深度检测,并获得若干初始深度数据信息,所述第二生成子单元根据若干初始深度数据信息生成管道表面数据拟合直线;
43、步骤s6,所述第一分析子单元对管道壁厚数据拟合直线和管道表面数据拟合直线进行角度对比,获得切割线的切割角度,所述切割角度为移载组件平移方向与待切割管道内壁两者的角度差,并根据角度差生成与待切割管道内壁平行的平行切割线;
44、步骤s7,所述硬度检测单元对管道表面进行硬度检测,生成表面硬度信息;
45、步骤s8,所述第二分析子单元根据若干厚数据信息和表面硬度信息生成进刀策略;
46、步骤s9,所述进刀策略包括首刀进刀、中间进刀和尾刀进刀,所述管道切割检测单元对首刀进刀形成的切割槽进行检测分析;
47、步骤s10,所述第三分析子单元对单刀深度拟合直线与管道内壁直线进行对比,根据比对结果生成该刀切割槽是否与管道内壁平行的判定,所述控制模块根据判定结果控制是否调整下次进刀切割角度;
48、步骤s11,所述控制模块根据中间进刀和尾刀进刀对管道进行切割,尾刀进刀切割完成后,切割槽底与管道内壁距离为1mm至2mm;
49、步骤s12,所述破碎装置对尾刀进刀形成的切割槽进行破碎,使得完成切割槽与管道内壁的连通,完成管道切割。