本文旨在利用自行研制的单根细长型换热管道在线清洗试验台,在高粘度原油环境下进行单管在线清洗试验。用在线除垢的方式为高粘度原油环境下换热管道内壁结垢严重的工程问题提供解决方案。基于上述研究目的,本论文的研究主要分为三个部分:第一部分,进行试验台的整体设计、关键动密封结构设计与分析及液压系统的性能分析;第二部分,进行试验台的加工、装配及调试;第三部分,进行试验台功能试验及性能试验,并根据试验结果,验证在线清洗方案的可行性及试验台的可靠性。详细研究过程如下:首先,本文对在线清洗试验台的功能进行了分析,确定了试验台的主要设计参数。在此基础上提出了试验台的总体设计方案,并对试验台的主要组成部分进行了详细的方案设计与研究,建立了试验台的三维模型和仿真模型,通过计算机辅助设计技术验证了试验台结构设计的合理性,为后续的研究工作奠定了基础。其次,在对试验台进行方案设计的过程中,对试验台关键部位的往复动密封问题进行了深入研究。进行了密封方案分析和密封结构的设计,最后基于流体力学理论对密封方案进行理论研究,为后续试验台密封与泄漏性能分析提供依据。第三,在完成试验台详细方案设计的基础上,利用ANSYS和AMESim等分析软件对试验台液压系统的性能进行了分析,包括液压系统压力-流量特性分析和基于应力场和温度场耦合的液压系统密封与泄漏特性分析。通过性能分析来衡量试验台的各项性能参数是否达到设计要求,从而为后续搭建性能良好的试验台提供参考。第四,在完成试验台设计及性能仿真分析的基础上,搭建在线清洗试验台,包括试验台主要零部件的加工、试验台的总装及调试,针对试验台搭建过程中出现的所有问题,逐一进行解决。最后,利用自行设计的试验台,在给定工况下进行试验台功能与性能相关试验,验证在线清洗方案的可行性及在线清洗试验台的可靠性,根据试验结果对试验台的功能和性能进行评价。针对试验过程中存在的问题,提出改进方案,为后续从事该方向的研究人员提供参考。