一種基于真空吸入式氣力輸送技術(shù)的大管道疏通設(shè)備研發(fā)

鄔昭平+劉許童

摘 要：很多城市地下排水大管道堵塞嚴(yán)重，影響其排水功能，基于此，現(xiàn)在很多環(huán)?？萍脊径荚谘邪l(fā)大管道疏通設(shè)備。以真空吸入式氣力輸送技術(shù)為基礎(chǔ)研制出的管道疏通設(shè)備，是目前用于實(shí)際疏通施工中效率較高、易于可行的。一種基于真空吸技術(shù)，運(yùn)行更加穩(wěn)定、效率更高的大管道的疏通設(shè)備是很具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。

關(guān)鍵詞：疏通設(shè)備 大管道 真空吸入 氣力輸送

中圖分類號(hào)：TS21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（c）-0041-03

Abstract：Many large cities underground drainage pipes clogged severely affect its drainage function， so now a lot of environmental technology companies are developing large pipeline dredge equipment. Vacuum suction pipe pneumatic conveying technology developed based on the dredge equipment， it is currently used for the actual dredge higher efficiency in construction， easy and feasible. Based on the vacuum suction dredge equipment technology， more stable， more efficient pipeline is a big market competitiveness.

Key Words：Dredging equipment； Erainage pipeline； Vacuum adsorption； Pneumatic conveying

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的管道疏通設(shè)備基本是為小管徑排水管道清淤而設(shè)計(jì)，清淤方式大多采用人工下井或采用大型機(jī)械破開路面、截流清淤疏通。工作環(huán)境異常臟臭、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且很多箱涵內(nèi)存在甲烷、硫化氫等易燃燃爆氣和有毒氣體，對(duì)實(shí)地作業(yè)人員構(gòu)成了危險(xiǎn)隱患，有的真空吸污車僅僅能夠吸取豎井口下方的污物，而整個(gè)管道的縱深處是作業(yè)的盲區(qū)。

1 新研發(fā)的大管道疏通設(shè)備

1.1 新研發(fā)的大管道疏通機(jī)器人

主要由3部分組成：一是由大功率柴油機(jī)提供液壓動(dòng)力和真空吸力的上裝部分，包括大功率柴油機(jī)、羅茨真空泵、真空倉(cāng)；二是履帶行走底盤，包括螺旋攪拌裝置、防水視頻監(jiān)控、；三是中間真空吸污管。上裝部分與現(xiàn)市面上的通用型號(hào)的基礎(chǔ)上增加了螺旋固化裝置，用于對(duì)淤泥的固化改良。履帶行走裝置是該設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)，它彌補(bǔ)了常規(guī)清淤設(shè)備不能對(duì)管道全縱深清淤的缺陷。

1.2 履帶行走裝置的構(gòu)成和各部分用途

履帶行走裝置的構(gòu)成和各部分用途如圖1所示。

1.3 履帶行走裝置的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)

（1）傳感器和視頻監(jiān)控組件設(shè)計(jì)，視頻監(jiān)控組件通過(guò)總線電纜將信號(hào)傳輸?shù)斤@示屏，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；雙軸位置傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的實(shí)際狀況；通過(guò)智能控制，實(shí)現(xiàn)了人與淤泥的脫離，所有動(dòng)作通過(guò)陸地上遙控實(shí)現(xiàn)，大幅度降低了人工作業(yè)強(qiáng)度，使作業(yè)人員的人身安全隱患得到解決。

（2）雙路控制技術(shù)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)雙路智能控制即“CAN總線控制+分線備用控制”。

（3）遠(yuǎn)（高）距離液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)，履帶行走裝置及各種動(dòng)作為全液壓動(dòng)力，安全、高效，液壓動(dòng)力最大發(fā)送距離達(dá)到200 m。

（4）對(duì)清淤執(zhí)行組件中的攪拌葉輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，增加了攪動(dòng)片和吸口清理片，既提高了吸泥效率又能夠有效防止管口堵塞。通過(guò)旋鈕控制攪拌輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，同時(shí)配合大功率真空泵，能夠吸取到較高濃度的泥漿，大大提高了作業(yè)效率，同時(shí)也降低了作業(yè)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 工況作業(yè)介紹

2.1 污泥初步清理步驟

先將水下疏通設(shè)備放入箱涵中，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，操作擺臂向下擺動(dòng)；鏟斗調(diào)整到攪拌軸上部，而攪拌軸朝下；攪拌馬達(dá)開始工作帶動(dòng)攪拌軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，污泥通過(guò)真空吸管輸送到地面的籌集倉(cāng)內(nèi)。

2.2 污泥深度清理步驟

完成污泥初步清理步驟后，污泥逐漸被清理直至攪拌軸的葉片貼近箱涵底部進(jìn)行污泥深度清理步驟，查看地面控制箱上顯示屏履帶傾斜角度，當(dāng)履帶傾斜角接近零度，履帶行駛至箱涵底部，進(jìn)一步縮進(jìn)擺臂油缸以及鏟斗油缸，使攪拌軸的葉片進(jìn)一步貼近箱涵底部，同時(shí)攪拌軸面向前方污泥進(jìn)行清淤作業(yè)，進(jìn)行深層次污泥清理，減少箱涵底部污泥的殘留。

2.3 過(guò)厚污泥清理步驟

由視頻監(jiān)控判斷出污泥厚度過(guò)厚時(shí)，在完成污泥初步清理步驟后，操作地面控制箱，使擺臂油缸伸出，擺臂向上擺動(dòng)，結(jié)合視頻監(jiān)控?cái)[臂擺動(dòng)使得攪拌軸到合適的高度進(jìn)行污泥清理；完成上部污泥清理后，由上往下調(diào)整攪拌軸的高度逐步進(jìn)行污泥清理，循環(huán)上述過(guò)程直至全部污泥清理完成。

2.4 大塊石頭或障礙物的清理步驟

通過(guò)視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)大塊石頭或障礙物時(shí)，操作地面控制箱上的手柄，使擺臂油缸縮進(jìn)，鏟斗油缸伸出，使鏟斗接近大塊石頭或障礙物的底部，進(jìn)一步使擺臂油缸伸出，將大塊石頭或障礙物鏟至鏟斗內(nèi)，再操作履帶馬達(dá)手柄，將機(jī)器人開至窨井檢查口并采用其他設(shè)備將大塊石頭或障礙物運(yùn)送至路面。

3 實(shí)際工程運(yùn)用

3.1 廣州市某區(qū)某排水箱涵疏通清淤

一條雙通道污水排放箱涵，主要是沉積泥沙，較多生活垃圾箱涵截面3 m×2.5 m，淤泥平均深度0.6 m，淤泥以上水深0.3 m。箱涵處在城中鬧市區(qū)、不適用大規(guī)模開挖清理方案。采用該新型疏通設(shè)備，只需選一個(gè)空地破開一個(gè)2.5 m×2 m的進(jìn)口用于下放設(shè)備。用該新型疏通設(shè)備，日均出泥量為35方左右，含水率≤65%，主要成分是細(xì)沙和淤泥。施工作業(yè)方式和效果都得到甲方和監(jiān)理方的較高認(rèn)可度。

3.2 河北省廊坊市某區(qū)某排污箱涵疏通清淤

這是一條北方城市典型的市政排污箱涵，箱涵的截面有多種規(guī)格最大截面4 m×3 m，離地距離超過(guò)4 m。由于水流量不大，排放物雜亂，有機(jī)質(zhì)含量高，較多的建筑垃圾，甲烷、硫化氫等易燃有毒氣體含量較高，淤泥烏黑發(fā)臭。用該新型大管道疏通設(shè)備較順利地完成了項(xiàng)目施工，作業(yè)方式、清淤效果均達(dá)到預(yù)定要求，工程順利完成驗(yàn)收。

3.3 該新型大型管道疏通設(shè)備的施工優(yōu)勢(shì)對(duì)比

從表1的比較中可以得出，該種基于真空吸入式氣力輸送技術(shù)的大管道疏通設(shè)備對(duì)比傳統(tǒng)的疏通方式和常規(guī)設(shè)備具有效率高、成本低、安全、環(huán)保等方面的巨大優(yōu)勢(shì)，具有很好的工程施工推廣性。

4 結(jié)語(yǔ)

21世紀(jì)前10年我國(guó)城市排水管道清淤總量為已達(dá)6億m，在未來(lái)5～15年中，排水管道清淤維護(hù)問(wèn)題將是我國(guó)市政建設(shè)的重點(diǎn)，預(yù)計(jì)至2020年可達(dá)到9億m，平均每年要新增清淤量5 000萬(wàn)m。排水管道疏通設(shè)備的開發(fā)與推廣會(huì)減少傳統(tǒng)清淤方法的使用，在全國(guó)范圍中計(jì)算，每年至少可以減少100萬(wàn)人工成本，可以節(jié)省大筆市政建設(shè)的開支。該種基于真空吸入式氣力輸送技術(shù)的大管道疏通設(shè)備后續(xù)還需改進(jìn)。

（1）設(shè)備還需要做得更加小型化，滿足小管道疏通的施工要求。

（2）目前設(shè)備還只適用于方型箱涵，后續(xù)改進(jìn)要能夠兼顧大圓形管道的疏通施工。

（3）要更多地加入智能控制，讓人工操作更加簡(jiǎn)潔，效率進(jìn)一步提升。

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