大口徑城市供水管道的清管器除垢實(shí)驗(yàn)

康 偉

(遼寧儲(chǔ)備物資管理局二三九處，遼寧 沈陽 110045)

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大口徑城市供水管道的清管器除垢實(shí)驗(yàn)

康 偉

(遼寧儲(chǔ)備物資管理局二三九處，遼寧 沈陽 110045)

結(jié)合大連市某輸水干線維修改造工程實(shí)例，介紹了供水管道的清洗施工方案，并闡述了清管器的設(shè)計(jì)要求，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)該清洗方案進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，為類似問題的研究積累了經(jīng)驗(yàn)。

供水管道，清管器，水垢，刮刀

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，管道運(yùn)輸業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的第四大動(dòng)脈，在工業(yè)中，沒有一個(gè)工業(yè)部門是不用水的。也沒有一項(xiàng)工業(yè)不和水直接或間接發(fā)生關(guān)系。更多的工業(yè)是利用水來冷卻設(shè)備或產(chǎn)品，例如鋼鐵廠等。水還常常用來作為洗滌劑，如漂洗原料或產(chǎn)品，清洗設(shè)備或地面，每個(gè)工廠都要利用水的各種作用來維護(hù)正常生產(chǎn)，幾乎每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有水的參與。我國運(yùn)行的各種輸送管道已達(dá)百萬公里，然而隨著管道運(yùn)行年限的增加，管齡的增長，管道維護(hù)保養(yǎng)中出現(xiàn)的各種問題隨之而來，每年因金屬腐蝕而造成的損失是驚人的。 管道的清管、除垢、維護(hù)的技術(shù)也就隨之應(yīng)運(yùn)而生，它延長了管道的使用壽命，增加了社會(huì)效益。因此而產(chǎn)生了各種管道清管、除垢、維護(hù)的技術(shù)手段和儀器設(shè)備。

城市自來水供水管道內(nèi)部經(jīng)過長年運(yùn)行后會(huì)沉積很多水銹等腐蝕性物質(zhì)，通過清管器將這些腐蝕性物質(zhì)清洗干凈，可延長管道使用壽命20年～30年。使用清管技術(shù)對(duì)供水管道進(jìn)行清洗可徹底的清除管道中的水銹以及污垢，消除寄生在管道內(nèi)部的大量細(xì)菌，保障供水水質(zhì)，提高人民生活質(zhì)量。在大連市供水公司φ1 200 mm輸水干線維修改造中試驗(yàn)了一套組合方案，其目的是通過此方案的實(shí)施積累經(jīng)驗(yàn)，為下一步的大規(guī)模改造提供借鑒。

1 施工方案

在管道清洗領(lǐng)域普遍采用一種技術(shù)叫做“清管器”的清洗技術(shù)，國外稱之為PIG清洗，適用于大口徑長輸管線的清洗疏通。清管器技術(shù)的工作原理是：將清管器通過發(fā)射倉放入需要清洗疏通的管道首端，輸送管道介質(zhì)(空氣、水、油或其他液體)，推動(dòng)清管器前進(jìn)將管道內(nèi)的結(jié)垢物推動(dòng)到管道尾端，從接收倉中排除。清管器一般由超強(qiáng)耐磨的聚氨酯材料制作，根據(jù)管道性質(zhì)清管器分為泡沫清管器、彈性體清管器。清管器體內(nèi)裝有電子發(fā)射器，便于在管道外部對(duì)清管器進(jìn)行跟蹤定位。本實(shí)驗(yàn)將除垢清管器裝進(jìn)發(fā)射倉，關(guān)閉閥門，采用10 m3的空壓機(jī)進(jìn)行打壓，推動(dòng)刮刀清管器沿管道前進(jìn)，因清管器后邊帶有刮刀，可將管壁上的硬質(zhì)水垢打下來。在主管道上每500 m處切斷，進(jìn)行施工，用同樣的方法多次進(jìn)行除垢，然后更換刀具架上的刮刀，鋼絲刷，除銹刷反復(fù)進(jìn)行精細(xì)施工，將管道清理干凈，為下一步的采用噴涂技術(shù)對(duì)水泥砂漿噴涂工藝做好準(zhǔn)備，最后噴上一層水泥砂漿作為防腐層交給用戶使用，這樣能延長管道的使用壽命。

采用清管器電子跟蹤技術(shù)對(duì)清管器的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，清管器上攜帶電子定位發(fā)射機(jī)，通過發(fā)射倉進(jìn)入供水管道內(nèi)部。使用電子定位接收機(jī)在地面接收清管器發(fā)射機(jī)發(fā)出的無線電信號(hào)，用以跟蹤定位清管器在管道內(nèi)的運(yùn)行情況。管道首端作業(yè)井放置清管器發(fā)射倉，管道末端作業(yè)井放置清管器接收倉，接收倉上排污口連接地面吸污車(或下水井)，用以排出清管器從管道中推出的污垢。末端管道作業(yè)井處放置電子定位接收機(jī)，用以監(jiān)測(cè)清管器到達(dá)末端。若清管器在管道中有卡住時(shí)能及時(shí)確定其準(zhǔn)確的位置，這樣可對(duì)卡住位置的管道進(jìn)行處理，如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)要求

根據(jù)清管器多年使用的經(jīng)驗(yàn)，決定采用通用型的三個(gè)皮碗的電子定位清管器作為主體結(jié)構(gòu)，這種清管器整體較為嚴(yán)謹(jǐn)，通過能力強(qiáng)，技術(shù)成熟，與其配套的刮刀、鋼刷等易于裝配。

皮碗為單獨(dú)模具設(shè)計(jì)壓制聚氨酯皮碗，皮碗與管道的過盈量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際垢的厚度分段設(shè)計(jì)，不超過管道內(nèi)徑的2%。

刮刀采用車床用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，切垢能力強(qiáng)，便于連接清管器主體，刮刀分為平刀和尖刀，適用于不同強(qiáng)度的管道垢。

刮刀支架為彈簧鋼，通過螺栓連接清管器主體，使刮刀有個(gè)向上力支撐刮刀切向垢面，切除硬垢(見圖2)。

將刮刀支架拆下，可換上由聚氨酯材料作為支撐體的鋼刷對(duì)管道壁進(jìn)行精細(xì)除垢。最后換上整體鋼刷對(duì)管道進(jìn)行整體除銹，使管道的金屬表面露出來。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

經(jīng)過對(duì)整條管線的考察，決定選擇其中段的一處污垢較為嚴(yán)重便于施工的一段進(jìn)行試驗(yàn)。將500 m管線的兩端切斷，安裝清管器收發(fā)裝置，將刮刀清管器裝入發(fā)射倉，用吊車將其吊入發(fā)射倉入口處，再用導(dǎo)鏈將清管器裝入主管線，蓋上盲板封嚴(yán)接入空壓機(jī)，若為規(guī)格較低的清管器則很容易將清管器發(fā)送出去，由于1 200 mm清管器結(jié)構(gòu)過于龐大，管道內(nèi)壁上有10 mm的硬垢較為堅(jiān)硬，為自來水長期形成的硬質(zhì)水垢，未能將清管器送走。經(jīng)過論證，較為經(jīng)濟(jì)的方案為將清管器皮碗的高度降低20 mm之后過盈量能降低50%。整體控制在2%左右，同時(shí)加大送風(fēng)量，增加一臺(tái)7 m3的空壓機(jī)，再次進(jìn)行試驗(yàn)，不損壞清管器皮碗的模具，只將皮碗通過車床切下去20 mm，這次重新裝上清管器，再次發(fā)射，清管器動(dòng)了起來。然而，只前進(jìn)了200 m又卡住了，經(jīng)過人工鉆進(jìn)管道進(jìn)行查看，主管道壁上尺寸留下一道道的劃痕，由于管道變徑清管器已經(jīng)漏風(fēng)，不能前進(jìn)，除垢效果不理想。若想用這種工藝滿足涂敷工藝的要求，使管道的內(nèi)壁露出金屬表面，費(fèi)用是驚人的，決定中止這項(xiàng)工藝。

4 失效分析

這次試驗(yàn)不理想歸納起來原因如下：

1)從水垢方面來講，水垢為多年積累的碳酸鹽和硅酸鹽組成的復(fù)合垢體，硬度相當(dāng)硬，不容易切除。同時(shí)，水垢厚度稍薄一些。因此，刮刀下去不易切下垢體。

2)從刮刀方面來看，本刀為普通的車床刀具，靠彈簧現(xiàn)撐刀體，刀削的角度不容易控制，不能有效地切割垢體。切刀與垢的切削角由90°改為30°效果會(huì)更好些。

3)彈簧片材料若為65Mn彈簧片彎制而成其向上的彈力稍小一些，若加厚彈簧效果會(huì)更好。

4)從清管器體本身來看，清管器體本身為金屬鋼骨架與橡膠皮碗組成的，自身的重量超過250 kg，過于沉重，由空壓機(jī)2臺(tái)10 m3,7 m3作為動(dòng)力推動(dòng)顯然力不從心，縫隙稍大一點(diǎn)很容易漏風(fēng)，推不動(dòng)清管器前進(jìn)。

5)若采用軟體清管器也存在上述問題。綜上所述，若采用此工藝，不僅費(fèi)用太高，而且效率低，故不宜推廣。

5 措施

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研制出一種特種清管器泡沫內(nèi)置鋼絲刷清管器，由內(nèi)部鑲嵌鋼絲刷，密度120 kg/m3聚酯泡沫清管器組成。這種清管器本身重量輕，鋼絲刷刮削面積廣，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑長距離管道進(jìn)行除垢疏通,無論是施工效率還是管道除垢效果都比現(xiàn)在普遍采用的除垢方法提高數(shù)倍。采用清管器對(duì)城市供水管道進(jìn)行清洗除垢是目前世界上廣泛推行的最佳清洗方式，其清洗效果和效率及安全環(huán)保性均高于其他任何一種清洗方式，通過長期大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出具有應(yīng)用價(jià)值的成果，希望從事這個(gè)行業(yè)的科技工作者，能夠提供大量的信息交流，為管道事業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持，使這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展更加完善。

[1] 張金成.清管器清洗技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社,2005.

[2] 任建新.物理清洗[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[3] 孫天淦，周拾慶，張 霞.清管器在小口徑注水管線清洗中的應(yīng)用[J].清洗世界，2006，22(4)：10-14.

[4] 宋茂野，錢麗平.淺析清管器類型與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].科學(xué)與財(cái)富，2014(8)：86.

For large caliber city descaling experiments of water supply pipeline pigging

Kang Wei

(LiaoningReservesAdministrationBureauTwoThreeNine,Shenyang110045,China)

Combining with the maintenance and reconstruction projects of some water-supply artery of Dalian City, the paper introduces the cleaning construction scheme for the water-supply pipelines, illustrates the design requirements for the cleaning device, and analyzes and evaluates the cleaning scheme according to the site experiment, so as to accumulate experience for similar problems.

water-supply pipeline, pigging device, incrustation, scraper

1009-6825(2016)20-0114-03

2016-05-05

康 偉(1962- )，男，高級(jí)工程師

TU991.36

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