工业管道的高压水射流清洗

专题讲座工业管道的高压水射流清洗陈玉凡(北京捷净管道清洗研究所,北京�100083)摘�要�着重介绍工业管道的高压水射流清洗的主要参数及部分工业管道的清洗实例,藉以说明高压水射流清洗是我国工业清洗的重要组成部分.关键词�高压水射流�排污管道�清洗分类号�TH61我国工业管道清洗现状在各工业企业生产系统中均使用各种类型的管道,藉以输送特定的液体、气体或固液等混合物,如矿浆、污水、药液、啤酒、糖浆、石油、煤气等.这些管道中常沉积有各种油垢、锈垢、水垢、聚合物、沉积物等,结垢造成了管道的堵塞或半堵塞,致使生产系统效率下降、能耗增加、环境污染、生产中断.目前我国工业管道清洗方法还很落后,大多采用人工或简易机械清洗,部分采用化学清洗、Pig清洗及高压水射流清洗等较先进的方法.有些深埋管道由于无法清洗,只好挖出旧管以新管置换之.本文将主要述及高压水射流清洗方法.此种方法以其应用的广泛性、通用性及高效快捷的清洗速度,同时又有不腐蚀金属、不污染环境、节水节能、低成本、高清洗质量等优点,在国际工业清洗行业中异军突起,在发达国家占有80%的份额,在我国也占有约15%的比例,而且目前正在以每年10%左右的速度递增着.2高压水射流工业管道清洗机的工作系统、工作原理及技术参数2�1�工作系统清洗机工作系统如图1所示.它包括高压水发图1�清洗机工作系统生装置,由高压水泵、电机或柴油机、联轴器、减速器组成的高压泵组;控制系统,由调压阀、安全阀、节流阀、脚控阀、电控柜等组成;高压工作装置,由刚性喷枪、挠性喷枪、喷头等构成;辅助机构,由水箱、底盘、卷筒、机械室等构成.整个系统用高压胶管、低压水管及电缆等挠性件连接在一起,形成一部高压水射流多功能工业管道清洗机.2�2�工作原理如图1所示,高压水泵16从水源1、水箱3吸收稿日期:1999-03-08作者简介:陈玉凡(1934-),男,教授,现主要从事高压水射流,管道清洗机研制、开发工作,重点研究喷枪、喷头新技术.第15卷�第2期化�学�清�洗Vo1.15�No.21999年4月CHEMICAL�CLEANINGApr.1999入常压水,通过泵中的三柱塞作用,一次形成35~150MPa高压水,再经过高压胶管8、脚控阀13或喷枪扳机,将其输送到各类喷枪、喷头9~12,以待射流发射时对结垢物及堵塞物进行强力打击破碎,完成清洗任务.喷枪、喷头是高压水射流工业管道清洗机的核心部件,也是高压水射流的关键技术,它的结构、形状、尺寸及孔形曲线的优化设计决定整机的技术水平及工作效率.喷枪、喷头的作用是将高压水的压力能转变成射流的速度能.其表达式为T=12mv20(1)式(1)中v0���喷嘴出口射流速度,m/s.v0可按式(2)求出v0=13.9p0(2)式(2)中p0���喷嘴出口压力,MPa.v0值一般在亚音速与超音速之间,即300~500m/s.这股射流虽然质量不大,但其速率平方却像子弹一样具有巨大打击能量,可以破坏极坚硬的盐碱结垢物及堵塞物.2�3�主要技术参数[1]1)射流打击力射流打击物体表面的打击力主要体现在射流的压强上,如果压强大于垢物的抗压强度,则垢物即被破坏.射流压强p可用下式表示:p/pm=e-�(r/b)(3)式(3)中���=0.09(xd)+1.3r���射流半径,mm;x���射流长度,mm;d���喷嘴直径,mm;b���常数,7.5�10-3;pm���射流轴心动压,MPa.pm又与泵的额定压力成正比,故水泵压力是射流能否破坏结垢物的重要标志.2)喷嘴或喷头的射孔直径根据实践与计算确定泵压p,它根据清洗对象进行如下选取:上下水及排污管道,35~50MPa;煤气管道及采油管道,50~70MPa;坚硬的热交换器及锅炉管道,70~100MPa;极坚硬的硅酸盐类结垢物,100~140MPa.根据产量及清洗效率确定泵的流量,可参考下列经验选取:热交换器及锅炉,50~70L/min;工矿企业排污管道,70~80L/min;城市上下水管道,80~100L/min;市政大型管道,100~200L/min.根据泵的压力和流量可按下式计算射孔直径dd=Q0.658�p泵�n��(4)式(4)中Q���泵的流量,L/min;p泵���泵的压力,MPa;n���喷嘴孔数;����系数.清洗热交换器取1.05~1.1,清洗排污管道取1.1~1.2,清洗上下水管道取1.2~1.3.3)高压水射流在管道中的压力损失压力损失是选泵和衡量射流打击效果的一个重要指标.如果泵压选定时没有充分考虑压力损失,则高压水通过高压软管到达喷嘴时就不足以有效破坏结垢物.高压水在高压软管中每10m压力损失数值如图2所示.选泵及选用高压软管时应予以重视.4)喷头自进力及在管道中运行阻力[3]因为喷头在管道中是靠射流喷射反力自动前进的,故喷头的射孔方向