一種基于真空吸入式氣力輸送技術的大管道疏通設備研發

鄔昭平+劉許童

摘 要：很多城市地下排水大管道堵塞嚴重，影響其排水功能，基于此，現在很多環保科技公司都在研發大管道疏通設備。以真空吸入式氣力輸送技術為基礎研制出的管道疏通設備，是目前用于實際疏通施工中效率較高、易于可行的。一種基于真空吸技術，運行更加穩定、效率更高的大管道的疏通設備是很具市場競爭力的。

關鍵詞：疏通設備 大管道 真空吸入 氣力輸送

中圖分類號：TS21 文獻標識碼：A 文章編號：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

國內現有的管道疏通設備基本是為小管徑排水管道清淤而設計，清淤方式大多采用人工下井或采用大型機械破開路面、截流清淤疏通。工作環境異常臟臭、勞動強度大，而且很多箱涵內存在甲烷、硫化氫等易燃燃爆氣和有毒氣體，對實地作業人員構成了危險隱患，有的真空吸污車僅僅能夠吸取豎井口下方的污物，而整個管道的縱深處是作業的盲區。

1 新研發的大管道疏通設備

1.1 新研發的大管道疏通機器人

主要由3部分組成：一是由大功率柴油機提供液壓動力和真空吸力的上裝部分，包括大功率柴油機、羅茨真空泵、真空倉；二是履帶行走底盤，包括螺旋攪拌裝置、防水視頻監控、；三是中間真空吸污管。上裝部分與現市面上的通用型號的基礎上增加了螺旋固化裝置，用于對淤泥的固化改良。履帶行走裝置是該設備的創新點，它彌補了常規清淤設備不能對管道全縱深清淤的缺陷。

1.2 履帶行走裝置的構成和各部分用途

履帶行走裝置的構成和各部分用途如圖1所示。

1.3 履帶行走裝置的關鍵技術特點

（1）傳感器和視頻監控組件設計，視頻監控組件通過總線電纜將信號傳輸到顯示屏，對工作環境進行實時監控；雙軸位置傳感器能實時監控設備的實際狀況；通過智能控制，實現了人與淤泥的脫離，所有動作通過陸地上遙控實現，大幅度降低了人工作業強度，使作業人員的人身安全隱患得到解決。

（2）雙路控制技術的開發，實現雙路智能控制即“CAN總線控制+分線備用控制”。

（3）遠（高）距離液壓傳動設計，履帶行走裝置及各種動作為全液壓動力，安全、高效，液壓動力最大發送距離達到200 m。

（4）對清淤執行組件中的攪拌葉輪進行重新設計，增加了攪動片和吸口清理片，既提高了吸泥效率又能夠有效防止管口堵塞。通過旋鈕控制攪拌輪的轉動速度，同時配合大功率真空泵，能夠吸取到較高濃度的泥漿，大大提高了作業效率，同時也降低了作業成本和工人的勞動強度。

2 工況作業介紹

2.1 污泥初步清理步驟

先將水下疏通設備放入箱涵中，啟動動力裝置，操作擺臂向下擺動；鏟斗調整到攪拌軸上部，而攪拌軸朝下；攪拌馬達開始工作帶動攪拌軸開始轉動，污泥通過真空吸管輸送到地面的籌集倉內。

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，當履帶傾斜角接近零度，履帶行駛至箱涵底部，進一步縮進擺臂油缸以及鏟斗油缸，使攪拌軸的葉片進一步貼近箱涵底部，同時攪拌軸面向前方污泥進行清淤作業，進行深層次污泥清理，減少箱涵底部污泥的殘留。

2.3 過厚污泥清理步驟

由視頻監控判斷出污泥厚度過厚時，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，結合視頻監控擺臂擺動使得攪拌軸到合適的高度進行污泥清理；完成上部污泥清理后，由上往下調整攪拌軸的高度逐步進行污泥清理，循環上述過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

通過視頻監控發現大塊石頭或障礙物時，操作地面控制箱上的手柄，使擺臂油缸縮進，鏟斗油缸伸出，使鏟斗接近大塊石頭或障礙物的底部，進一步使擺臂油缸伸出，將大塊石頭或障礙物鏟至鏟斗內，再操作履帶馬達手柄，將機器人開至窨井檢查口并采用其他設備將大塊石頭或障礙物運送至路面。

3 實際工程運用

3.1 廣州市某區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、不適用大規模開挖清理方案。采用該新型疏通設備，只需選一個空地破開一個2.5 m×2 m的進口用于下放設備。用該新型疏通設備，日均出泥量為35方左右，含水率≤65%，主要成分是細沙和淤泥。施工作業方式和效果都得到甲方和監理方的較高認可度。

3.2 河北省廊坊市某區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格最大截面4 m×3 m，離地距離超過4 m。由于水流量不大，排放物雜亂，有機質含量高，較多的建筑垃圾，甲烷、硫化氫等易燃有毒氣體含量較高，淤泥烏黑發臭。用該新型大管道疏通設備較順利地完成了項目施工，作業方式、清淤效果均達到預定要求，工程順利完成驗收。

3.3 該新型大型管道疏通設備的施工優勢對比

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的大管道疏通設備對比傳統的疏通方式和常規設備具有效率高、成本低、安全、環保等方面的巨大優勢，具有很好的工程施工推廣性。

4 結語

21世紀前10年我國城市排水管道清淤總量為已達6億m，在未來5～15年中，排水管道清淤維護問題將是我國市政建設的重點，預計至2020年可達到9億m，平均每年要新增清淤量5 000萬m。排水管道疏通設備的開發與推廣會減少傳統清淤方法的使用，在全國范圍中計算，每年至少可以減少100萬人工成本，可以節省大筆市政建設的開支。該種基于真空吸入式氣力輸送技術的大管道疏通設備后續還需改進。

（1）設備還需要做得更加小型化，滿足小管道疏通的施工要求。

（2）目前設備還只適用于方型箱涵，后續改進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，讓人工操作更加簡潔，效率進一步提升。

參考文獻

[1] 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2] 楊倫，謝一華.氣力輸送工程[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3] 謝一華，游舉宏.新砂長距離氣力輸送裝置[J].中國鑄造裝備與技術，2001（3）：43-44.

[4] 余洲生.連續輸送機械[M].上海：上海海運學院，1981.

[5] 宋軍委，楊忠田，朱峰.履帶式液壓挖掘機張緊裝置的改進設計[J].工程機械，2008（2）：4-5.