大口徑城市供水管道的清管器除垢實驗

康 偉

(遼寧儲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驗

康 偉

(遼寧儲備物資管理局二三九處，遼寧 沈陽 110045)

結合大連市某輸水干線維修改造工程實例，介紹了供水管道的清洗施工方案，并闡述了清管器的設計要求，通過現場試驗，對該清洗方案進行了分析評價，為類似問題的研究積累了經驗。

供水管道，清管器，水垢，刮刀

0 引言

隨著國民經濟的發展，管道運輸業已經成為國民經濟的第四大動脈，在工業中，沒有一個工業部門是不用水的。也沒有一項工業不和水直接或間接發生關系。更多的工業是利用水來冷卻設備或產品，例如鋼鐵廠等。水還常常用來作為洗滌劑，如漂洗原料或產品，清洗設備或地面，每個工廠都要利用水的各種作用來維護正常生產，幾乎每一個生產環節都有水的參與。我國運行的各種輸送管道已達百萬公里，然而隨著管道運行年限的增加，管齡的增長，管道維護保養中出現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、維護的技術也就隨之應運而生，它延長了管道的使用壽命，增加了社會效益。因此而產生了各種管道清管、除垢、維護的技術手段和儀器設備。

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

1 施工方案

在管道清洗領域普遍采用一種技術叫做“清管器”的清洗技術，國外稱之為PIG清洗，適用于大口徑長輸管線的清洗疏通。清管器技術的工作原理是：將清管器通過發射倉放入需要清洗疏通的管道首端，輸送管道介質(空氣、水、油或其他液體)，推動清管器前進將管道內的結垢物推動到管道尾端，從接收倉中排除。清管器一般由超強耐磨的聚氨酯材料制作，根據管道性質清管器分為泡沫清管器、彈性體清管器。清管器體內裝有電子發射器，便于在管道外部對清管器進行跟蹤定位。本實驗將除垢清管器裝進發射倉，關閉閥門，采用10 m3的空壓機進行打壓，推動刮刀清管器沿管道前進，因清管器后邊帶有刮刀，可將管壁上的硬質水垢打下來。在主管道上每500 m處切斷，進行施工，用同樣的方法多次進行除垢，然后更換刀具架上的刮刀，鋼絲刷，除銹刷反復進行精細施工，將管道清理干凈，為下一步的采用噴涂技術對水泥砂漿噴涂工藝做好準備，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對清管器的運行進行監測，清管器上攜帶電子定位發射機，通過發射倉進入供水管道內部。使用電子定位接收機在地面接收清管器發射機發出的無線電信號，用以跟蹤定位清管器在管道內的運行情況。管道首端作業井放置清管器發射倉，管道末端作業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。末端管道作業井處放置電子定位接收機，用以監測清管器到達末端。若清管器在管道中有卡住時能及時確定其準確的位置，這樣可對卡住位置的管道進行處理，如圖1所示。

2 設計要求

根據清管器多年使用的經驗，決定采用通用型的三個皮碗的電子定位清管器作為主體結構，這種清管器整體較為嚴謹，通過能力強，技術成熟，與其配套的刮刀、鋼刷等易于裝配。

皮碗為單獨模具設計壓制聚氨酯皮碗，皮碗與管道的過盈量根據現場實際垢的厚度分段設計，不超過管道內徑的2%。

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

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管道壁進行精細除垢。最后換上整體鋼刷對管道進行整體除銹，使管道的金屬表面露出來。

3 現場試驗

經過對整條管線的考察，決定選擇其中段的一處污垢較為嚴重便于施工的一段進行試驗。將500 m管線的兩端切斷，安裝清管器收發裝置，將刮刀清管器裝入發射倉，用吊車將其吊入發射倉入口處，再用導鏈將清管器裝入主管線，蓋上盲板封嚴接入空壓機，若為規格較低的清管器則很容易將清管器發送出去，由于1 200 mm清管器結構過于龐大，管道內壁上有10 mm的硬垢較為堅硬，為自來水長期形成的硬質水垢，未能將清管器送走。經過論證，較為經濟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，同時加大送風量，增加一臺7 m3的空壓機，再次進行試驗，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，再次發射，清管器動了起來。然而，只前進了200 m又卡住了，經過人工鉆進管道進行查看，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漏風，不能前進，除垢效果不理想。若想用這種工藝滿足涂敷工藝的要求，使管道的內壁露出金屬表面，費用是驚人的，決定中止這項工藝。

4 失效分析

這次試驗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合垢體，硬度相當硬，不容易切除。同時，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2臺10 m3,7 m3作為動力推動顯然力不從心，縫隙稍大一點很容易漏風，推不動清管器前進。

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，不僅費用太高，而且效率低，故不宜推廣。

5 措施

結合上述實驗結果，研制出一種特種清管器泡沫內置鋼絲刷清管器，由內部鑲嵌鋼絲刷，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，可以實現對大口徑長距離管道進行除垢疏通,無論是施工效率還是管道除垢效果都比現在普遍采用的除垢方法提高數倍。采用清管器對城市供水管道進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保性均高于其他任何一種清洗方式，通過長期大量的實驗數據，得出具有應用價值的成果，希望從事這個行業的科技工作者，能夠提供大量的信息交流，為管道事業的發展提供技術支持，使這項技術的發展更加完善。

[1] 張金成.清管器清洗技術及應用[M].北京：石油工業出版社,2005.

[2] 任建新.物理清洗[M].北京：化學工業出版社,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用現狀[J].科學與財富，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，高級工程師

TU991.36

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