大口径城市供水管道的清管器除垢实验

康 伟

(辽宁储备物资管理局二三九处，辽宁 沈阳 110045)



大口径城市供水管道的清管器除垢实验

康 伟

(辽宁储备物资管理局二三九处，辽宁 沈阳 110045)

结合大连市某输水干线维修改造工程实例，介绍了供水管道的清洗施工方案，并阐述了清管器的设计要求，通过现场试验，对该清洗方案进行了分析评价，为类似问题的研究积累了经验。

供水管道，清管器，水垢，刮刀

0 引言

随着国民经济的发展，管道运输业已经成为国民经济的第四大动脉，在工业中，没有一个工业部门是不用水的。也没有一项工业不和水直接或间接发生关系。更多的工业是利用水来冷却设备或产品，例如钢铁厂等。水还常常用来作为洗涤剂，如漂洗原料或产品，清洗设备或地面，每个工厂都要利用水的各种作用来维护正常生产，几乎每一个生产环节都有水的参与。我国运行的各种输送管道已达百万公里，然而随着管道运行年限的增加，管龄的增长，管道维护保养中出现的各种问题随之而来，每年因金属腐蚀而造成的损失是惊人的。 管道的清管、除垢、维护的技术也就随之应运而生，它延长了管道的使用寿命，增加了社会效益。因此而产生了各种管道清管、除垢、维护的技术手段和仪器设备。

城市自来水供水管道内部经过长年运行后会沉积很多水锈等腐蚀性物质，通过清管器将这些腐蚀性物质清洗干净，可延长管道使用寿命20年～30年。使用清管技术对供水管道进行清洗可彻底的清除管道中的水锈以及污垢，消除寄生在管道内部的大量细菌，保障供水水质，提高人民生活质量。在大连市供水公司φ1 200 mm输水干线维修改造中试验了一套组合方案，其目的是通过此方案的实施积累经验，为下一步的大规模改造提供借鉴。

1 施工方案

在管道清洗领域普遍采用一种技术叫做“清管器”的清洗技术，国外称之为PIG清洗，适用于大口径长输管线的清洗疏通。清管器技术的工作原理是：将清管器通过发射仓放入需要清洗疏通的管道首端，输送管道介质(空气、水、油或其他液体)，推动清管器前进将管道内的结垢物推动到管道尾端，从接收仓中排除。清管器一般由超强耐磨的聚氨酯材料制作，根据管道性质清管器分为泡沫清管器、弹性体清管器。清管器体内装有电子发射器，便于在管道外部对清管器进行跟踪定位。本实验将除垢清管器装进发射仓，关闭阀门，采用10 m3的空压机进行打压，推动刮刀清管器沿管道前进，因清管器后边带有刮刀，可将管壁上的硬质水垢打下来。在主管道上每500 m处切断，进行施工，用同样的方法多次进行除垢，然后更换刀具架上的刮刀，钢丝刷，除锈刷反复进行精细施工，将管道清理干净，为下一步的采用喷涂技术对水泥砂浆喷涂工艺做好准备，最后喷上一层水泥砂浆作为防腐层交给用户使用，这样能延长管道的使用寿命。

采用清管器电子跟踪技术对清管器的运行进行监测，清管器上携带电子定位发射机，通过发射仓进入供水管道内部。使用电子定位接收机在地面接收清管器发射机发出的无线电信号，用以跟踪定位清管器在管道内的运行情况。管道首端作业井放置清管器发射仓，管道末端作业井放置清管器接收仓，接收仓上排污口连接地面吸污车(或下水井)，用以排出清管器从管道中推出的污垢。末端管道作业井处放置电子定位接收机，用以监测清管器到达末端。若清管器在管道中有卡住时能及时确定其准确的位置，这样可对卡住位置的管道进行处理，如图1所示。

2 设计要求

根据清管器多年使用的经验，决定采用通用型的三个皮碗的电子定位清管器作为主体结构，这种清管器整体较为严谨，通过能力强，技术成熟，与其配套的刮刀、钢刷等易于装配。

皮碗为单独模具设计压制聚氨酯皮碗，皮碗与管道的过盈量根据现场实际垢的厚度分段设计，不超过管道内径的2%。

刮刀采用车床用的标准刀具，切垢能力强，便于连接清管器主体，刮刀分为平刀和尖刀，适用于不同强度的管道垢。

刮刀支架为弹簧钢，通过螺栓连接清管器主体，使刮刀有个向上力支撑刮刀切向垢面，切除硬垢(见图2)。

将刮刀支架拆下，可换上由聚氨酯材料作为支撑体的钢刷对管道壁进行精细除垢。最后换上整体钢刷对管道进行整体除锈，使管道的金属表面露出来。

3 现场试验

经过对整条管线的考察，决定选择其中段的一处污垢较为严重便于施工的一段进行试验。将500 m管线的两端切断，安装清管器收发装置，将刮刀清管器装入发射仓，用吊车将其吊入发射仓入口处，再用导链将清管器装入主管线，盖上盲板封严接入空压机，若为规格较低的清管器则很容易将清管器发送出去，由于1 200 mm清管器结构过于庞大，管道内壁上有10 mm的硬垢较为坚硬，为自来水长期形成的硬质水垢，未能将清管器送走。经过论证，较为经济的方案为将清管器皮碗的高度降低20 mm之后过盈量能降低50%。整体控制在2%左右，同时加大送风量，增加一台7 m3的空压机，再次进行试验，不损坏清管器皮碗的模具，只将皮碗通过车床切下去20 mm，这次重新装上清管器，再次发射，清管器动了起来。然而，只前进了200 m又卡住了，经过人工钻进管道进行查看，主管道壁上尺寸留下一道道的划痕，由于管道变径清管器已经漏风，不能前进，除垢效果不理想。若想用这种工艺满足涂敷工艺的要求，使管道的内壁露出金属表面，费用是惊人的，决定中止这项工艺。

4 失效分析

这次试验不理想归纳起来原因如下：

1)从水垢方面来讲，水垢为多年积累的碳酸盐和硅酸盐组成的复合垢体，硬度相当硬，不容易切除。同时，水垢厚度稍薄一些。因此，刮刀下去不易切下垢体。

2)从刮刀方面来看，本刀为普通的车床刀具，靠弹簧现撑刀体，刀削的角度不容易控制，不能有效地切割垢体。切刀与垢的切削角由90°改为30°效果会更好些。

3)弹簧片材料若为65Mn弹簧片弯制而成其向上的弹力稍小一些，若加厚弹簧效果会更好。

4)从清管器体本身来看，清管器体本身为金属钢骨架与橡胶皮碗组成的，自身的重量超过250 kg，过于沉重，由空压机2台10 m3,7 m3作为动力推动显然力不从心，缝隙稍大一点很容易漏风，推不动清管器前进。

5)若采用软体清管器也存在上述问题。综上所述，若采用此工艺，不仅费用太高，而且效率低，故不宜推广。

5 措施

结合上述实验结果，研制出一种特种清管器泡沫内置钢丝刷清管器，由内部镶嵌钢丝刷，密度120 kg/m3聚酯泡沫清管器组成。这种清管器本身重量轻，钢丝刷刮削面积广，可以实现对大口径长距离管道进行除垢疏通,无论是施工效率还是管道除垢效果都比现在普遍采用的除垢方法提高数倍。采用清管器对城市供水管道进行清洗除垢是目前世界上广泛推行的最佳清洗方式，其清洗效果和效率及安全环保性均高于其他任何一种清洗方式，通过长期大量的实验数据，得出具有应用价值的成果，希望从事这个行业的科技工作者，能够提供大量的信息交流，为管道事业的发展提供技术支持，使这项技术的发展更加完善。

[1] 张金成.清管器清洗技术及应用[M].北京：石油工业出版社,2005.

[2] 任建新.物理清洗[M].北京：化学工业出版社,2000.

[3] 孙天淦，周拾庆，张 霞.清管器在小口径注水管线清洗中的应用[J].清洗世界，2006，22(4)：10-14.

[4] 宋茂野，钱丽平.浅析清管器类型与应用现状[J].科学与财富，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 伟(1962- )，男，高级工程师

TU991.36

A