Способ очистки трубопровода и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к теплоэнергетическому оборудованию и трубопроводному транспорту и может быть применено для очистки полостей от отложений. Способ включает перемещение по трубопроводу потоком жидкости очистного устройства, формирование этим устройством струй жидкости, разрушение отложений этими струями и вынос потоком жидкости разрушенных отложений из трубопровода, при этом во время формирования струй жидкости на них воздействуют импульсами электрического тока с выделением большого количества энергии, которая в виде ударных волн воздействует на отложения и постоянно колеблет лепестки очистного устройства. Устройство для осуществления способа состоит из вала, на котором установлены ступицы с закрепленными на них в шахматном порядке эластичными и упругими лепестками. Вал выполнен в виде коаксиального кабеля, который подключен к генератору импульсов тока. Изобретение обеспечивает повышение удельной силы разрушения, действующей на отложения, и гибкости устройства при очистке трубопроводов с большим числом поворотов. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетическому оборудованию и трубопроводному транспорту и может быть применено для очистки полостей от отложений.

Известны способ для очистки труб от отложений и устройство для его осуществления, а.с. СССР 995910, 1986 г.

Способ заключается в том, что трубоочистным устройством формируют струи жидкости, которыми разрушают отложения.

Способ осуществляется трубоочистным устройством, которое выполнено из вала, с установленными на нем ступицами с закрепленными на них в шахматном порядке эластичными и упругими лепестками.

Недостатками этого способа и устройства являются: - невозможно очистить трубопроводы с твердыми отложениями; - невозможно очистить трубопроводы малого диаметра; - невозможно очистить трубопроводы с большим числом поворотов; - невозможно очистить разветвление сети с множеством поворотов.

Задачей изобретения является повышение удельной силы разрушения, действующей на отложения, и обеспечение наибольшей гибкости устройства.

Поставленная задача решается тем, что во время формирования струй жидкости на них воздействуют импульсами электрического тока, кроме этого, ударными волнами лепестки трубоочистного устройства постоянно колеблют.

Этим достигается то, что на отложения подают вещество в жидкой фазе и в зоне разрушения отложений создают в веществе кавитационные пузырьки, при этом кавитационные пузырьки в веществе создают путем создания периодически изменяющегося давления, имеющего постоянную и переменную составляющие, причем указанные составляющие выбирают из следующих соотношений: P₁=от 0,3 до 0,7 (Р₂ +Р₃); P₂+P₃-P₁=от 1 до 10G; где P₁ - постоянная составляющая давления (МПа); P₂ - переменная составляющая давления (МПа); P₃ - давление насыщенных паров обрабатываемого вещества при температуре подачи его в зону обработки (МПа);
G - прочность на разрыв обрабатываемого вещества при температуре подачи его в зону обработки (МПа).

При соблюдении указанных условий одновременного воздействия переменного и статического давлений на вещество в жидкой фазе в жидкости образуются кавитационные пузырьки в тот момент, когда сумма двух величин: амплитуды переменного давления и давления насыщенных паров вещества при данной температуре превысит сумму двух величин: статического давления и прочности жидкости на разрыв при данной температуре. Момент этот по времени совпадает с моментом действия отрицательной полуволны переменного давления.

Во время действия на жидкость положительной полуволны переменного давления на кавитационные пузырьки действует сумма двух давлений амплитуды переменного давления и статического давления, которое стремится сжать пузырьки, т. е. захлопнуть их. В момент захлопывания пузырьков их стенки под действием разности давлений, действующих на кавитационные пузырьки, ускоряются, приобретают кинетическую энергию и сталкиваются в центре. Величина приобретенной кинетической энергии оказывается достаточной для разрыва связи между молекулами, а также между нуклонами, преодоления сил отталкивания ядер и осуществления взаимодействия между элементарными частицами, содержащимися в ядрах обрабатываемого вещества. В результате в локальной области вещества в момент исчезновения кавитационного пузырька (его захлопывания) происходит ядерная реакция с выделением большого количества энергии, которую направляют в виде ударной волны на отложения и разрушают их.

Воздействие электроразрядами в жидкости на кавитационные пузырьки позволяет повысить выделение энергии на порядок, следовательно, разрушающая сила, действующая на отложения, также повышается.

При необходимости изменения энерговыделения изменяют переменное давление и/или статическое давление путем изменения мощности электроразряда и частотой их возникновения.

Электроразряды позволяют увеличивать скорость схлопывания кавитационных пузырьков. Это приводит к тому, что даже большие пузыри успевают схлопнуться в нужный полупериод.

Кроме этого, электроразряды способствуют и образованию кавитационных пузырьков за счет увеличения статического давления и резкого его уменьшения.

Установка на коаксиальном кабеле нескольких ступиц с лепестками позволяет потоком воды перемещать устройство через повороты трубопровода.

Укладка кабеля петлями в пусковой камере позволяет увеличить длину прохождения устройством по трубопроводу.

Подача жидкости к первому очистному устройству позволяет вытягивать кабель из пусковой камеры.

Протаскивание кабеля сопротивлением позволяет увеличить длину втягивания кабеля в трубопровод.

Выполнение вала из коаксиального кабеля позволяет увеличить мощность электроразряда.

Установка ступиц на кабеле на расстоянии, меньшем, чем расстояние между поворотами трубопровода, позволяет уменьшить трение стенки трубопровода о кабель.

Подвод жидкости к концу выхода кабеля позволяет увеличивать длину кабеля, втягиваемого в трубопровод.

Установка перед кабелем дополнительного сопротивления, которое соединено с кабелем, позволяет увеличить длину втягивания кабеля.

На фиг.1 схематично изображено устройство с камерой запуска его в трубопровод.

На фиг.3 показана схема укладки кабеля в пусковой камере 4.

Пример
Очищали теплообменник ⊘ 50 мм и длиной 40 м, имеющий 12 поворотов на 180^o. Повороты выполнены на трубопроводе на одинаковом расстоянии. Трубопровод имеет отложения по всей его поверхности толщиной 8 мм.

В качестве вала был применен коаксиальный кабель РК длиной 45 м. На кабеле были установлены равномерно 15 ступиц с лепестками. Оплетка и центральная жила были подсоединены к генератору импульсов электрического тока.

В пусковую камеру закачивали под давлением 1,2 МПа воду, а на центральную жилу подавали с частотой 0,03 Гц электрический ток с напряжением 40 кВт. Через 3 минуты первая ступица вышла из трубопровода. Подачу электрических импульсов прекратили. Кабель отсоединили от генератора импульсов электрического тока. Кабель напором воды был весь вытянут из трубопровода.

Из трубопровода на каждом колене были вырезаны катушки длиной 50 мм.

Внутренняя поверхность катушек была полностью очищена от отложений.

Устройство, изображенное на фиг.1, выполнено из коаксиального кабеля 1 (гибкого вала), на котором установлены ступицы упругими лепестками 3, расположенными в шахматном порядке.

Устройство, изображенное на фиг. 2, выполнено из пусковой камеры 4, в которой размещены кабель 1 и ступицы 2 с лепестками 3. Кабель 1 уложен петлями 5. Сопротивление 6 гибкой нитью 7 соединено с кабелем 1. Камера 4 имеет сальник 8. Центральная жила 9 и оплетка 10 кабеля соединены с генератором импульсов электрического тока 11.

Пусковая камера 4 сообщена с системой 11 подачи жидкости в ее передней части, подсоединенной к очищаемому трубопроводу.

Кабель 1 уложен в пусковой камере и петлями 5 (фиг.3).

Работают устройства, изображенные на фиг.1, 2, 3, следующим образом.

Системой 11 в пусковую камеру 4 подают воду и одновременно на центральную жилу и оплетку подают импульсы электрического тока.

Устройство, перемещаясь по трубопроводу, за счет возникновения кавитации в жидкости очищает трубопровод от отложений. За счет возникновения электроразрядов лепестки 3 колеблются, при этом изменяется статическое и переменное давления в кавитационных пузырьках.

Использование изобретения позволяет очищать трубопроводы диаметром 14-100 мм с множеством поворотов.

Технический результат достигается всеми признаками, изложенными в формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Способ для очистки трубопровода, включающий перемещение по трубопроводу потоком жидкости очистного устройства, формирование этим устройством струй жидкости, разрушение отложений этими струями и вынос потоком жидкости разрушенных отложений из трубопровода, при этом во время формирования струй жидкости на них воздействуют импульсами электрического тока с выделением большого количества энергии, которая в виде ударных волн воздействует на отложения и постоянно колеблет лепестки очистного устройства.

2. Способ по п.1, при котором импульсы электрического тока создают электрическими коммуникациями и электродами, перемещаемыми очистным устройством, при этом очистным устройством перемещают длину электрических коммуникаций, которая меньше, чем расстояние трубопровода от одного поворота до другого поворота.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, при котором импульсы электрического тока создают электрическими коммуникациями, которые втягивают в трубопровод потоком жидкости.

4. Способ по любому из пп.1 и 2, при котором импульсы электрического тока создают электрическими коммуникациями, которые в пусковой камере укладывают петлями.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором жидкость подают к очистному устройству по ходу очистки.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором очистное устройство по трубопроводу тянут сопротивлением, перемещаемым по трубопроводу.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, при котором жидкость через очистное устройство пропускают с увеличением сопротивления ее протекания.

8. Устройство для очистки трубопровода, состоящее из вала, на котором установлены ступицы с закрепленными на них в шахматном порядке эластичными и упругими лепестками, отличающееся тем, что вал выполнен в виде коаксиального кабеля, который подключен к генератору импульсов тока.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что расстояние между ступицами меньше, чем расстояние между поворотами очищаемого трубопровода.

10. Устройство по любому из пп.8 и 9, отличающееся тем, что оно снабжено камерой запуска очистного устройства, которая подключена к системе подачи жидкости, причем жидкость подводят к концу выхода из нее очистного устройства.

11. Устройство по любому из пп.8 и 10, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено сопротивлением, которое гибкой связью соединено с очистным устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3