本發(fā)明專利涉及一種管道沖洗裝置及沖洗方法，特別涉及一種管道冰沙沖洗裝置及沖洗方法。

背景技術(shù)：

由于歷史和經(jīng)濟(jì)原因，管網(wǎng)二次污染是我國供水企業(yè)普遍存在的問題。優(yōu)質(zhì)的出廠水經(jīng)過管網(wǎng)長期長距離輸送到達(dá)用戶水龍頭時，水質(zhì)已明顯下降。對管網(wǎng)管道進(jìn)行沖洗是維護(hù)和改善管網(wǎng)水質(zhì)、降低管網(wǎng)二次污染的有效途徑之一，清洗技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法，徹底清除附著在管道內(nèi)壁的鹽、堿、垢及各種堵塞物。物理方法是目前被廣為應(yīng)用的方法，它包括高壓水射流清洗、冰塊清管器清洗、冰晶清洗法，傳統(tǒng)的管網(wǎng)清洗方法沖洗效果不佳，水資源浪費嚴(yán)重。

現(xiàn)有類似的管道沖洗裝置無法快速準(zhǔn)確定位沖洗介質(zhì)或者冰晶的位置。若無法準(zhǔn)確定位冰晶的位置，將可能出現(xiàn)升壓現(xiàn)象和冰晶堵塞事故，從而可能導(dǎo)致清洗效果不理想和管道遭受壓力性破壞的嚴(yán)重后果。部分管道清洗介質(zhì)為冰。冰是水的固態(tài)形式，硬度很大，利用冰塊進(jìn)行管道沖洗會損傷管道內(nèi)壁。沖洗介質(zhì)應(yīng)既保證沖洗力度和效果，不損傷管道又能保證不阻塞管道，易于排除。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有管道沖洗裝置對管道摩擦力不足，或沖洗介質(zhì)選取不當(dāng)損傷管道內(nèi)壁，沖洗效果差，還會導(dǎo)致污染水質(zhì)和環(huán)境，且不能準(zhǔn)確定位冰塊位置的問題。本發(fā)明提供了一種具有效率高、能耗低、清洗效果好、冰沙定位準(zhǔn)確的管道冰沙沖洗裝置及沖洗方法。

冰沙是水汽在冰核上凝華增長而形成的固態(tài)水成物，它以小粒徑塵埃為中心，與水蒸氣一起在較低的溫度下形成一個像冰一樣的物質(zhì)。冰沙比冰的硬度小，如同沙粒一般與管道進(jìn)行較為溫和地摩擦，且本身顆粒比冰小，使用冰沙作為清洗物可以大幅度降低對管道內(nèi)壁的損傷。此外，冰沙比冰的融化速度更快，更易于融合排出。

本發(fā)明所述的冰沙是由同位素標(biāo)記的水制成，強(qiáng)度高，可連續(xù)通過90度的標(biāo)準(zhǔn)彎頭、變徑管、180度的回轉(zhuǎn)彎頭、閥門和管接頭等處。本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置及沖洗方法的作用是清洗管道內(nèi)結(jié)垢、沉積物或異物。

本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置，它由冰沙發(fā)射設(shè)備、冰沙產(chǎn)生器、壓入用泵、給水池、閥門、推動介質(zhì)等組成，所述冰沙發(fā)射設(shè)備的輸入口與冰沙產(chǎn)生器的輸出口連接，所述冰沙產(chǎn)生器的輸入口與壓入用泵的輸出端連接，所述壓入用泵的輸入端與給水池連通。

本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置，還包括冰沙監(jiān)測設(shè)備。冰沙監(jiān)測設(shè)備由安裝在冰沙進(jìn)入管道的入口處的信號發(fā)射器和廢液排出的出口處的信號接收器兩部分組成，其作用是在發(fā)射和接收時，檢查發(fā)射和接收的冰沙量是否相等。通過連續(xù)測定和記錄發(fā)射器、接收器的動態(tài)壓力，可以掌握冰沙行進(jìn)中的狀態(tài)，并能監(jiān)視升壓現(xiàn)象的發(fā)生以及能發(fā)現(xiàn)和防止冰沙堵塞事故的發(fā)生。

本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗方法的裝備不僅包括管道冰沙沖洗裝置，還包括系列輔助裝置：閉塞解析儀，壓力監(jiān)測裝置，流量計，冰沙同位素追蹤裝置，冰沙通過指示器。

本發(fā)明所述的閉塞解析儀，布置在待沖洗管道的合適位置并進(jìn)行測試，分析得到管線內(nèi)的結(jié)垢情況，包括管道閉塞率和分布規(guī)律等。

本發(fā)明所述的壓力監(jiān)測設(shè)備，為壓力表或者壓力監(jiān)測儀，設(shè)置在冰沙監(jiān)測設(shè)備的發(fā)射器和接收器上。

本發(fā)明所述的流量計，分別安裝在冰沙進(jìn)入管道的入口處和廢液排出的出口處。

本發(fā)明所述的冰沙同位素追蹤裝置為設(shè)置在地面上合適位置的地面接收裝置。

本發(fā)明所述的冰沙通過指示器，設(shè)置在管道的合適位置，垂直于管道安裝，位于管道的頂部，記錄冰沙通過該位置的具體時間。

本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗方法的技術(shù)方案，包括以下要點：

(1)前期準(zhǔn)備工作：

①在前期準(zhǔn)備階段，關(guān)閉管道上游的截止閥。

②在待沖洗管道的合適位置安裝閉塞解析儀，測試分析，得到管線內(nèi)的結(jié)垢情況，包括閉塞率和分布規(guī)律等。為后續(xù)沖洗階段選擇合適尺寸大小的冰沙提供科學(xué)性的依據(jù)。為了提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)在管道的不同位置進(jìn)行多次測試分析。

③選擇合適的壓力用泵和推動介質(zhì)：壓力用泵是冰沙前進(jìn)的推動力的能量供給者，是保證冰沙順利運行的關(guān)鍵，因此需要選擇合適的泵站，也可根據(jù)實際情況另外安裝動力源。推動介質(zhì)是能量的傳導(dǎo)者，管道所輸送流體可作為推動介質(zhì)。選擇合適的壓力用泵和推動介質(zhì)是管道冰沙清洗技術(shù)的重要組成環(huán)節(jié)。

(2)冰沙沖洗階段；

①打開上游管道的截止閥，水經(jīng)引入管從被清洗管道中引出進(jìn)入給水池，壓入用泵將水從給水池中抽吸并將其壓入冰沙產(chǎn)生裝置。

②冰沙產(chǎn)生裝置首先將水分子中的氧原子用同位素標(biāo)記，然后制成尺寸合適的冰沙。

③由冰沙產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的冰沙進(jìn)入冰沙發(fā)射設(shè)備，打開手動式閘閥板，冰沙通過鋼制三通順利進(jìn)入管道，上游管道介質(zhì)在冰沙前進(jìn)方向產(chǎn)生壓力差，形成前進(jìn)推力，使冰沙沿管線前進(jìn)，在運行過程中，冰沙逐漸變小。冰沙在管內(nèi)不斷與被清洗管道的管壁的積垢接觸，對積垢進(jìn)行擠壓、刮削、沖刷、振動破碎，清除管道內(nèi)的銹垢、沉積物和異物。

④同時，介質(zhì)在通過冰沙表面與管內(nèi)壁形成的間隙時會形成高速環(huán)隙射流，在它的作用下，前面會形成類似真空的區(qū)域，有利于冰沙的運行，并對所刮削下來的垢渣進(jìn)行沖擊、攪拌，并及時排出管外，有效地防止了垢渣在管內(nèi)的堆積，避免了堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。

⑤沖洗過程中，密切關(guān)注發(fā)射器和接收器上測壓裝置的壓力的變化，判斷管內(nèi)結(jié)垢情況和冰沙運行狀況，可隨時調(diào)整后續(xù)沖洗過程中冰沙材料尺寸的選擇和介質(zhì)壓力、流量的控制。

⑥沖洗過程中，密切關(guān)注流量計的變化，通過對冰沙輸送流體流量的計算，來確定管道中沖洗冰沙和推動介質(zhì)的排出情況。

⑦沖洗過程中，密切關(guān)注冰沙通過指示器。當(dāng)冰沙通過管道指定位置時，該儀器可以準(zhǔn)確記錄通過某一位置的時間，為冰沙材料的快速定位提供準(zhǔn)確的測試范圍

⑧沖洗過程中，密切關(guān)注冰沙同位素追蹤裝置，準(zhǔn)確定位冰沙位置，判斷冰沙材料的運行狀況。

⑨沖洗過程中，冰沙與管壁之間的摩擦以及溫度的上升將會加速冰沙的融化，形成廢液，在真空泵的抽吸作用下，流入廢水池。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)適用范圍廣：一般情況下，較大口徑的管道清洗都可以使用本方法。

(2)本發(fā)明裝備及方法在使用過程中無污染無腐蝕。管道沖洗使用的材料是冰沙，在清洗結(jié)束后部分冰沙融化為水，隨管道污物排出。對管壁無腐蝕，對環(huán)境無污染。

(3)在管道沖洗過程中，能準(zhǔn)確定位冰沙位置，掌握冰沙行進(jìn)中的狀態(tài)，并能監(jiān)視升壓現(xiàn)象的發(fā)生以及能發(fā)現(xiàn)和防止冰沙堵塞事故的發(fā)生。

(4)對于短距離管道的沖洗具有明顯優(yōu)勢。在較短距離的管道中，冰沙行進(jìn)到管道出口處，依然能有部分冰沙保持固體狀態(tài)，沖洗效果更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置及沖洗方法的裝置示意圖，附圖標(biāo)記說明：

(1)冰沙發(fā)射裝置；(2)冰沙產(chǎn)生器；(3)壓入用泵；(4)給水池；

(5)鋼制三通；(6)冰沙監(jiān)測裝置；(7)閉塞解析儀；(8)壓力監(jiān)測裝置；

(9)流量計；(10)同位素追蹤裝置；(11)冰沙通過指示器；(12)截止閥；

(13)引入管；(14)被清洗管道；(16)手動式閘閥板；(17)真空泵；(18)廢水池；

圖2為本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置及沖洗方法的原理示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的管道冰沙沖洗裝置，它包括冰沙發(fā)射設(shè)備(1)、冰沙產(chǎn)生器(2)、壓入用泵(3)、給水池(4)、閥門和推動介質(zhì)等組成，所述冰沙發(fā)射設(shè)備(1)的輸入口與冰沙產(chǎn)生器(2)的輸出口連接，所述冰沙產(chǎn)生器(2)的輸入口與壓入用泵(3)的輸出端連接，所述壓入用泵(3)的輸入端與給水池(4)連通。

具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的冰沙發(fā)射設(shè)備的進(jìn)一步限定，

本發(fā)明所述的冰沙發(fā)射設(shè)備(1)與被清洗管道(14)連通：在被清洗管道(14)的上表面鑿φ200的孔洞，通過鋼制三通(5)連接冰沙發(fā)射裝置，冰沙發(fā)射設(shè)備(1)把冰沙推入管道，液壓泵產(chǎn)生的液壓作用使冰沙在管道中行走，利用冰沙與管道壁間的摩擦進(jìn)行清污。壓入用泵(3)入口的口徑應(yīng)保證冰沙能在推動介質(zhì)的作用下，以適宜的速度(0.7—2m/s)運行。冰沙直徑為100mm左右，冰沙發(fā)射器直徑大的一端比冰沙直徑大20—50％，以便于冰沙裝入，直徑小的一端與冰沙內(nèi)徑相同或略大。發(fā)射長度為所發(fā)冰沙長度的1.5—3倍。

具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式一所述的管道冰沙沖洗裝置的進(jìn)一步限定，

本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗裝置，還包括冰沙監(jiān)測設(shè)備(6)。冰沙監(jiān)測設(shè)備(6)由安裝在冰沙進(jìn)入管道的入口處的信號發(fā)射器和廢液排出的出口處的信號接收器兩部分組成，檢查發(fā)射和接收的冰沙量是否相等。

具體實施方式四：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗方法的裝備不僅包括管道冰沙沖洗裝置，還包括系列閉塞解析儀(7)，壓力監(jiān)測裝置(8)，流量計(9)，冰沙同位素追蹤裝置(10)，冰沙通過指示器等(11)輔助裝置。

所述的閉塞解析儀(7)，布置在待沖洗管道的合適位置并進(jìn)行測試，分析得到管線內(nèi)的結(jié)垢情況，包括管道閉塞率和分布規(guī)律等。

所述的壓力監(jiān)測設(shè)備(8)，為壓力表或者壓力監(jiān)測儀，設(shè)置在冰沙監(jiān)測設(shè)備(6)的發(fā)射器和接收器上。

所述的流量計(9)，分別安裝在冰沙進(jìn)入管道的入口處和廢液排出的出口處。

所述的冰沙同位素追蹤裝置(10)，設(shè)置在地面上合適位置，追蹤冰沙同位素的位置，必要時冰沙同位素追蹤裝置(10)應(yīng)該沿著冰沙前進(jìn)的方向以適當(dāng)?shù)乃俣纫苿?，獲取較為準(zhǔn)確地信號位置。

所述的冰沙通過指示器(11)，設(shè)置在管道的合適位置，垂直于管道安裝，位于管道的頂部，記錄冰沙通過該位置的具體時間。

具體實施方式五：本實施方式是對具體實施方式四所述的管道冰沙沖洗方法的技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，

結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明所述的管道冰沙沖洗方法的技術(shù)方案，包括以下要點：

(1)前期準(zhǔn)備工作：

①在前期準(zhǔn)備階段，關(guān)閉管道上游的截止閥(12)。

②在待沖洗管道的合適位置安裝閉塞解析儀(7)，測試分析，得到管線內(nèi)的結(jié)垢情況，包括閉塞率和分布規(guī)律等。為后續(xù)沖洗階段選擇合適尺寸大小的冰沙提供科學(xué)性的依據(jù)。為了提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)在管道的不同位置進(jìn)行多次測試分析。

③選擇合適的壓力用泵(3)和推動介質(zhì)：壓力用泵(3)是冰沙前進(jìn)的推動力的能量供給者，是保證冰沙順利運行的關(guān)鍵，因此需要選擇合適的泵站，也可根據(jù)實際情況另外安裝動力源。推動介質(zhì)是能量的傳導(dǎo)者，管道所輸送流體可作為推動介質(zhì)。選擇合適的壓力用泵和推動介質(zhì)是管道冰沙清洗技術(shù)的重要組成環(huán)節(jié)。

(2)冰沙沖洗階段；

①打開上游管道的截止閥(12)，水經(jīng)引入管(13)從被清洗管道(14)中引出進(jìn)入給水池(15)，壓入用泵(3)將水從給水池(15)中抽吸并將其壓入冰沙產(chǎn)生裝置(2)。

②冰沙產(chǎn)生裝置(2)首先將水分子中的氧用同位素標(biāo)記，然后制成尺寸合適的冰沙。

③由冰沙產(chǎn)生裝置(2)產(chǎn)生的冰沙進(jìn)入冰沙發(fā)射設(shè)備(1)，打開手動式閘閥板(16)，冰沙通過鋼制三通(5)順利進(jìn)入被清洗管道(14)，上游管道介質(zhì)在冰沙前進(jìn)方向產(chǎn)生壓力差，形成前進(jìn)推力，使冰沙沿管線前進(jìn)，在運行過程中，冰沙逐漸變小。冰沙在管內(nèi)不斷與被清洗管道的管壁的積垢接觸，對積垢進(jìn)行擠壓、刮削、沖刷、振動破碎，清除管道內(nèi)的銹垢、沉積物和異物。

④同時，介質(zhì)在通過冰沙表面與管內(nèi)壁形成的間隙時會形成高速環(huán)隙射流，在它的作用下，前面會形成類似真空的區(qū)域，有利于冰沙的運行，并對所刮削下來的垢渣進(jìn)行沖擊、攪拌，并及時排出管外，有效地防止了垢渣在管內(nèi)的堆積，避免了堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。

⑤沖洗過程中，密切關(guān)注發(fā)射器和接收器上壓力監(jiān)測裝置(8)的壓力的變化，判斷管內(nèi)結(jié)垢情況和冰沙運行狀況，可隨時調(diào)整后續(xù)沖洗過程中冰沙材料尺寸的選擇和介質(zhì)壓力、流量的控制。

⑥沖洗過程中，密切關(guān)注流量計(9)的變化，通過對冰沙輸送流體流量的計算，來確定管道中沖洗冰沙和推動介質(zhì)的排出情況。

⑦沖洗過程中，密切關(guān)注冰沙通過指示器(11)。當(dāng)冰沙通過管道指定位置時，該儀器可以準(zhǔn)確記錄通過某一位置的時間，為冰沙材料的快速定位提供準(zhǔn)確的測試范圍

⑧沖洗過程中，密切關(guān)注冰沙同位素追蹤裝置(10)，準(zhǔn)確定位冰沙位置，判斷冰沙材料的運行狀況。

⑨沖洗過程中，冰沙與管壁之間的摩擦以及溫度的上升將會加速冰沙的融化，形成廢液，在真空泵(17)的抽吸作用下，流入廢水池(18)。