專利名稱：管子內表面的清洗方法及其實施設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及清洗物件表面污物的方法，特別是一種清洗管子內表面的方法及一種實施所述方法的設備。
在操作過程中，比如熱交換設備的管子等各種管子的內表面會變到各種各樣污濁沉積物的污染，從而劣化了使用這些管子的設備操作性能。為清除這些沉積物已經提出了各種各樣的方法和裝置。
特別是，在現有技術中已知一種清洗管子內表面的方法(SU，A1,315,037)，其中，在管子內部空間充滿某種工作流體，而同時，在管子兩端產生放電。這種放電在流體中激起相反方向的沖擊波，這些沖擊波會碎裂管子內表面上的沉積物。
上述現有的方法是在包括兩個放電發射器(emitter)的一種設備上實施的，每一發射器包括兩只部分地敷有絕緣層的電極和連接于一記錄裝置的各個壓力傳感器。
不過，上述方法和設備只能用于清洗長度不大的管子，因為其發射器的作用半徑有限。除此還有，該設備生產能力不良，因為，要清洗污臟的管子，首先需要拆散它們并將它們浸入充滿某種工作流體的池子之中。
在現有技術中還已知一種清洗管子內表面的方法(WO，91/01183)，其中依靠泵送使一種工作流體經過有待清洗的管子流通，并在管子內部選成放電以借此在流體中激起沖擊波，此波作用在管壁的污臟內表面上并能夠除去粘在它上面的沉積物。放電是由一組電容器在一放電間隙中產生的，而此間隙是借助于一種在管子涂污時可沿管子移動的裝置形成的。
不過，上述方法的缺點在于，它不能優化放電電壓，放電電壓取決于許多因素，包括有待清洗管子的材料和尺寸在內。要害是，如果電壓脈沖幅度選得低于最佳值，由必需提供數次脈沖，因而是過分的電力消耗。反過來，如果脈沖幅度大于最佳值，則有可能不僅除去管壁的沉積物和銹皮，而且還可能破壞管壁本身。
實施上述方法所用的設備包括一脈沖式電流供應源，其各極連接于一種適于形成放電間隙的裝置的各電極；還配備一個用于提供所述裝置沿著管子縱向運動的機構。這一放電間隙形成裝置的各電極之一做成導電電纜裸露部分的形式，此電纜置放在管子之中并連接于電流供應源的正極。至于第二只電極，其角色由有待清洗的管子本身扮演，它連接于電流源的負極并且接地。在該方法和設備中，放電是通過導電電纜接觸管子內壁而產生的，從而導致內壁的強烈侵蝕，在清洗之后變得很糙。一旦如此清洗過的換熱器重新插入使用，其管子的粗糙表面會很快固結而出現銹皮和其他沉積物。有些管子鑲有特殊襯里，比如氟塑料襯里，旨在減小其壁面粗糙度或者防護管子不受腐蝕。在這種鑲襯過的管子經受所述后一種設備的清洗時，其保護性襯里會受損壞，而這是不允許的。
本發明旨在解決清洗管子內表面的以下方法的研制問題，此方法可消除清洗過程中給管壁造成的任何損壞或損傷，但在實施期間卻不會要求大量能耗。本發明還旨在預制一種設備，能夠實施上述方法，同時結構簡單且操作可靠。
如此設定的目的是由于以下事實而得以實現的，即在一種清洗管子內表面的方法中，泵送一種工作流體通過管子；在管子里面產生放電，以便在流體中激發一種沖擊波，此波作用在管壁內表面上并能夠除去粘附其上的任何沉積物，放電是使一組電容器在一放電間隙中產生的，而此間隙是由一種在管子被清洗時可沿管子移動的放電間隙形成裝置形成的；按照本發明的一些改進之處得以體現，即放電電壓按照以下關系式選定vo<kg·σ·δ·r1/2·L3/8·l5/8·1c1/4·1ρ3/84/5]]>其中Kg是管子材料的動態強度因子；σ是管子材料的靜態屈服點；δ是管子壁厚；r是管子的內半徑；L是一組電容器中放電電路的電感；l是放電間隙的長度；c是一組電容器的電容；以及ρ是工作流體的密度。
為了降低能耗，最好是，放電重復頻率選定在從0.5至3赫芝的范圍之內。
前述問題也因以下事實而得以解決，即在一種清洗管子內表面的設備中包括一脈沖電流源，其各極連接于各電極和一放電間隙形成裝置，配備著沿著管子移動此裝置的機構；按照本發明的一些改進之處得以體現，即作為所述放電間隙形成裝置，采用一種雙導線電纜。
對于圓截面管子，確定同軸結構的電纜代表一種最佳辦法。在這種同軸電纜中，中央導線連接于供電源的正極，而外面導線(編積層)連接于負極。
按照本發明的清洗管子內表面的方法使得有可能使用不會導致管子有任何損壞(即無任何殘余應變留下)的可允許的最大放電電壓。
在使用按照本發明的設備時，用于造成電液沖擊的放電不是在一電極與管壁之間、而是在電纜的兩導線之間發生，從而對管壁不形成任何損壞。本發明的設備結構簡單且操作可靠。
下面，本發明將結合其具體實施例并參照示意性表明一種清洗管子內表面的設備的一張附圖
予以說明。本發明設備包括一電流脈沖源1。通常，它可以是一脈沖發生器，包括一升壓變壓器2、一端連接于變壓器2輸出繞組其另一端連接于一組電容器4的整流管3；以及裝入脈沖發生器1的輸出電路中的可控換向器(commutator)5。
供電源1還包括一可控電子開關6，串聯于升壓變壓器2的初極繞組，開關6的控制輸入端連接于一控制裝置(圖中未畫出)的輸出端。
電流脈沖源1的兩極連接到適于形成放電間隙的裝置7。在目前的情況下，它可以是一段同軸電纜。采用這種設置時，電纜的中央導線8起著間隙形成裝置7的兩電極之一的作用，并連接于脈沖源1的正極，而其外面導線9(編織層)充作第二電極，并連接于脈沖源1的負極。裝置7配置有裝置10，用以造成裝置7沿著管子縱向軸線的運動。它可以是，比如說，一根聯接于機械或人力操縱的驅動裝置(圖中未畫出)的撓性系桿。
電容器組4可以由一個或幾個脈沖電容器構成，這取決于有待清洗的管子的直徑和所需的發生器輸出功率。
對于換向器5，可以使用，比如說，一種可控觸發管，其控制輸入端連接于一脈沖重復頻率選擇器，比如一種定時器(圖中未畫出)。
電子開關6可以由兩個閘流晶體管(thyristors)構成，如圖中所示。
在這里所說明設備的特定實施例中，一條同軸結構的雙導線電纜用作所述放電間隙形成裝置7，不過，同樣可以非常成功地使用一段非同軸雙導線電纜。
本發明清洗管子內表面的方法從圖中所示相關設備功能的說明中會更好地予以了解。
相關設備的操作如下放電間隙形成裝置7放置在管子11內的一端附近，而后通過泵送使一種工作流體從管子11另一端穿過管子11流通，工藝用水，比如說，用作所述工作流體(箭頭表示液流方向)。
預先，操作者必須確定最佳電壓振幅和放電重復頻率。
在清洗管子時，必需選定這樣一種由放電在流體中激發的沖擊波幅度，使得能除去管壁的銹皮和其他沉積物而不會對管子本身造成任何損壞，亦即，管子中的脈沖壓力幅度應當不大于管壁材料的動態屈服點。
放電電壓振幅的值根據下式選定vo<kg·σ·δr1/2·L3/8·l5/8·1c1/4·1ρ3/84/5]]>式中Kg是管子材料的動態強度因子；σ是管子材料的靜態屈服點；δ是管子壁厚；r是管子的內半徑；L是一組電容器的放電電路的電感；l是放電間隙的長度；c是一組電容器的電容；以及ρ是工作流體的密度；注意對于水，ρ＝1，因此，這一參數在計算放電電壓值時可以略去。
上述公式適當地考慮了管子幾何形狀(r、ρ)、管子材料屈服點(Kg、σ)和放電電路參數(c、L、l)，而使得可以確定一組電容器的最大允許電壓，在此電壓下不會對管子造成任何損壞(亦即，沒有殘余應變留下)。
隨著在充滿流體的管子里發生放電，脈沖式壓力出現，在其作用下水從放電區噴射出去以形成一無水的空穴或空隙。如果各次放電之間的時間間隔Δt小于其間與水形成如此形成的空隙的延續時間Δt0，則意味著，放電發生在氣態(空氣)介質之中，因而，出現的脈沖壓力的幅度遠小于放電發生在液體中情況下的壓力幅度。為此原因，盡管供電網絡的能耗較大，沖擊波幅度卻下降了。
相反，在時間間隔Δt大于充滿如此形成的空隙所花的時間段Δt0時，則清洗效率低于Δt＝Δt0的情況。顯然，隨著Δt＞Δt0的增加，清洗效率將會下降。
因而，有在一個最佳脈沖重復頻率范圍，在此范圍內，管子清洗效率達到其峰值。已經用實驗方法確定，這一最佳頻率范圍是f＝0.5至3Hz。
通過改變由控制裝置處放電電壓選擇器所確定的值，就可以預先設定在構成開關6的各閘流晶體管的控制輸入端處的訊號值，從而確保出自用于保持放電電壓振幅設計值的電容器組4的必需電壓值，而定時器則預先設定在規定的脈沖重復頻率f0＝1/Δt處。此后脈沖發生器連接于供電網絡。在這種設置下，放電在放電間隙之內出現在電纜導線8與9之間，以在流體介質里面激起可碎裂和粉碎銹片和其他沉積物12的沖擊波。供入管子11的水流帶走如此除掉的銹皮(沉積物)顆粒，而隨著銹皮被破除，可使電纜在管子中朝著其另一端前行，以迎接來臨的液流。
以下說明性實例用于對本發明的實質作更好的理解實例1首先，確定用于為黃銅管除垢的一種放電電路的各個參數，黃銅管的外徑是16mm，壁厚是1mm。其他參數如下電容器組的電容c＝20mcf，L＝3000nG，r＝7mm，l＝2mm，σ＝0.35×109Pa，Kg＝2.3。然后，前述公式給出清洗應當借以進行的可允許的最大電壓，即V0＝3.05KV。清洗這種管子的實驗研究表明，電壓V0＝3.0KV就足以為黃銅管除垢而無殘余應變。在銹皮層厚度為1-1.5毫米時，清洗以2-3米/分的速度進行。
實例2確定的用于為不銹鋼管除垢的一種放電電路的各個參數是不銹鋼管的外徑是38mm，壁厚δ＝1.5mm，c＝10mcf，L＝3000nG，r＝17.5mm，l＝6mm，σ＝0.4×109Pa，Kg＝0.3。由公式確定的可允許的最大電壓等于7.12KV。實驗證實，在V0＝7KV情況下清洗這種內徑為35mm的不銹鋼管在管壁不引起任何殘余應變。
本發明主要用于清洗在從事各種各樣工藝的換熱器中使用的管子的內表面。
權利要求
1.一種清先管子內表面的方法，其中，泵送一種工作流體通過管子，在管子里面造成放電以在流體中激發一種沖擊波，此沖擊波作用在有待清洗的管壁內表面上并能夠除去粘附在其上的沉積物；所述放電是通過使一組電容器在一放電間隙中放電產生的，而此間隙是由一隨著管子被清洗可沿管子移動的放電間隙形成裝置形成的，其特征在于，放電電壓值按照以下關系式選定vo<kg·σ·δr1/2·L3/8·l5/8·1c1/5·1ρ3/84/5]]>其中Kg是管子材料的動態強度因子；σ是管子材料的靜態屈服點(N/m2)；δ是管子壁厚(m)；r是管子的內半徑(m)；L是電容器組放電電路的電感(Gn)；l是放電間隙的長度(m)；c是一組電容器的電容(f)；ρ是工作流體的密度(kg/m3)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，隨著所述放電間隙形成裝置沿著管子前行，在管子里面產生一系列放電，放電重復頻率選定在從0.5到3Hz范圍內。
3.一種清洗管子內表面的設備，包括一電流脈沖源(1)，所述脈沖源的兩極連接于形成放電間隙的裝置(7)的兩電極，此裝置包括用于沿著管子(11)縱向移動所述放電間隙形成裝置(7)的機構(10)，其特征在于，作為所述放電間隙形成裝置(7)，采用一條雙導線電纜。
4.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述電纜做成同軸的，其中央導線(8)連接于所述供電源(1)的正極，而其外面導線(9)連接于負極。
全文摘要
本發明公開了一種清洗管子內表面的方法，包括泵送一種工作液體通過有待清洗的管子(11)、使管子(11)的內表面經受由火花間隙保持裝置(7)造成的放電所觸發的水力沖擊波，此裝置隨著管子被清洗沿著管子內側前行。確定了用于放電的最佳電壓。清洗管子內表面的設備包括一脈沖式電源(1)，其正極端連接于裝置(7)的一個電極，所述電極是由管子(11)中的一條雙芯電纜的絕緣芯線(8)構成的。電源(1)的負極端連接于裝置(7)的第二個電極，它是由電纜的另一芯線(9)構成的。本發明主要用于清洗換熱裝置中的管子。
文檔編號B08B9/027GK1128963SQ94193068
公開日1996年8月14日 申請日期1994年8月5日 優先權日1993年8月12日
發明者阿布基哈米欣·M·瓦爾塔哈諾夫 申請人:“Bis”有限公司