Приложение 1 (рекомендуемое). Указания по выбору и применению очистных устройств

Приложение 1
Рекомендуемое

Указания по выбору и применению очистных устройств

1. Назначение

Автономные устройства для очистки внутренней поверхности стальных труб (далее очистные устройства) от продуктов коррозии и других отложений известны двух типов:

гидромеханические;

гидродинамические.

Гидромеханические очистные устройства применяются для очистки трубопроводов с толщиной отложений на стенках более 15% их диаметра.

Гидродинамические устройства применяются для очистки трубопроводов с толщиной отложений на стенках менее 15% их диаметра и для образования защитного противокоррозионного слоя.

2. Принцип действия очистных устройств и описание их конструкции

Гидромеханические и гидродинамические очистные устройства перемещаются внутри трубопровода за счет перепада давлений воды за очистным устройством и перед ним.

Гидромеханическое очистное устройство

Очистное устройство (рис. 1) состоит из двух основных частей: двухсекционной ножевой части и двухсекционной двигательной части. Передняя ножевая секция снабжена направляющей центрирующей коронкой.

Очистка внутренней поверхности трубопроводов производится ножевыми сегментами, выполненными в виде клина, ножевые кромки которого расположены под углом 120° к поверхности трубы. Каждый ножевой сегмент имеет автономную пружину, обеспечивающую необходимое усилие прижатия сегмента к стенке трубопровода для срезки внутритрубных отложений.

При движении устройства конструкции узла прижатия ножевого сегмента обеспечивают самозатачивание ножей за счет их перемещения в радиальном направлении.

С целью охвата всего периметра трубы задняя ножевая секция устанавливается относительно передней ножевой секции с таким расчетом, чтобы ножи задней секции были смещены по отношению к ножам передней на 30°.

Каждый ножевой сегмент состоит из двух режущих элементов, установленных под углом 30-60° один к другому, при этом угол наклона режущих элементов к основанию составляет 30-60°.

Ширина режущих элементов меньше, чем интервалы между ними на 10-20%.

Двигательная часть состоит из двух секций, набранных из металлических пружинных лепестков, установленных в шахматном порядке в несколько рядов плотно друг к другу.

За пружинными лепестками установлены эластичные уплотнительные элементы.

Между ножевыми и двигательными манжетными секциями находится пружинный двигатель, выполненный из коаксиально расположенных пружин. Соединительный узел (рис. 2) выполнен в виде гибкой связи, размещенной внутри пружин. Гибкая связь закреплена на трубчатых корпусах ножевой и манжетной секций с помощью пальцев.

Работает устройство следующим образом.

При давлении потока воды эластичные уплотнительные элементы поджимаются плотно к металлическим лепесткам, обеспечивая их частичную герметизацию.

Часть потока воды проходит через щели между эластичными элементами и используется для транспортирования срезанных отложений (шлама).

При движении устройства по очищаемому трубопроводу отложения срезаются первоначально ножевыми сегментами первой, а затем второй ножевой секцией.

Срезанные отложения уносятся потоками воды, проходящей через очистное устройство.

При движении очистного устройства по трубопроводу пружинный двигатель создает вибрацию ножей рабочего органа, которые измельчают срезанные со стенок трубопровода отложения.

Наличие гибкой сцепки и эластичности всех узлов устройства позволяет проходить через углы поворота трубопровода до 110° с радиусом не менее двух его диаметров и местные сужения до 30% диаметра очищаемого трубопровода.

Гидродинамическое очистное устройство

Устройство состоит из двух манжетных секций, установленных на валу. Каждая манжетная секция состоит из ступицы, на которой закреплены в шахматном порядке эластичные элементы. На них установлены в шахматном порядке металлические пластинки, выполненные из пружинной стали. Наружный ряд металлических пружинных элементов равномерно по окружности образует клиновидные щели. Сужающаяся часть щелей направлена по ходу очистки.

Для очистки трубопроводов с поворотами под углом 90° и с радиусом, равным одному диаметру, соединяются специальным узлом.

Работает устройство следующим образом.

Очистное устройство устанавливают в трубопровод. Насосами подают в трубопровод воду и повышают давление в нем. Сила трения устройства о стенки трубопровода тормозит его относительно потока, создавая при этом разницу скоростей движения воды и снаряда, а следовательно, и перепад давлений до устройства и после него. При достижении достаточного перепада давления воды очистное устройство начинает перемещаться по трубопроводу.

Через щели устройства протекают струи воды, которые воздействуют на отложения. Очистка стенки трубы происходит за счет эффекта, основанного на использовании гидродинамических свойств струй воды, движущихся с большой скоростью. На рис. 3 показана общая схема гидродинамического очистного устройства.

Внутреннюю полость трубы в области движения гидродинамического устройства можно разделить на три зоны по специфике и особенностям протекающего процесса очистки.

В первой зоне происходит разрушение наростов изнутри за счет кавитации в пористом теле наростов. Кавитация же возникает за счет резкого снижения давления в наросте при обтекании его поверхности струей воды, вытекающей из щелевого отверстия снаряда со скоростью 20-50 м/с. При этом происходит разрушение нароста, измельчение и вынос продуктов гидродинамическим действием струй за пределы первой зоны. В отдельных случаях, когда верхний слой наростов выдерживает разницу давлений в его теле и над его поверхностью, нарост полностью отторгается от стенки трубы под воздействием этой же разницы давлений (рис. 3).

Принципиальным отличием гидродинамического способа от гидромеханического является использование гидравлических характеристик очистного устройства во второй и третьей зонах.

3. Аварийный пропуск воды через очистное устройство

Во время очистки трубопроводов от коррозионных отложений может возникнуть критическая ситуация, связанная с непредвиденной остановкой очистного устройства, невозможностью его извлечения и необходимостью подачи воды по трубопроводу. С этой целью манжетная часть очистного устройства при определенном давлении воды раскрывается.

Работает устройство следующим образом.

При возникновении необходимости подачи воды при остановке очистного устройства в очищаемом трубопроводе повышают давление до рабочего для этого трубопровода. После этого открывают задвижки водовыпусков, расположенные впереди трубоочистного агрегата. Это приводит к увеличению перепада давления, т.е. к увеличению силы воздействия на лепестки, которая разрушает их в трапецеидальной части. Сечение трубопровода при разрушении лепестков почти полностью освобождается для потока воды, т.к. отдельно лежащая ступица и лепестки практически не создают гидравлического сопротивления.

4. Контроль движения очистного устройства по трубопроводу

Контроль движения очистного устройства по водоводу можно осуществлять:

по турбулентному и кавитационному шуму, производимому очистным устройством при его движении по трубопроводу;

по шуму, создаваемому специальным акустическим прибором;

по шуму, создаваемому специальным механическим устройством в потоке воды.

Наблюдатели сопровождают очистное устройство, двигаясь по поверхности земли над очищаемым трубопроводом, а для предупреждения потери контроля над устройством необходимо в ближайших по ходу его движения колодцах поставить также наблюдателей. При непредвиденной остановке очистного устройства в процессе очистки возможна потеря его местонахождения.

Облегчает поиск очистного устройства, застрявшего в трубопроводе, простое приспособление, состоящее из шибера с рычагом (рис. 4). Шибер перекрывает отверстие в трубчатом корпусе очистного агрегата.

За счет массы груза рычага в исходном положении шибер закрывает отверстие. При заданном перепаде давления за шибером и перед ним напор воды, отклоняя шибер, открывает отверстие.

Поиск местонахождения очистного устройства производят неоднократным открытием и закрытием задвижки ближайшего водовыпуска, через который агрегат еще не проходил. В момент каждого закрытия и открытия задвижки рычаг шибера ударяет по трубе. Громкий звук удара указывает на место, где находится очистное устройство.

Более совершенными, простыми и удобными в пользовании для поиска очистного устройства являются электромагнитные приборы, которые крепятся тросиком к очистному устройству.

При поиске очистного устройства оператор с прибором поиска перемещается над трубопроводом. По наибольшему электрическому сигналу генератора определяется место нахождения очистного устройства.

5. Технико-экономические показатели очистных устройств

В табл. 1 приведены основные характеристики очистных устройств и усредненные показатели затрат ресурсов на очистку 1 км трубопровода в зависимости от его диаметра.

Стоимости приведены для очистных устройств, изготавливаемых на предприятиях Союзглавсельхозводоснабжения Минводхоза СССР.

Таблица 1

Диаметр очищаемого трубопровода мм	Основные характеристики очистных устройств										Усредненные показатели затрат ресурсов на очистку 1 км трубопровода
	Гидродинамические					Гидромеханические
	масса кг	длина мм	диаметр мм	перепад давления кПа	стоимость руб.	масса кг	длина мм	диаметр мм	перепад давления кПа	стоимость руб.	стоимость руб.	трудозатраты чел.-ч.	энергозатраты КВт
100	5	230	110	380	36	16	700	120	864	300	490	48	40,8
125	6	255	130	301	39	18	794	150	678	394	380	48,4	63,7
150	10	280	160	248	45	20	897	180	552	485	330	49	91,8
200	12	300	220	184	85	24	1031	230	404	622	255	49	163,2
250	14	320	270	145	100	28	1196	280	317	727	280	50	255,1
300	16	350	320	121	133	35	1253	350	260	852	370	51,5	367,3
350	18	360	370	102	142	40	1342	400	217	905	410	52	500
400	21	415	430	89	148	45	1452	450	187	962	440	53	653,1
500	37	570	550	71	195	80	1650	600	138	1115	510	55	1020,6
600	49	680	650	58	205	100	1865	700	110	1218	580	57	1469
700	54	740	750	49	250	120	2085	800	89	1349	640	58	2000
800	56	920	850	38	280	140	2395	900	73	1479	720	61	2612,5
900	74	1030	950	36	330	160	2640	1000	62	1565	790	63	3673,8
1000	85	1110	1100	32	474	180	2835	1100	53	1700	950	65	4082
1200	-	-	-	-	-	200	3260	1200	47	1750	1040	68	5878