СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНЫХ ЗАМКНУТЫХ КОНСТРУКЦИЙ
METHOD AND DEVICE FOR CLEANING INNER SURFACE OF CLOSED COMPLEX STRUCTURES

Группа изобретений относится к области средств очистки полых изделий, внутренних поверхностей сложных замкнутых конструкций (например, трубопроводов сложной формы, длинномерных труб и т.д.) от различного рода твердых и жидких загрязнений на их внутренних поверхностях, к технике и технологии очистки внутренней поверхности труб от различных отложений и может быть широко использовано в ряде отраслей промышленности: нефтехимической, пищевой, энергетической и др.
Одной из серьезных проблем в процессе эксплуатации трубопроводного транспорта, а также систем теплоэнергетики является проблема очистки внутренней поверхности труб от различных отложений. Большие сложности и проблемы возникают при очистке внутренних поверхностей трубок конденсаторов от твердых, карбонатных отложений. Отсутствие эффективной технологии и средства очистки не позволяет своевременно и быстро осуществлять необходимый регламент работ по обслуживанию конденсаторов, что приводит к большим потерям мощности энергоблоков как в процессе эксплуатации, так и при простоях при проведении комплекса очистных работ.
В настоящее время получили развитие и наиболее широко используются два направления очистки: химическое и механическое.
Химические способы позволяют произвести очистку внутренних поверхностей трубок конденсаторов, в том числе и от твердых карбонатных отложений. Однако ряд недостатков, свойственных этим способам очистки, таких как коррозия металла очищаемых поверхностей, токсичность применяемых реагентов и возможность загрязнения окружающей среды, а также высокая стоимость используемых реагентов и оборудования, существенно ограничивают область их использования.
Более широкое использование получили механические способы и средства очистки внутренних поверхностей трубок конденсаторов, в том числе и от твердых карбонатных отложений.
Известен способ периодической очистки, используемый Конко, заключающийся в том, что перед началом очистки полость посредством специального пистолета подвергают продувке вначале водой, затем воздухом, а в торцах труб разверткой выполняют заход в твердых отложениях для прохода в них очистного элемента. После этого размещают в выполненном заходе элемент и, подавая воду под давлением 2-6 атм, перемещают его в очищаемой полости. В процессе взаимодействия режущих кромок очистного элемента с твердыми, карбонатными отложениями происходит срезание последних и удаление из очищаемой полости трубы. Очистной элемент выполняют в виде трех-четырех разрезных втулок, размещенных на штоке, режущие комки которых выполнены разных диаметров, увеличивающихся в направлении, противоположном направлению перемещения очистного элемента (Конко Систем, Инкорпорэйтид, 1995, отпечатано в США).
2
Известен также способ очистки внутренней поверхности труб, заключающийся в перемещении в очищаемой полости трубы сплошного рабочего тела, выполненного в виде тела вращения, болванки, размещенной с зазором относительно стенок очищаемой трубы, создаваемой кавитацию и давление жидкого рабочего агента на торцевую поверхность рабочего тела. При этом на начальном участке трубы создают давление величиной 70-700 кгс/см и поддерживают его в течение промежутка времени, достаточного для прохождения рабочего тела через очищаемую полость трубы. По завершении одного цикла очистки, в последующем цикле используют рабочее тело с размерами, большими рабочего тела, используемого в предыдущем цикле. А в качестве жидкого рабочего агента используют воду (SU 1618277, В08В 9/04, 1990).
Известные способы очистки частично устраняют имеющиеся проблемы при их использовании, однако они не обеспечивают полного исключения возможных случаев повреждения очищаемых внутренних поверхностей труб и их последующей ускоренной коррозии и преждевременного прекращения эксплуатации. Кроме того, для них характерен ряд неудобств в процессе эксплуатации: трудности извлечения застрявших очистных элементов, сложности в организации режима взаимодействия жидкого рабочего агента и рабочего тела и др.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащее корпус, на котором смонтированы очищающие инструменты с механизмами осевого и вращательного движения, средство для подвода рабочей жидкости, при этом очистные элементы установлены на параллельных валах и выполнены в виде продольных геликоидальных транспортирующих лопастей, на торце которых установлены многозубчатые лемехи, и за лопастями - перемешивающие лопатки, причем зубья лемехов расположены асимметрично относительно оси вращения вала, транспортирующие лопасти на внешнем радиусе имеют поперечные прорези и продольные щели в местах сопряжения с валом, а перемешивающие лопатки по периметру выполнены зубчатыми, причем корпус имеет установленные в его нижней части клиновидные ножи-рыхлители и установленное над последними средство для отвода образующейся пульпы (RU 2028839, В08В 9/04, 1995).
Известно также устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов, содержащее расположенные на поворотном корпусе равномерно по окружности по меньшей мере три очистных инструмента, каждый из которых имеет основание с размещенными на нем рабочими элементами, реактивные сопла для обеспечения осевого и вращательного движения очистных инструментов, средство для подвода рабочей жидкости с реактивными соплами, при этом основание каждого очистного инструмента выполнено по форме конуса, а рабочие элементы выполнены в виде шипов и установлены жестко на боковой наружной поверхности конуса, а конуса установлены на корпусе свободно и их оси наклонены к оси вращения, причем реактивные сопла для осевого движения установлены в основаниях конусов, а реактивные сопла для вращательного движения - в шипах, при этом каждый конус установлен так, что его ось и ось вращения корпуса не пересекаются (авторское свидетельство SU 1215768, В08В 9/04, опубл. 1986).
Известные устройства, устраняя частично недостатки, присущие известным технологиям очистки, тем не менее, при работе с твердыми, карбонатными отложениями не обеспечивают требуемого качества очистки, кроме того, они достаточно сложны в конструктивном исполнении.
Наиболее близким в отношении способа очистки к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату RU 2096097, В08В 9/04, 1997.
Заявленные способ и устройство, по сравнению с известными, упомянутыми выше, обеспечивают более высокое качество очистки при менее сложном конструктивном исполнении и позволяют производить более эффективную очистку трубок в широком диапазоне диаметров, криволинейных трубок, а также трубок со значительным разбросом толщин загрязнений (отложений) по длине очищаемой трубы.
Кроме того, не нужно использование жидких сред, которые сами, после удаления из очищаемых конструкций, должны быть очищены и каким-либо образом утилизированы, либо транспортированы на переработку. Предлагаемая в данном решении чистящая гибкая трубка вместе со снятым слоем адсорбентов и загрязнений сразу может быть либо сожжена, либо захоронена, либо транспортирована к месту переработки как отход, находящийся в твердом виде.
Технический результат достигается, во-первых, за счет заявленного способа очистки внутренних поверхностей сложных замкнутых конструкций, характеризующегося тем, очистку проводят путем доставки адсорбирующих веществ на внутреннюю поверхность очищаемых конструкций, например трубопроводов, с помощью, по меньшей мере, одной гибкой трубки, предварительно вывернутой, при этом протяжка трубки внутри очищаемых конструкций осуществляется пневматическим способом за счет обеспечения разницы давлений на входе и выходе, а последующее удаление загрязнений, прореагировавших с адсорбирующими веществами, производится в порядке, обратном протяжке чистящей трубки внутрь очищаемой конструкции, при этом удаление загрязнений с внутренней поверхности осуществляется за счет того, что сила сцепления прореагировавших адсорбирующих веществ с чистящей трубкой больше, чем с поверхностью очищаемой конструкции, а прочность чистящей трубки позволяет оторвать адсорбент с загрязнением от внутренней поверхности очищаемого трубопровода.
Кроме того, удаление загрязнений могут проводить механическим способом за счет троса, прикрепленного внутри «чистящей» трубки, или пневматическим способом за счет формирования разницы давлений между входом и выходом очищаемой конструкции, а после протяжки трубки внутри очищаемой конструкции повышают давление среды внутри для повышения степени взаимодействия адсорбирующих веществ и загрязнений, находящихся на внутренней поверхности.
В качестве адсорбента используют гель и/или клейкие пленки, а трубка может быть выполнена из ткани.
Технический результат обеспечивается также за счет того, что устройство очистки внутренних поверхностей сложных замкнутых конструкций характеризуется тем, что оно выполнено в виде, по меньшей мере, одной гибкой чистящей трубки, предварительно вывернутой наизнанку, с нанесенным на нее, по меньшей мере, одним адсорбирующим веществом, таким как гель и/или клейкая пленка, при этом устройство выполнено с возможностью протяжки трубки внутри очищаемых конструкций и повышения после протяжки трубки внутри очищаемой конструкции давления среды внутри, для повышения степени взаимодействия адсорбирующих веществ и загрязнений, находящихся на внутренней поверхности конструкций, и таким образом, что удаление загрязнений, прореагировавших с адсорбирующими веществами, производится в порядке, обратном протяжке чистящей трубки внутрь очищаемой конструкции, при этом удаление загрязнений с внутренней поверхности устройством осуществляется за счет того, что сила сцепления прореагировавших адсорбирующих веществ с «чистящей» трубкой больше, чем с поверхностью очищаемой конструкции, а прочность «чистящей» трубки позволяет оторвать адсорбент с загрязнением от внутренней поверхности очищаемого трубопровода.
Кроме того, в устройстве трубка может быть выполнена из ткани, в качестве адсорбирующего вещества используют гели и/или клейкую пленку.
Устройство обеспечивает удаление загрязнений, прореагировавших с адсорбирующими веществами, пневматическим способом за счет обеспечения разницы давлений на входе и выходе очищаемой конструкции или механическим способом за счет троса, прикрепленного внутри чистящей трубки.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показано устройство и проиллюстрирован способ.
На фиг.1 показаны
1 - зона положительного относительного давления,
2 - зона прилегания чистящей трубки к очищаемой поверхности,
3 - чистящая трубка,
4 - зона отрицательного относительного давления,
5 - конструкция (труба), подлежащая чистке,
6 - слой адсорбента,
7 - место крепления чистящей трубки.
На фиг.2 показаны
3 - чистящая трубка,
8 - отворот чистящей трубки в процессе ее выворачивания.
На фиг.3 показаны
3 - чистящая трубка,
9 - слой предварительно нанесенного адсорбента.
Сущность решения состоит в том, что адсорбирующие вещества (гели, клейкие пленки, проч.) доставляются на внутреннюю поверхность, например трубопроводов, с помощью гибких трубок (выполненных, например, из ткани), предварительно вывернутых способом, указанным на схеме.
При этом протяжка трубок внутри очищаемых конструкций осуществляется пневматическим способом за счет обеспечения разницы давлений на входе и выходе. После протяжки трубки внутри очищаемой конструкции может быть произведено повышение давления среды внутри для повышения степени взаимодействия адсорбирующих веществ и загрязнений, находящихся на внутренней поверхности.
Удаление загрязнений, прореагировавших с адсорбирующими веществами, производится в порядке, обратном протяжке «чистящей» трубки внутрь очищаемой конструкции, например механическим способом (за счет специального троса, прикрепленного внутри «чистящей» трубки или пневматическим способом за счет формирования разницы давлений между входом и выходом очищаемой конструкции. При этом удаление загрязнений с внутренней поверхности осуществляется за счет того, что сила сцепления прореагировавших адсорбирующих веществ с «чистящей» трубкой больше, чем с поверхностью очищаемой конструкции, а прочность «чистящей» трубки позволяет оторвать адсорбент с загрязнением от внутренней поверхности очищаемого трубопровода.
Гибкая «чистящая» трубка вывернута наподобие перчатки.
Начальная часть чистящей трубки крепится к «входной» части трубопровода.
Слой адсорбирующих/очищающих материалов изначально нанесен на внутреннюю поверхность чистящей трубки, после ее протяжки оказывается в контакте с внутренней стороной очищаемой конструкции и реагирует с загрязняющими веществами.
Соотношение размеров очищаемой трубы и гибкой трубки таково, что длина гибкой "чистящей" трубки соответствует длине очищаемой трубы с учетом необходимых технологических припусков.
Материал гибкой трубки может быть любым, при условии, что он обеспечивает достаточную степень сцепления с абразивными материалами и имеет достаточную прочность для того, чтобы оторвать адсорбент, прореагировавший с загрязнением на внутренней поверхности, от этой внутренней поверхности.
Очищать таким устройством можно также, например, воздуховоды - они бывают не круглого сечения, а прямоугольного.