СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ Российский патент 1996 года по МПК F28G7/00 B08B9/00 

Изобретение относится к технике очистки поверхностей изделий от загрязнений с помощью электрогидравлического удара и может быть использовано для очистки теплообменных аппаратов или трубопроводов в энергетике, химической и металлургической промышленностях.

В процессе эксплуатации внутренние поверхности труб загрязняются различными отложениями, которые ухудшают эксплуатационные характеристики аппаратов, в которых они применяются. Для удаления отложений применяются различные способы и устройства.

Известен способ очистки поверхностей труб (1), заключающийся в том, что в полости трубы одновременно с противоположных сторон создают ударные волны с помощью электрогидравлических излучателей. Устройство, реализующее способ, содержит два электрогидравлических излучателя, включающих в себя по два электрода, частично покрытых изоляцией, а также датчики давления, связанные с блоком регистрирующей аппаратуры. Недостатком этого способа является низкое качество очистки протяженных труб из-за ограниченного радиуса действия излучателей, а также низкая производительность и нетехнологичность очистки, так как требуется демонтаж загрязненных труб и погружение их в специальную ванну.

Известен также способ очистки внутренней поверхности труб (2), заключающийся в том, что на внутреннюю поверхность трубы воздействуют электрогидравлическим ударом и одновременно перемещают электрогидравлический излучатель внутри трубы по мере очищения. Недостатком этого способа является то, что не определено оптимальное напряжение для создания электрогидравлического удара, которое зависит от многих факторов, в том числе от материала и размеров очищаемой трубы. Если выбрать амплитуду импульса напряжения меньше оптимальной, то для очистки трубы необходимо будет произвести несколько импульсов. Если же амплитуда импульса будет больше оптимальной, то может разрушиться не только накипь и отложения, но и стенка трубы.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого способа для очистки внутренней поверхности труб, при котором исключаются разрушения и повреждения стенок трубы в процессе очистки.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки внутренней поверхности труб, заключающемся в том, что через трубу прокачивают рабочую жидкость, на внутреннюю поверхность воздействуют электрогидравлическим ударом и одновременно перемещают внутри трубы электрогидравлический излучатель, напряжение для обеспечения эдектрогидравлического удара определяют как:
,
где Kд динамический коэффициент прочности материала трубы;
s_т статический предел текучести материала трубы;
δ_т толщина трубы;
r радиус трубы;
L индуктивность разрядной цепи батареи конденсаторов;
lр.п. длина разрядного промежутка;
С емкость батареи конденсаторов;
ρ плотность среды, в которой происходит разряд.

В предлагаемом способе очистки внутренней поверхности труб необходимо выбрать такую амплитуду ударной волны, возникающей при электрическом разряде в жидкости, которая разрушила бы накипь и другие отложения и не повредила бы саму трубу, т.е. амплитуда импульсного давления в трубе должна быть не выше, чем динамический предел текучести стенок трубы. Предложенная формула (1), исходя ив геометрии трубы (r, d_т), предела текучести материала трубы (К_д, σ_т) и параметров разрядного контура (C,L,lp.п.) определяет максимально допустимое напряжение конденсаторной батареи, при котором труба не повреждается (нет остаточных деформаций).

На чертеже схематично изображено устройство, реализующее способ для очистки внутренней поверхности труб.

Устройство содержит источник 1 импульсного питания, включающий в себя повышающий трансформатор 2, выпрямитель 3, конденсаторную батарею 4, разрядник 5. Положительный полюс источника 1 питания подсоединен к изолированной жиле 6 кабеля 7. Отрицательный полюс источника 1 питания подсоединен к другой жиле 8 кабеля 7. Кабель размещен в полости очищаемой трубы 9, внутренняя поверхность которой покрыта накипью и различными отложениями 10.

Способ осуществляется следующим образом. Через трубу 9, в которую помещают кабель 7, прокачивают рабочую жидкость (техническую воду). Между жилами 6 и 8 кабеля создают электрический разряд, при этом в жидкости образуются ударные волны, которые разрушают и измельчают накипь и другие отложения 10. Поток воды, подведенный к трубе, вымывает измельченную накипь из нее, а кабель по мере разрушения накипи перемещают внутри трубы. При этом напряжение для обеспечения электрогидравлического удара определяют как:
,
где Kд динамический коэффициент прочности материала трубы;
s_т статический предел текучести материала трубы;
δ_т толщина трубы;
r радиус трубы;
L индуктивность разрядного контура;
lp.п. длина разрядного промежутка;
C емкость конденсаторной батареи;
ρ плотность среды, в которой происходит разряд.

Пример 1. Определим параметры разрядного контура для очистки от накипи латунной трубки внешним диаметром 16 мм и толщиной стенки 1 мм. Емкость батареи конденсаторов С 20 мкф, L 3000 нГ, r 7 мм, lp.п. 2 мм, σ_т= 0,35•10⁹Па, Кд 30,67, ρ = 1000кг/м³. Тогда по формуле (1) получим максимально допустимое напряжение, при котором следует производить очистку Uo 3,05 кВ. Экспериментальные исследования по очистке таких трубок показали, что при напряжении U 3,0 кВ происходит очистка трубок от накипи без остаточных деформаций. При толщине накипи 1-1,5 мм скорость очистки составляет 2-3 м/мин.

Пример 2. Определим параметры разрядного контура для очистки от накипи трубы из нержавеющей стали с внешним диаметром 38 мм, толщиной стенки δ_т = 1,5 мм, C 10 мкф, L 3000 нГ, lр.п. 6 мм, σ_т = 0,4•10⁹Па, Kд 30,67, ρ = 1000кг/м³. Максимально допустимое напряжение, определяемое по формуле (1), равно 7,12 кВ. Эксперименты показали, что чистка вышеуказанных трубок при U 7 кВ происходит без остаточных деформаций.

Таким образом, предложенный способ для очистки внутренней поверхности труб позволяет предотвратить разрушения и повреждения поверхности стенок трубы в процессе очистки.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для очистки внутренней поверхности труб, применяемых при различных технологических процессах в теплообменниках.

Источники информации:
1. А. с. СССР N 1316037, МКИ В08 В 9/00, F 28 G 7/00, приоритет 15. О5.84.

2. Международная заявка N WО 91/01183, МКИ В 08 В 9/02, 3/10, опубликована 7.02.91.

Способ очистки внутренней поверхности труб заключается в том, что через очищаемую трубу прокачивают рабочую жидкость, на внутреннюю поверхность трубы воздействуют электрогидравлическим ударом с помощью электрогидравлического излучателя, который перемещают внутри по мере очищения трубы. Определено напряжение для обеспечения электрогидравлического удара, при котором исключаются повреждения и разрушения поверхности трубы. 1 ил.

Способ очистки внутренней поверхности труб, заключающийся в том, что через трубу прокачивают рабочую жидкость, на внутреннюю поверхность воздействуют электрогидравлическим ударом с помощью электрогидравлического излучателя, который перемещают внутри по мере очищения трубы, отличающийся тем, что рабочее напряжение для обеспечения электрогидравлического удара определяют из соотношения

где K₈ динамический коэффициент прочности материала трубы;
s_т статический предел текучести материала трубы, Па;
δ_т толщина трубы, мм;
r радиус трубы, мм;
L индуктивность разрядной цепи батареи конденсаторов, НГ;
l_{р . н .} длина разрядного промежутка, мм;
С емкость батареи конденсаторов, мкф;
ρ плотность среды, в которой происходит разряд.