Комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для чистки внутренних поверхностей труб. Комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата содержит подвижную насадку микрогидроударного очистителя, шланг высокого давления и насосную станцию. Комплекс дополнительно содержит электромеханический робот очистки с числовым программным управлением, выдвижная пустотелая штанга которого выполнена из упругого материала и соединена по входу через шланг высокого давления с выходом насосной станции, а по выходу - с подвижной насадкой. Электромеханический робот очистки содержит также механизмы и двухкоординатного продольного и поперечного перемещения штанги от приводов соответствующих реверсивных электродвигателей с возможностью ее позиционирования, а также дифференциальный датчик местоположения штанги и скорости её движения, соединенный по сигнальному выходу с сигнальным входом электромеханического робота очистки, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих электродвигателей. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и качества гидродинамической очистки внутренней поверхности труб теплообменных агрегатов на основе микрогидроударного эффекта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки поверхностей, в частности, для чистки внутренних поверхностей труб или систем трубопроводов, путем механического воздействия потока текучей среды, например, сильным напором струи с использованием чистящих устройств, введенных в трубы и движущихся вдоль них.

Очистка труб теплообменных агрегатов производится для удаления солей, выпадающих из воды и отлагающихся на стенках барабанов, коллекторов и труб. Выпадение солей происходит при нагревании и испарении воды, причем в некоторых случаях выпадающие соли равномерно покрывают внутренние стенки плотной и трудноотделимой коркой, которая называется накипью. В котлах встречается твердая, вязкая и рыхлая накипь. Наиболее опасной является вязкая накипь, обладающая низкой теплопроводностью. Наличие слоя накипи затрудняет теплопередачу от газов к воде. В некоторых случаях слой накипи толщиной 0,2 мм может вызвать недопустимый перегрев стенок труб, вызывающий пережог металла. На внутренней поверхности экранных труб котлов высокого давления, особенно в зоне максимальных тепловых напряжений, появляются отложения накипи, которые могут привести к появлению свищей и к развитию интенсивной подшламовой коррозии, чаще всего около сварных соединений.

Известны комплексы гидродинамической очистки внутренней поверхности труб теплообменных агрегатов от накипи, органических и химических отложений (US20190163207, US20200356117, US20150068563, US20140336828, US20140336827, US20160129552, US10040169, US20140333525, US10265834B2, US20140336793, RU 2641277), основанных на использовании чистящих струйных головок, вводимых в полости теплообменных труб.

Наиболее близким по назначению и эффективности очистки труб теплообменных агрегатов от накипи, органических и химических отложений относится комплекс гидродинамической очистки поверхностей на основе микрогидроударного эффекта, является патент (RU 2641277, кл. B08B 3/02, B05B 1/02, 2018 г). Устройство для гидродинамической очистки поверхностей на основе микрогидроударного эффекта содержит подвижный микрогидроударный очиститель, шланг высокого давления и насосную станцию. Микрогидроударный очиститель выполнен в виде насадки, содержащей проточный канал с профилем, образованным расположенным соосно и последовательно сопряженным друг с другом входным конфузором, резонансной камерой и диффузором. Для обеспечения обратно-поступательного перемещения насадки в каналах труб теплообменных агрегатов в процессе их чистки насадка выполнена с диаметром, меньшим диаметра очищаемых каналов, и снабжена ручным приводом в виде полужесткой силовой трубы, соответствующего диаметра. Вход водоподающей трубы соединен через шланг высокого давления с выходом насосной станции.

Недостатком известного устройства является невысокая производительность гидродинамической очистки внутренней поверхности труб на основе микрогидроударного эффекта, из-за использования ручной очисткой труб и ручного контроля качества их очистки по сопротивлению прохождения насадки в указанных каналах.

Проблемой, на которую направлено изобретение, является автоматизация процесса микрогидроударной очистки труб теплообменного агрегата с одновременным автоматическим контролем качества указанной очистки.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и качества гидродинамической очистки внутренней поверхности труб теплообменных агрегатов на основе микрогидроударного эффекта.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются тем, что комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата содержит подвижную насадку микрогидроударной очистки, шланг высокого давления и насосную станцию. Согласно изобретению комплекс дополнительно содержит электромеханический робот очистки с числовым программным управлением, выдвижная пустотелая штанга которого выполнена из упругого материала и соединена по входу через шланг высокого давления с выходом насосной станции, а по выходу - с насадкой микрогидроударной очистки. Электромеханический робот очистки содержит также механизмы двухкоординатного продольного и поперечного перемещения штанги от приводов соответствующих реверсивных электродвигателей с возможностью ее позиционирования и дифференциальный датчик местоположения штанги и скорости её движения, соединенный по сигнальному выходу с сигнальным входом электромеханического робота очистки, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих электродвигателей.

Цифровой блок управления может быть выполнен в виде контроллера или микроЭВМ, который снабжён цифровой картой труб теплообменного агрегата, программой управления выдвижной пустотелой штанги в поперечной и продольной плоскости на основе цифровой карты.

Цифровой блок управления также снабжён программой оценки чистоты полости труб теплообменного агрегата, на основе данных дифференциального датчика о снижении скорости продольного движения штанги при пониженной проходимости насадки микрогидроударной очистки в зоне повышенного загрязнения труб теплообменного агрегата.

Введение электромеханического робота очистки, снабжение его выдвижной пустотелой штангой для возвратно - поступательного перемещения насадки в каналах труб теплообменного агрегата, снабжение его дифференциальным датчиком движения выдвижной пустотелой штанги, а также наличие цифрового блока управления с программой определения места загрязнения каналов труб теплообменного агрегата по данным датчика движения, позволяет автоматизировать процесс микрогидроударной очистки труб теплообменного агрегата, с одновременным контролем качества указанной очистки, а также исключить необходимость остановки процесса очистки труб, а за счет реверсивной тяги выдвижной пустотелой штанги обеспечить повторную очистку места загрязнения.

Сущность комплекса микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата иллюстрируется следующими рисунками, где на фиг. 1 представлена функциональная схема автоматизированного комплекса микрогидроударной очистки труб с цифровым блоком управления; на фиг. 2 - механизм продольного возвратно - поступательного перемещения выдвижной пустотелой штанги, оснащенного электродвигателем и дифференциальным датчиком местоположения штанги и скорости её движения; на фиг. 3 – фотография экспериментального образца комплекса микрогидроударной очистки, соединенного с трубами теплообменного агрегата.

На чертежах позициями обозначено:

1 – насосная установка высокого давления, генерирующая напор воды с давлением 180-500 бар и расходом 12-40 литров в минуту. Установка приводится в действие электрическим мотором (на фиг. не показано).

Электромеханический робот очистки, включает:

2 – шланг высокого давления, передающий поток жидкости под высоким давлением к насадке. Шланг имеет длину до 80 метров;

3 – выдвижная пустотелая штанга, в виде полужесткого шланга, из упругого материала длинной до 15 метров, соединяющая шланг 2 высокого давления с насадкой микрогидроударного очистителя накипи, предназначенной для непосредственной очистки труб;

4 – подвижная насадка микрогидроударного очистителя, преобразующая поток жидкости высокого давления в распыляемый конус, производящий очистку засоров и отложений на внутренних поверхностях труб;

5 – механизм продольного обратно - поступательного перемещения штанги 3 вдоль оси Z;

6 – механизм двухкоординатного перемещения и позиционирования выдвижной пустотелой штанги по осям X, Y;

7 – канал обратной связи в виде сигнального кабеля;

8 – цифровой блок управления, в виде управляющего контроллера или микроЭВМ, монтируется на насосной установке 1 и представляет собой промышленный компьютер с программой управления, обеспечивающий перемещение выдвижной пустотелой штанги 3 на расстояние по заданной программе, осуществляющий контроль скорости перемещения с помощью датчиков перемещения;

9 – дифференциальные датчики перемещения выдвижной пустотелой штанги 3, передающие сигналы по кабелю 7 обратной связи в цифровой блок 8 управления, контролирующие по заданной программе перемещение выдвижной пустотелой штанги 3;

10 – реверсивные электродвигатели перемещения, обеспечивающие по заданной программе линейное перемещение выдвижной пустотелой штанги 3 с насадкой 4 на ее конце;

11 – приводной ремень механизма 5 продольного обратно - поступательного перемещения;

12 – направляющие ролики, по которым производится перемещение выдвижной пустотелой штанги 3;

13 – очищаемая труба теплообменного агрегата;

14 – место засора;

15 – область микрогидроударного воздействия

Механизмы 5 и 6 двухкоординатного продольного и поперечного перемещения выдвижной пустотелой штанги 3 от приводов реверсивных электродвигателей 10 перемещения, а также - дифференциальный датчик 9 перемещения и скорости её движения соединены по сигнальному выходу с цифровым блоком 8 управления.

Комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата работает следующим образом.

Перед началом работ производят первичное программирование системы с учетом числа очищаемых труб 13, а также их геометрическое расположение. Также программируют уровень допустимых остаточных загрязнений на поверхности труб 13 (количество, протяжённость, глубина слоя загрязнений). Комплекс в работу запускает управляющая программа цифрового блока 8 управления. Механизм 5 продольного обратно - поступательного перемещения осуществляет перемещение выдвижной пустотелой штанга 3 с установленной на ней насадкой 4 вдоль очищаемой трубы 13. Механизм двухкоординатного перемещения и позиционирования 6 обеспечивает перемещение выдвижной пустотелой штанги от одной трубы 13 к другой. При обнаружении места 14 засора остаточных загрязнений, величина которых превышает допустимую, с определением глубины каждого места 14 засора и её протяжённости, подается сигнал от дифференциальных датчиков 9 перемещения по каналу 7 обратной связи на цифровой блок 8 управления, который подает сигнал реверсивным электродвигателям 10 перемещения для возвратного – поступательного перемещения штанги 3 на заданное расстояние при помощи механизма 5 и повторного перемещения штанги 3 с наконечником 4 к обнаруженному месту 14 засора для повторного воздействия микрогидроударного воздействия на место 14 засора. При замедлении скорости подачи насадки 4 менее установленного порога, программа цифрового блока 8 управления запускает алгоритм повторной очистки.

Возможность контроля за проведением очистки труб теплообменного агрегата, повышает производительность очистки за счет возможности своевременного повторного микрогидроударного воздействия на место засора, без остановки запущенного процесса.

В настоящее время комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата находится на стадии экспериментального образца.

1. Комплекс микрогидроударной очистки внутренней поверхности труб теплообменного агрегата, содержащий подвижную насадку микрогидроударной очистки, шланг высокого давления и насосную станцию, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электромеханический робот очистки с цифровым программным управлением, выдвижная пустотелая штанга которого выполнена из упругого материала и соединена по входу через шланг высокого давления с выходом насосной станции, а по выходу - с насадкой микрогидроударной очистки, электромеханический робот очистки содержит также механизмы двухкоординатного продольного и поперечного перемещения штанги от приводов соответствующих реверсивных электродвигателей с возможностью ее позиционирования, и по крайней мере один дифференциальный датчик местоположения штанги и скорости её движения, соединенный по сигнальному выходу с сигнальным входом электромеханического робота очистки, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих электродвигателей.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что для автоматизации процесса очистки труб, цифровой блок управления выполнен в виде контроллера или микроЭВМ, снабжённый цифровой картой труб теплообменного агрегата, программой управления выдвижной пустотелой штанги в поперечной и продольной плоскости на основе цифровой карты.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что цифровой блок управления снабжён программой оценки чистоты полости труб теплообменного агрегата на основе данных дифференциального датчика о снижении скорости продольного движения штанги при пониженной проходимости насадки микрогидроударной очистки в зоне повышенного загрязнения труб теплообменного агрегата.