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1、Wa t e r S c i e n c e a n d T e c h fl o l e g y 气水冲洗技术在某D N 1 4 0 0 管道冲洗中的应用 口 上海自来水市北有限公司沪北供水管理所周有德 传 统 冲 洗 方 式使 用较 为 简便 ，在 小 口径 管 道 冲 洗 中有 比 较 良好 的效 果 。在 冲 洗 过 程 中要 求 中洗 管 道 为满 管 流 量 ，并 且 冲 洗 效 率 受 管道 流 速 制 约 ， 水量 消耗 较 多。 气水 脉 中冲洗 方 式冲 洗 时 间相 对 较 短 ， 中洗 所 需 水 量 相对 较 少 ，对 水 流 流速 的要 求也 相 对 较 小 ，能
2、够较 好 地 完成 小管 冲 大 管这 类传 统 方 式 无 法 完成 的任 务 。 圜团 传统冲洗；人工冲洗；气水脉冲冲洗；冲洗方式的选择 本文将对传统冲洗方式 人工冲洗方式与气水脉冲冲洗方式 进行比对 ，并以上海 自来水市北有限公司某D N1 4 0 0 新排管冲洗 工 程 为例 着重 在 冲洗 方式 的使 用 选择 上 加 以研 究 。 一、工程概 况 该工程 为某DN1 4 0 0 新排管道进行并网之前的冲洗 ，管材为 T型 橡 胶 圈接 口 的承 插 式 球 墨 铸 铁 管 ，管 长 为8 90 m ，其 中 桥 管 90m冲洗管道 口径 为D N1 4 0 0，设计压力为O 5 M
3、p a，泵验压力 为1 0 Mp a 。管道冲洗水源是来 自于被冲 洗管道平 行的D N1 4 0 0 清水管( 浊度小于1 0 N t u )流速为 1 2 m s 。排 水管道 口径为 DN 6 0 0 所有废水将排入河道中。 = 冲洗方式 1 传 统 冲洗 方 式 传 统 冲 洗 方式 多为 单 向冲 洗 ，一般 情 况 下 可使 用 管 网 内 自然 压 力水 进 行 冲洗 。对 于 口径 较 大 的管 道 需 通过 对 管 网进 行 加压 来 完成冲洗工作。通常附着于管壁上的各种杂质 与施工期间残留在 管 内 的建 筑 垃圾 可 以通 过提 高 水 流流 速 的 方 式 加 以清 除
4、 。 冲 洗 流 速 为 平 时 的3 - 5 倍 ，冲 洗 管道 冲 洗 流 速 不 小 于 1 0m s 。 冲 洗过 程 中每 隔一定时间对取水 口处水样进行浊度的检测 。当取水 口处 水样浊度小于1 N t u 时即为冲洗完成。 ( 1 ) 冲 洗 效果 虽 然在 冲 洗结 果 上 各 口径 的管 道 取水 口处 水 样均 能 达 到 1 Nt u 以下这一指标 ，但是小 口径管道 的冲洗效果要 明显好于大 口径管 道 的； 中 洗效果。大 口径管道取水 口处的水样浊度往往不能较全面 地 反 映管 道 内各处 的 实际 浊度 。 相比于小 口径管道来说 ，大 口径管道横截面上各处 的压
5、力未 能 均 匀 分 布 。这 导致 了水 流 在管 道 内呈 子弹 状 前 进 在 管道 截 面 上 流体质点的速度各不相同。靠近管壁 处 ，质点的运 动受到管 壁 的阻 滞 速 度 很慢 。靠 近 管道 中心 ，质 点 的速 度 达 到最 大 。 因 此 部 分 管 道 内壁 无 法 获得 冲 洗应 有 的水 流 冲 力 对 于 存 在 弯转 角 度 的管道更是难 以冲洗干净。从而在大 口径管道 内部形成了冲洗 的 盲 区” 。 冲 洗 的水 流 流 速 直 接 决 定 了 冲 洗 效 率 。 在 实 际 冲 洗 过 程 中 流速受到如下多方面 的影响 管网较长 弯管较 多 水头损失较 大
6、 ，管网配置不合理 小管冲大管等 。传统冲洗方式在大 口径管 道的冲洗中冲洗效率较低。 ( 2 )特 点 传统冲洗方式使用较为简便 ，在小 口径管道冲洗中有比较 良好 的效果 。在 冲洗 过 程 中要 求冲洗 管 道 内为满 管水 量 ，并且 冲洗 效率 受管道流速制约 水量消耗较多。与消耗水量所对应的便是排水水 量 ，对于排水条件较差的地 区来说传统冲洗方式的难度大大地被提 高了。； 中 洗工作不得不分多次完成从而延缓了工程进度。 2 人 工 冲洗 方式 所 谓 的 人 工 冲洗 方 式 实 则 为人 工冲 洗 与 传统 冲洗 相 结 合 的 方 式 以人 工 冲洗 为 主 传 统 ； 中洗
7、 为辅 。首 先 由人 工携 带 高 压 水枪 与对讲机进入管道内对管壁进行冲洗 人工进入管道 内时间不宜过 长 应时刻与外界进行沟通 以免出现空气供给不足的情况发生。 待人工冲洗完成后 使用CC T V 技术对管道进行察看 最后使用传 统； 中洗方式对管道进行冲洗 每隔一定时间对取水口处水样进行浊 度的检测。当取水 口处水样浊度小于1 N L u 时即为冲洗完成。 ( 1 ) 冲 洗 效 果 人工冲洗效 率受工作环境 ，工作人 员自身业务水平的影响 ， 因天 气 因 人 而 异 。 由于 采 用 了高 压水 枪 因此耗 水 量 极 少 ，冲 洗效率较高。 ( 2 )特 点 人工冲洗方式仅适用
8、于人工进入的大口径管道 且； 中 洗长度 不 宜过长 且要求管位落 差较小。由于耗水量极少 因此对现场 排 水 条 件 要 求 也 较小 。人 工 的 进 入 能够 最 为直 观 地掌 握 管 道 内 的 ； 中 洗情况 以便在完成新排管冲洗工作的同时了解新排管道排管 质 量 。 3 气水脉冲冲洗方式 管道进行加压后关闭支路 阀门，使 用传统冲洗方式对管道进 行第一次冲水 ，在冲水后使管道 内留有一定量的水 使用气水脉 冲冲洗法对管道进行冲洗 。每隔一定时间对取水 口处水样进行浊 度的检测。当取水 口处水样浊度小于1 N t u 时即为冲洗完成 。 ( 1 ) 工作 原 理 紊 流效 应 利用
9、气体来使水流强弱相互转换使管网产生紊流状态 紊流 内部 由大小不等的许 多旋 涡组成 ，这些漩涡 除了随水流的总趋势 向 某 一方 向运 动 外 ，还 有漩 涡 、震 荡 、冲击 水 的 各 支点 便 随 着 这些漩涡运动 、旋转、震荡 冲击不断地相互混掺 做无规则的 几何迹线运动。水流紊动越强 ，水流的冲洗效果越明显。 三 相 流效 应 空气 占有 一定 的空 间 ，但 它没有 固定 的形状和体积 ，在 向 有部分水 的密 闭管道中施加压 力时，管 内空气体积被压缩 ，压强 增大 ，空气的内能增大 ，管道中水 的体积变化很小 。当外力撤消 即打开管道控制 闸时，空气在内部压强 的作用下 ，又
10、会恢复到原 Wa t e r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y一 来 的体 积 。 如果 管 道 中有 可移 动 的 物体 ，那 么 水 、气 、固三 相 混 合 会 使 该 混 合 流 体 质 量 增 大 。 当 空 气 恢 复 到 原 来 体 积 时 空 气的内能转化为管道 中水的动能 使加气管道中水 的瞬时流速增 大可使混合流体共 同作用于管壁。 水锤 效应 冲洗过程中。处于管道内前方的流体受到水流紊动向后方运 动 时 后 方 水 流对 该 流 体 施 加 了一 个压 力 这 称之 为水 锤 。后 方 水 流 在 惯 性 的作 用下 ，压 力
11、迅 速 达 到最 大 从 而使 形 成 的正 水 锤 对管壁起到了冲洗的效果。相反 后方水流受到水流紊动向前方 加速运动时 也会产生水锤 ，叫负水锤 对管壁也有一定的冲洗 效果 。 水 气弹 状流 效 应 气 体 和 液 体 这 两相 在 管 道 中 组 成 了 水 气 弹 状 流 。 其特 点 是 高速 气 体 把 液体 冲刷 成 气 泡 和泡 沫 液 ，形 如“ 炮弹 这 些 “ 炮 弹 ” 周期 地 在 液 面上 飞 速 冲过 ，此 时 液体 的压 力 得到 释 放 ，水 气 弹状流会产生相应 的波动 有时会使管道产生剧烈的震动 ，从而 使管 壁 上 的杂质 脱 落 。 ( 2 ) 冲洗
12、 参 数 水气 比 管 道 内水 与 气 的 比 例 要 保 持 一 个 合 理 的 比例 ，经 过 工 程 实 例 经验数据体积比为3 ： 1 较为理想 即管道内注入水的体积 占管 道体 积 3 4，气体 的体 积 占 1 ， 4。 水 的体 积 之 所 以较 大 是 因 为要 有 足够的水来保证管道 内壁得到充分冲刷 气体的体积较小可以保 证 加压 后 不 易 形 成破 坏 力 较 大 的水 锤 ，保证 管 道 、 接 口及 管件 的 安全 。 空 气压 力 一般 根 据 管 道试 验 压 力确 定 ，经 验 数据 约 等 于或 小 于试 验 压 力的O 5 倍 。压力太高可 能对管材 、
13、管件造成损伤 ，压力太低将无 法 获得 应有 的； 中洗 效 果 。 4 冲 洗 效 果 通过压缩空气压 力的释放 ，使管 内气水混合流体大大增加对 管壁的； 中 洗力度 浊度下降的速度 明显加快 同时在冲洗中消耗 的水量大大小于传统冲洗。气水脉冲冲洗方式冲洗效率较高。 6 特 点 气 水 脉 冲 冲 洗 方 式 冲 洗 时 间 相 对 较 短 冲 洗 所 需 水 量 相 对 较少 对水流流速的要 求相对较小 。能够较好地完成小管冲大管 这类传统 方式无法完成的任务。但是气水脉 冲冲洗方式具有一定 的专业性 技术含量较高 ，排水 口处气水冲力极强 ，应 当谨慎使 用 三、冲洗方式的选择 以本次
14、工程为例 ，虽然次此次工程排水条件达到传统冲洗方 式 的要求 ，但是 由于该管道 为大 口径管道 且桥管的存在使得管 道 出现 了 较 大 角度 的弯 转 传 统 的 冲 洗 方式 由于 受到冲 洗 力 度 的 限制 ，对此类管道会产生冲洗“ 死角” ，无法进行有效地冲洗。 Wa t e r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 加 之桥 管 处 的 管位 大 幅 度被 抬 高 ，使 得 管 道 内 损失 了部 分 压 力 流速下降，因此为获得较好的冲洗效果不得不加大水源管道的水 压来确保所冲洗管道 的流速 ，但是现场无法对冲洗水源管道进行 加压 。
15、因此 本 次工 程不 宜使 用 传统 冲洗 方式 进 行冲 洗 。 虽然此次冲洗管道 口径较大 ，达到了人工进入管道进行操作 的要求 但是桥管的存在使得管位落差较大 走位较陡 部分管 段人工无法到达。加之工程期间时值酷暑 ，管 内温度较高。冲洗 管道长度偏长 管内空气相对稀薄 。因此 ，此工程工作环境较为 恶劣 ，不适宜使用人工冲洗方式进行冲洗。 此次管道 口径较大 ，管位落差大 弯管角度较大 ，已论证不 适 宜进行传统及人工冲洗 加之工程周边地势较为开阔 ，排水条 件极好 综合这些现场情况 拟对此管道进行气水脉冲冲洗方式 进 行 冲洗 。 四 、冲洗结果 与比较 通过安装于DN 6 0 0
16、排水管上的流量计得知 ，此次冲水共消耗 2 0 0 0 m。 水 ，时 间为2 J J 时 ，平 均流 速约 为0 1 8 m s 。水 量 为所 冲洗 管道满管体积1 3 7 O m 。 的1 4 6 倍。 以往 在 使 用 传 统 冲 洗 法且 使 用 同 一 水源 对 此 次 DN1 4 0 0管 道相邻的DN1 4 0 0 管道进行冲洗中消耗了1 O 倍于管道满贯体积的 水量 冲洗 时间为2 0 6 4 “, 时，冲洗流速为1 2 m s 。 因此可推断，气水脉冲冲洗方式消耗水量与冲洗流速分别是传 统冲洗方式 的1 4 6 与1 5 两者在冲洗时间上大致相当。可以从 这些数据上看出此工程冲洗中气水脉冲冲洗方式明显效率较高。 五 、结论 由于实际工作条件千差万别。因此需根据现场实
