Применение данного метода почти во всех случаях даёт 100% проверяемый результат, и при этом требуемое заказчиком качество очистки и, самое главное , увеличивает производительность труда в расчете на единицу оборудования в 3-5 и более раз, а не на 10-50%, как это бывает при использовании старых технологий.
Введение
Качества, как известно, не бывает много. Однако достижение более высокого качества выполнения технологических процессов в технике, и в электроэнергетике в частности, требует непропорционально больших затрат – финансовых, энергетических, трудовых, а также выполнения сложных технологических процессов.
Все сказанное можно напрямую отнести к такой задаче, которую в ТЭК, промышленности и электроэнергетике приходится решать не только сейчас, но и в будущем, а именно к задаче эффективной очистки трубок теплообменников.
Недостатки существующих методов очистки
Основные требования, предъявляемые к процессу очистки трубок, сводятся к следующему:
- полное удаление отложений с внутренней поверхности трубок;
- отсутствие повреждений трубок в процессе очистки;
- высокая производительность выполнения работ в расчете на единицу оборудования, возможность применения групповой технологии;
- невысокая стоимость работ;
- низкие трудозатраты;
- высокая культура производства;
- безопасность процесса очистки.
Существующим методам очистки трубок присущи как положительные, так и отрицательные стороны, применительно к основным требованиям.
Так, различные механические способы очистки ершами достаточно просты, не требуют дорогого и громоздкого оборудования, однако небезопасны и, самое главное, трудоемки в работе и не дают гарантии высокого качества выполнения работ.
Гидравлические методы очистки при применении полного технологического цикла являются достаточно эффективными, позволяют достигать высокого качества очищаемой поверхности, но также имеют ряд существенных недостатков и, прежде всего, низкую производительность на единицу очищаемого оборудования, обусловленную техническими характеристиками высоконапорной установки или установки высокого давления (УВД).
Производительность УВД можно повысить, используя упрощенный метод очистки, так называемое «простреливание» трубок высоконапорной струей. Но в этом случае резко снижается качество работ. Решение задачи создания эффективного и производительного способа очистки трубок удалось найти именно при анализе причин низкого качества очистки, используя метод «простреливания».
Стало очевидно, что уменьшение степени очистки трубок по ее длине по мере удаления от точки подачи воды из высоконапорной установки, зависит от характеристик перемещающейся по трубке водовоздушной смеси, и, прежде всего, от внутреннего давления смеси, за счет которого и происходит срыв загрязнений с поверхности трубки. Поэтому требовалось найти аналог указанного метода с такими физическими характеристиками очищающего устройства, которые бы сохранили в себе положительные качества механического способа очистки (простота технологии, невысокая стоимость оборудования) и позволили бы устранить недостатки гидравлического способа очистки (большая стоимость оборудования, невысокая производительность, падение давления водовоздушной смеси по длине трубки).
Методом подбора и испытаний удалось найти несколько материалов, основными физическими характеристиками которых являются эластичность, упругость, небольшие остаточные деформации после снятия давления, воздухо- и водонепроницаемость.
Один из них, шнуровой и листовой вспененный полиэтилен, стал основным исходным материалом для изготовления «Устройства для очистки или защиты внутренней поверхности труб», в дальнейшем «пыж» (российские патенты № 33722 и 33723, международный рег. номер PCT/RU 02/00497 к Договору о патентной кооперации).
Принцип работы устройства
Пыж изготавливается из шнурового сплошного вспененного полиэтилена цилиндрической формы длиной в 1,5-2 раза больше своего диаметра. Через «приспособление» в виде конуса, используя рабочее тело в виде сжатого воздуха (газа, кроме кислорода) или жидкости, пыж запускается в трубу. Проходя через конус приспособления, пыж сжимается по диаметру почти в 2 раза, в зависимости от выбранного технологического режима очистки, и, перемещаясь по трубе, под воздействием рабочего тела своим торцом выталкивает, а боковой поверхностью счищает загрязнения с внутренней поверхности трубы, используя жесткость материала пыжа. Если жесткости пыжа оказывается недостаточно, то на его поверхность по определенной технологии наносится абразивное или иное покрытие, способное нарушить структуру загрязнений, которые затем выносятся из трубки рабочим телом (воздухом или жидкостью) или следующим пыжом.
Поскольку за один рабочий цикл (выстрел) можно запускать два или три пыжа, то процесс очистки ускоряется многократно, учитывая тот факт, что выстрел длится менее секунды.
Указанным методом комплектной системы пневматической очистки (КСПО) можно производить очистку не только прямолинейных, произвольно изогнутых трубок практически любой длины, и даже Т-образные и U-образные трубки. Гибкость пыжа позволяет ему легко преодолевать изгибы практически любого радиуса и с деформированными стенками.
В теплоэнергетике может найти применение и другое свойство новой технологии – способность пыжа наносить защитное покрытие на внутреннюю поверхность труб. Подбор грунтовочных и окрасочных составов для такого нанесения производится в зависимости от конкретного состояния трубопровода.
Преимущества использования данного метода
Метод КСПО имеет несколько факторов, отличающих его от других методов очистки:
- одно приспособление может использоваться для запуска различных диаметров пыжей и для различных процессов (очистки или окраски). Меняется только наконечник приспособления, вставляемый в трубу;
- приспособление практически не изнашивается при эксплуатации, легко в обращении и не имеет трущихся деталей, кроме легкозаменяемых резиновых уплотнителей;
- детали приспособления взаимозаменяемы и просты в изготовлении;
- вес одного приспособления (без шланга для подключения воздуха) составляет 1,0-1,5 кг, что позволяет без труда производить его транспортировку и хранение.
Предложенная технология очистки трубок сочетает в себе ряд преимуществ по сравнению с применяемыми механическими и гидравлическими способами.
Простота технологического режима. В начале работ опытным путем при данном загрязнении определяется оптимальный технологический цикл (диаметр и тип применяемых пыжей, количество и емкость каждого выстрела), по которому производится очистка всех трубок данного агрегата.
Высокое качество очистки. Результаты применения пыжа при очистке трубок с различными типами загрязнений показывают, что почти всегда удается получить требуемое заказчиком качество очистки. Вследствие неравномерности отложений в разных трубках в некоторых из них может наблюдаться «эффект Максимова». Этот эффект происходит тогда, когда при заданном технологическом режиме очистки полное снятие загрязнения происходит не в конце заданного режима. В этом случае последующие прострелы производят шлифовку внутренней поверхности трубки, и при ее просвечивании наблюдается иллюзия наличия воды, вызванная отражением света от стенок, независимо от имеющегося прогиба трубки.
Высокая производительность процесса очистки оборудования. На одном агрегате возможна одновременная работа нескольких рабочих от одного компрессора или магистрали сжатого воздуха. Средняя производительность на одно приспособление составляет 100 и более трубок в час.
Снижение энергоемкости. В случае отсутствия технологического сжатого воздуха, мощность применяемого компрессора составляет от 2 до 4 кВт при одновременной работе до 4 приспособлений.
Экономичность. Материал для изготовления пыжей дешев (стоимость материала для одного пыжа от 25 до 50 коп.), выпускается в неограниченном количестве, а сам пыж используется многократно, до 30 и более раз, в зависимости от вида загрязнений. В качестве рабочего тела используется технологический сжатый воздух, от компрессора давлением 0,6-1,0 МПа или от баллонов со сжатым газом, например, азотом, как это делалось на заводе «Волжский оргсинтез». Стоимость используемого компрессора в 45 раз меньше стоимости высоконапорной установки при равной производительности на 1 рабочего (12-16 тыс. руб. против сотен тыс. долл. США) без учета разницы в стоимости подводящих шлангов. Стоимость одного комплекта приспособления для запуска пыжа в трубу не превышает 1 тыс. руб., включая покупные детали.
Высокая культура производства. Зона сбора использованных пыжей закрывается мешком или иным материалом, рабочий находится вне зоны вылета загрязнений из трубки.
Безопасность производства работ. В технологическом процессе используется меньшее, по сравнению с гидравлическим методом, давление рабочего тела – от 0,6 до 1,0 МПа. Чем больше диаметр прочищаемой трубки, тем меньше давление рабочего тела, продвигающего пыж по трубке, при прочих равных условиях (коэффициенте сжатия пыжа, его длине, типа покрытия). Конструкцией приспособления для запуска пыжа предусмотрено, что оно в рабочем положении всегда вставлено в трубку, а заправка пыжа в приспособление производится без возможности случайного выстрела. Вес пыжа очень мал, поэтому даже непреднамеренный выстрел не опасен при соблюдении элементарных правил техники безопасности. Технология позволяет производить зарядку пневмопистолета и вне зоны нахождения оператора, которому необходимо только вставлять пусковое приспособление в трубки очищаемого оборудования.
Опыт применения нового метода очистки
Метод КСПО прошел проверку на объектах РАО «ЕЭС», ГУП «ТЭК СПб», объектах нефтяной промышленности и судостроения.
С 2002 г. новая технология активно применялась при капитальном ремонте турбогенераторов и при подготовке теплообменников к отопительному периоду.
На ТЭЦ АО «Ленэнерго» методом КСПО был очищен 4-х секционный контур водяного охлаждения электродвигателя 600 кВт сетевого насоса, каждая секция которого имеет спиральную форму с 9 коленами. Ранее для очистки системы охлаждения применялся метод заливки моющим раствором с последующей промывкой. Таким же способом был очищен спиральный трубопровод длиной 30 м в охладителе кислорода и водорода в электролизном цехе.
При очистке конденсатора на одной из АЭС очистка производилась при работе турбины в разгруженном состоянии. За 6 смен удалось прострелить около 26 тыс. трубок и получить снижение теплового напора на 6оС.
И. И. Вершинин, директор «ПО Энерготехпром»
