本發(fā)明涉及一種基于超聲導(dǎo)波的管道內(nèi)壁結(jié)垢去除方法，屬于管道除垢技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

管道運輸作為工業(yè)生產(chǎn)物料運輸?shù)闹饕绞?，與其他方式相比具有運輸量大，不受氣候、地形的限制，可連續(xù)運行、成本低等突出優(yōu)點。由于生產(chǎn)過程中眾多因素的影響，管道內(nèi)壁結(jié)垢不可避免。管道結(jié)垢會增大物料運輸?shù)淖枇?，?yán)重時會導(dǎo)致管道堵塞，甚至?xí)斐芍卮蟮纳a(chǎn)及安全事故，因此及時有效的清除管道內(nèi)壁的結(jié)垢至關(guān)重要。

目前國內(nèi)外已有多種管道除垢的技術(shù)和方法：(1)高壓水噴射除垢法，利用高壓水經(jīng)特殊噴嘴噴向結(jié)垢層，該方法存在著干擾正常生產(chǎn)、耗水多和后續(xù)的水處理等問題。(2)機(jī)械除垢法，機(jī)械除垢一般采用清管器清理管道內(nèi)壁的垢，主要有磁力清管器、釘輪清管器和刷輪清管器等。該法主要適用于堵塞情況較輕且距離長、管徑較大的管道，對于結(jié)垢嚴(yán)重的情況實施困難較大，同時易造成清管器卡堵等問題。(3)化學(xué)除垢法，其缺點是化學(xué)除垢劑的用量難以精確掌握，除垢不均勻，清洗過程中易損壞管道，同時大量使用除垢劑會導(dǎo)致環(huán)境污染，同時還會污染管道內(nèi)輸運的物料本身。(4)傳統(tǒng)超聲波除垢法，在明確堵塞位置后，在該位置處安裝超聲振子，將超聲波作用于管道，使管內(nèi)流體產(chǎn)生空化作用，管道內(nèi)部的污垢受空化泡的影響而破裂、剝離管道。該方法受到超聲波換能器約束角及輸出功率的限制，只對超聲換能器安裝部位的附近管道有效，因為超聲波的作用范圍極小，距離短；而本發(fā)明技術(shù)采用的超聲導(dǎo)波則是作用于管壁沿管道軸向傳播，作用范圍更大，距離更長。

基于超聲導(dǎo)波技術(shù)的管道除垢裝置能夠?qū)﹂L距離管道內(nèi)結(jié)垢進(jìn)行清除。該技術(shù)除垢原理基于管道內(nèi)壁和結(jié)垢層之間的剪切力和超聲空化效應(yīng)。超聲導(dǎo)波沿管壁傳播，其傳輸距離長，因此該技術(shù)除垢有效距離較長，也是該技術(shù)的突出優(yōu)點為。本技術(shù)適用于其它利用管道運送流體物料的行業(yè)，可實現(xiàn)在不停產(chǎn)前提下較長范圍內(nèi)的管道內(nèi)壁除垢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種在不破壞管道輸運的前提下的、除垢范圍較長的基于超聲導(dǎo)波技術(shù)的管道除垢方法。

本發(fā)明所述的一種基于超聲導(dǎo)波技術(shù)的管道除垢方法的技術(shù)方案包括以下步驟：

當(dāng)?shù)弥艿乐杏薪Y(jié)垢或堵塞發(fā)生并已知其位置時，信號發(fā)生模塊發(fā)出電壓信號；該電壓信號通過信號放大模塊進(jìn)行放大；放大后的電壓信號經(jīng)過除垢模塊轉(zhuǎn)換成超聲導(dǎo)波作用到管壁；超聲導(dǎo)波經(jīng)過管壁傳播到結(jié)垢層區(qū)域，使得結(jié)垢層與管壁之間形成剪切力，迫使結(jié)垢層與管壁分離；同時超聲導(dǎo)波在管道中的流體中發(fā)生空化效應(yīng)發(fā)生空蝕，進(jìn)而達(dá)到除垢目的。

所述的基于超聲導(dǎo)波技術(shù)的管道除垢方法，其特征在于所述的超聲導(dǎo)波除垢信號發(fā)生模塊，可采用計算機(jī)，其信號輸出設(shè)備可為帶模擬輸出功能的多通道數(shù)據(jù)采集卡；也可采用以微處理器為核心的集成信號發(fā)生模塊；也可采用專門研制開發(fā)的超聲導(dǎo)波激勵電源；也可采用通用的信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生激勵超聲換能器的電壓信號。

所述的放大模塊為獨立的功率放大模塊，采用高頻功率放大器。

所述的除垢模塊為壓電超聲換能器，由一個或多個大功率壓電超聲換能器組成，用夾具固定沿軸向均勻分布于被測待除垢管道的外表面，用于將放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為超聲導(dǎo)波信號作用于管道壁。

根據(jù)管道內(nèi)壁的結(jié)垢情況，超聲導(dǎo)波模式為T扭轉(zhuǎn)波，超聲導(dǎo)波除垢信號的工作頻率為20～100KHz，除垢操作持續(xù)約15～180分鐘。

本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠清除管道內(nèi)的結(jié)垢和堵塞。在確定被監(jiān)測的管道區(qū)域內(nèi)有結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象后可立即通過本方法進(jìn)行清除，較現(xiàn)有其他方法的突出優(yōu)點是除垢作用距離長、不損壞管道、不干擾正常物料運輸?shù)忍攸c。本技術(shù)適用于利用管道運送流體物料的行業(yè)，可實現(xiàn)在不停產(chǎn)前提下較長范圍內(nèi)的管道內(nèi)壁除垢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；

圖2為超聲導(dǎo)波除垢實施例清除管道內(nèi)結(jié)垢的結(jié)果。

具體實施方式

采用本發(fā)明技術(shù)對外徑88.9mm，壁厚5.49mm，長度為3m的鋼管進(jìn)行除垢測試。

管道具體情況和除垢過程如下：

(1)管道采用AISI-304不銹鋼，彈性模量209GPa，泊松比0.29，密度8030kg/m³；

(2)管道內(nèi)部80％內(nèi)表面附著有結(jié)垢，其成分為CaCO₃，其彈性模量70GPa，泊松比0.3，密度2700kg/m³；

(3)采用1個超聲換能器安裝在的鋼管表面，管道放置于水槽中進(jìn)行除垢。超聲導(dǎo)波模式為T扭轉(zhuǎn)波，工作頻率為40KHz，除垢操作持續(xù)約30分鐘。

圖2所示為上述實施例清除管道內(nèi)結(jié)垢的結(jié)果。其中(a)顯示的是經(jīng)過除垢實驗后的管道內(nèi)表面；(b)顯示的是除垢后管道斷面的金相(Metallographic)照片，說明絕大部分結(jié)垢已被清除，同時管道表面未見破壞。