CN102896121A - 水锤式管道冲洗方法 - Google Patents

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Abstract

水锤式管道冲洗方法，本发明涉及一种管道冲洗方法，以解决目前高压水流冲洗方法冲洗效果差、浪费水资源和气压脉冲冲洗方法能耗高的缺点。本方法使用的装置包括PLC控制器、第一电动阀、第二电动阀和触摸屏，PLC控制器的两个个控制信号输出端分别连接第一电动阀和第二电动阀的控制信号输入端，PLC控制器的显示信号输出端连接触摸屏，触摸屏的指令信号输出端连接PLC控制器；本方法的步骤如下：对管道中通入水流；由触摸屏通过PLC控制器发出指令，先关闭位于管道一端的第一电动阀，再关闭位于管道另一端的第二电动阀，第一电动阀位于管道的水流出端，第二电动阀位于管道的水流入端；满开度开通第一电动阀和第二电动阀，恢复水流。

Description

水锤式管道冲洗方法
技术领域
本发明涉及一种管道冲洗方法，具体涉及一种水锤式管道冲洗方法，属于管道冲洗领域。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的进步，人们对饮用水的水质越来越关注。目前，饮用水出厂时已经达到了国家要求的水质标准，但是由于配水管网的管道内壁腐蚀，水中碳酸钙、悬浮物等沉淀，水中的铁、氧化物和硫酸盐含量过高，以及铁细菌、藻类等微生物的滋长繁殖等，造成部分管道水质恶化，导致用户水龙头出水不满足水质标准。因此要改善上述问题，需要定期对管道进行清洗。
目前主要采用高压水流冲洗以及气压脉冲冲洗等方法来去除管道内壁的杂质。但是现有的高压水流冲洗方法流速恒定，冲洗效果差，浪费水资源；气压脉冲冲洗方法冲洗效果好但能耗高，成本高。
发明内容
本发明的目的是解决目前高压水流冲洗方法冲洗效果差、浪费水资源和气压脉冲冲洗方法能耗高的缺点。
本发明方法使用的装置包括PLC控制器1、第一电动阀3、第二电动阀4和触摸屏6，PLC控制器1的一个控制信号输出端连接第一电动阀3的控制信号输入端，PLC控制器1的另一个控制信号输出端连接第二电动阀4的控制信号输入端，PLC控制器1的显示信号输出端连接触摸屏6的显示信号输入端，触摸屏6的指令信号输出端连接PLC控制器1的指令信号输入端；
本发明方法的步骤如下：一、对管道5中通入水流，水流的流速为0.6-0.9m/s；二、由触摸屏6通过PLC控制器1发出指令，先关闭位于管道5一端的第一电动阀3，再关闭位于管道5另一端的第二电动阀4，第一电动阀3位于管道5的水流出端，第二电动阀4位于管道5的水流入端；三、满开度开通第一电动阀3和第二电动阀4，恢复水流。
本发明的有益效果是：本发明利用关闭两个电动阀产生的关阀水锤使管道5内的紊流加剧，水流的切应力增大，使附着在管道5内壁上的杂质被冲下。由于在冲洗过程中整个管网仍然正常供水，所以只需开通两个电动阀和冲洗管段附近的消火栓放出这部分水即可。与现有的高压水流冲洗相比，免断流，不需要外界能量的输入，不会破坏管道内壁的沥青涂层或者水泥砂浆涂层，操作成本低，效率高；本发明不利用其它形式的能源，属于物理过程，无化学污染，与现有的气压脉冲射流清洗法相比，大大降低了能耗，节约了使用成本；本发明方法，仅需在管道井中将普通的阀门更换成相同口径的电动阀，不需要开挖路面，大大节约了冲洗成本。
附图说明
图1是本发明方法所使用装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式使用的装置包括PLC控制器1、第一电动阀3、第二电动阀4和触摸屏6，PLC控制器1的一个控制信号输出端连接第一电动阀3的控制信号输入端，PLC控制器1的另一个控制信号输出端连接第二电动阀4的控制信号输入端，PLC控制器1的显示信号输出端连接触摸屏6的显示信号输入端，触摸屏6的指令信号输出端连接PLC控制器1的指令信号输入端；
本发明方法的步骤如下：一、对管道5中通入水流，水流的流速为0.6-0.9m/s,给水管网中水流的速度跟管径有关，一般情况下，管道中的流速满足经济流速，通常是管径100-400，经济流速为0.6-0.9m/s，400以上为0.9-1.2m/s，认为管径在100-400范围内；二、由触摸屏6通过PLC控制器1发出指令，先关闭位于管道5一端的第一电动阀3，再关闭位于管道5另一端的第二电动阀4，第一电动阀3位于管道5的水流出端，第二电动阀4位于管道5的水流入端，第一电动阀3和第二电动阀4的关闭时间差为：
Figure BDA00002298946200021
其中L是待冲洗管道长度，a是管道中水锤传播速度，取1000m/s；三、满开度开通第一电动阀3和第二电动阀4，恢复水流。
PLC控制器1和触摸屏6的通信格式的设定必须使两者所设定的“通信格式”、“站号”、“传输速度”、“资料格式”等全部相同，然后再按正确的连线方式连接通信电缆。触摸屏6的各按钮和图形显示的设定要结合PLC控制器，对应PLC控制器中的具体地址与具体寄存器，设置好相应的属性。
通过更换不同口径的电动阀，使该方法可以用于不同管径的给水管道清洗。
工作原理：
本发明的方法利用关闭待冲洗管道1两端的电动阀产生的水锤来冲洗管道1，第一电动阀3和第二电动阀4分别安装在待冲洗管道1两端的阀门井中，测量出待清洗管道的长度L，根据管道1的长度确定出第一电动阀3和第二电动阀4的关阀时间间隔ΔT=L/a（其中a是水锤传播速度，一般为1000m/s）结合PLC控制器1设定触摸屏6的各按钮和图形显示，并对应好PLC控制器1中具体的地址与寄存器，设置好相应的属性。
当冲洗管道时，PLC控制器1会先控制第一电动阀3关闭后（认为其关阀时间为Δt），阀门出口处长度为△X的流体的运动速度从V0降到零，同时压力升高△H，从而使此部分流体的密度增大，体积缩小和管道膨胀。
与此同时，管道中的后续流体仍以原来的流速+V0，继续向第一电动阀3方向运动，与首先停流的流体相毗邻的流体一起填充了前一部分流体压缩和管壁膨胀而扩大了的容积之后，其流速也相继由+V0降低为零，随即产生升压（△H），流体压缩和管壁膨胀，在经过△T后关闭第二电动阀4，第二电动阀4的关阀时间为△t1，管道中流体的动能转化为流体的弹性压缩能和管壁的形变能。
管道中流速会发生变化，使管内的紊流加剧，水流的切应力增大，使附着在管道内壁上的杂质被冲下，然后打开管道附近的消火栓放出这部分水流。
具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式所使用的装置还包括管道压力监测装置2，管道压力监测装置2的信号输出端连接PLC控制器1的信号输入端；在方法的第二步骤中，还包括由管道压力监测装置2监控管道5内的水压，当压力超过PLC控制器1中的设定值，由PLC控制器1发出控制指令，部分开度开通第一电动阀3和第二电动阀4或二者中的任一一个，以降低管道5内的水压。
由于设置了管道压力监测装置2，当水锤压力超过管道承压能力1倍时，PLC控制器1会控制两个电动阀开启，所以在冲洗过程中不会对给水管道的管壁造成损坏。
具体实施方式三：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式所述PLC控制器1内部设置寄存器和定时器，从而控制第一电动阀3和第二电动阀4的开阀速度和关阀速度，采用PLC控制器1中的定时器来实现对流入电动阀电流变化的控制，把阀门开启时间t分成n等份，每走过t/n时间，电流的大小改变电动阀满开度电流的1/n，直到电动阀的开度从0°变为满开度。同理，阀门回程控制同样基于上述方法，而阀门开度到达满开度后中间状态保持的时间根据需要设置到寄存器中即可。阀门开度的显示通过PLC控制器1反馈到触摸屏6，在实际应用中，阀门实际动作与电动阀反馈信号会有一定滞后，带来一定误差。考虑到大多数情况下，控制输出必然会导致阀门动作，所以使用输出信号代替返回信号，以克服滞后影响。即在PLC内部特殊寄存器把数字信号转化为模拟信号的同时，把数字信号反馈给触摸屏，实时显示开度大小。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (3)

1.水锤式管道冲洗方法，其特征在于本方法使用的装置包括PLC控制器（1）、第一电动阀（3）、第二电动阀（4）和触摸屏（6），PLC控制器（1）的一个控制信号输出端连接第一电动阀（3）的控制信号输入端，PLC控制器（1）的另一个控制信号输出端连接第二电动阀（4）的控制信号输入端，PLC控制器（1）的显示信号输出端连接触摸屏（6）的显示信号输入端，触摸屏（6）的指令信号输出端连接PLC控制器（1）的指令信号输入端；
本方法的步骤如下：一、对管道（5）中通入水流，水流的流速为0.6-0.9m/s；二、由触摸屏（6）通过PLC控制器（1）发出指令，先关闭位于管道（5）一端的第一电动阀（3），再关闭位于管道（5）另一端的第二电动阀（4），第一电动阀（3）位于管道（5）的水流出端，第二电动阀（4）位于管道（5）的水流入端；三、满开度开通第一电动阀（3）和第二电动阀（4），恢复水流。
2.根据权利要求1所述的水锤式管道冲洗方法，其特征在于所使用的装置还包括管道压力监测装置（2），管道压力监测装置（2）的信号输出端连接PLC控制器（1）的信号输入端；在方法的第二步骤中，还包括由管道压力监测装置（2）监控管道（5）内的水压，当压力超过PLC控制器（1）中的设定值，由PLC控制器（1）发出控制指令，部分开度开通第一电动阀（3）和第二电动阀（4）或二者中的任一一个。
3.根据权利要求1所述的水锤式管道冲洗方法，其特征在于所述PLC控制器（1）内部设置寄存器和定时器，从而控制第一电动阀（3）和第二电动阀（4）的开阀速度和关阀速度，采用PLC控制器（1）中的定时器来实现对流入电动阀电流变化的控制，把阀门开启时间t分成n等份，每走过t/n时间，电流的大小改变电动阀满开度电流的1/n，直到电动阀的开度从0°变为满开度；阀门回程控制同样基于上述方法而阀门开度到达满开度后中间状态保持的时间根据需要设置到寄存器中；阀门开度的显示通过PLC控制器（1）反馈到触摸屏（6）。
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