EA015005B1

EA015005B1 - Способ очистки труб воздействием жидкости под очень высоким давлением

Info

Publication number: EA015005B1
Application number: EA200900317A
Authority: EA
Inventors: Рене Джаквинет
Original assignee: Апликатьон Лорайне Дес Текникс Нувеллес-Тешнилор
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2011-04-29
Also published as: EP2066462A2; EA200900317A2; FR2904940B1; US20100083988A1; US8048234B2; ES2601027T3; WO2008023133A3; EP2066462B1; EA200900317A3; FR2904940A1; WO2008023133A2

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу очистки трубы (12) воздействием жидкости под очень высоким давлением. Изобретение отличается тем, что жидкость под очень высоким давлением пропускают по гибкой трубке (14); эта трубка подвергается воздействию привода (50) для продольного перемещения и средства для приведения трубки (14) во вращение вокруг ее продольной оси; средство управления (48) регулирует этот привод (50) и средство определения вращения (47) и/или определения места продольного продвижения, и средство приведения во вращение; трубку (14) направляют рядом с входом трубы (12). Изобретение также относится к устройству для осуществления этого способа.

Description

Настоящее изобретение относится к способу очистки труб воздействием жидкости под очень высоким давлением. Оно относится к устройству для очистки с помощью жидкости под высоким давлением, предназначенным для осуществления настоящего способа. Оно также относится к вращающемуся корпусу устройства для очистки жидкостью под высоким давлением.

Настоящее изобретение относится к области гидродинамики.

В частности, изобретение относится к агрегатам для очистки под высоким давлением промышленных установок.

В частности, очистка труб конденсаторов, теплообменников и подобных устройств, в общем названных в последующем описании водяными камерами, а также любая внутренняя очистка труб требует применения устройств определенной технологии. Образование накипи в трубах является проблемой экономики, которая приводит к значительной потере КПД установок; так, потеря 2% на одной секции ядерной установки мощностью 1000 МВт составляет потерю 20 МВт.

Известны системы очистки КОо-1е1® и КОо-Рап®, у которых чистящая головка, часто называемая чистящим скребком, обычно изготовленная из стали и снабженная отверстиями, пропускается по трубопроводу, подлежащему очистке, давлением жидкости за счет толкающих реактивных струй, создаваемых отверстиями. Давление вращает головку посредством струй, создаваемых наклонными отверстиями, а также гибкой трубки, подающей жидкость. Чистка происходит под воздействием этих струй, а также струй, создаваемых в итоге на уровне других дополнительных отверстий. Приведение в действие этой трубки происходит в результате управления вращением чистящей головки под действием гидравлического давления или под действием двигателя, которым снабжена головка. Однако, когда вращение происходит под воздействием гидравлики, очевидно, что будет потеря в эффективности очистки из-за использования гидравлической мощности для приведения в действие головки. Оснащение чистящей головки электрическим двигателем придает ей такое поперечное сечение, которое ограничивает ее использование, не позволяя применять ее для труб с небольшим диаметром. Образование накипи в трубах намного уменьшает их диаметр. Например, обычно можно наблюдать, что в охладителях ядерной установки с пучками труб диаметром 18 мм проходной канал сужается приблизительно до 8 мм, и это происходит по длине, например, 16 м. Кроме того, образование накипи происходит не равномерно и обычно наблюдается присутствие шариков, которые далее сужают проход до значения между 4 и 6 мм, если не полностью блокируют трубу.

Это приводит к ограничению диаметра головок, используемых для удаления накипи. Такое ограничение диаметра также приводит к ограничению мощности, которая может подаваться для удаления накипи, тем более что большая часть энергии расходуется на продвижение головки, удаляющей накипь, по трубе. Поэтому обычно с такими головками давление должно быть ограничено рамками, указанными выше. Более того, эти известные головки, обычно изготовленные из стали, имеют отверстия для создания струй жидкости, которые быстро изнашиваются. Кроме того, эти отверстия малого диаметра сверлят и часто делают рифлеными, поскольку просверлить их точно бывает трудно. Из-за используемых материалов невозможно гарантировать сохранение этих отверстий в течение длительного времени, а из-за короткого срока их службы на выходе отверстий редко поддерживается требуемое давление. Кроме того, не гарантируется воспроизводимость результатов очистки.

Такие системы, подходящие для малых и средних длин, т.е. меньше 10-15 м, меньше подходят для более крупных установок. Явления скручивания труб и наличие ударов в гибких трубках быстро их повреждают.

Для конденсаторов, которые могут объединять, например, 120000 труб, имеющих длину 16 м, должны быть реализованы другие технические решения. В частности, рассматривался выбор систем очень высокого давления, например 3800 бар, для подачи системы КОо-1е1®. Такое высокое давление позволяет удалять образования накипи, которые существенно уменьшают полезное поперечное сечение трубы, часто блокируя последнюю. В отличие от вышеупомянутых систем особую остроту приобретают ограничения по длине гибких трубок; к линейной длине самой трубки необходимо добавлять 5-6 м на изгибы и дополнительную длину на приведение во вращение. Поэтому длина таких гибких трубок может достигать приблизительно 30 м. Поэтому очень трудно преодолеть явления закручивания гибких трубок.

Для операций обработки и технического обслуживания внутри труб известны жесткие системы, которые хорошо подходят для коротких и средних длин порядка нескольких метров (4-5) и диаметров труб порядка нескольких десятков миллиметров. Различные типы станков, такие как внутренние шлифовальные машины, буровые станки и притирочные машины, включают в себя инструмент, установленный на наружной стороне жесткой трубы. Затем инструмент устанавливают так, чтобы он поворачивался на конце такой жесткой трубы, которая в свою очередь поворачивается кареткой, обеспечивающей продольное перемещение вперед, как в случае шлифовальных машин типа, описанного в документе \УО 97/27955, или устанавливают неразъемно с поворотной трубой, как в случае буровых станков, в данном случае с промежуточными подшипниками повторного запуска, или в случае притирочных машин вращающаяся жесткая труба приводится в действие карданной системой, неразъемно объединенной с кареткой для продольного перемещения вперед. В документах ОВ 1118018 и И8 5460563 приведены та

- 1 015005 кие конфигурации инструментов, устанавливаемых на конец жестких труб, приводимых во вращение. При таких конфигурациях жесткие трубы должны иметь такие размеры, чтобы выдерживать изгибные и растягивающие сопротивления, возникающие в результате высоких крутильных напряжений. Такие жесткие трубы обязательно имеют диаметр, очень близкий к диаметру канала, подлежащего обработке или техническому обслуживанию, в диапазоне от 0,8 до 0,9 его диаметра, и с большим поперечным сечением.

Попытки производства телескопических жестких трубок, приводимых в поступательное и вращательное движение, как в случае, описанном в документе 1Р 2000117202, также ограничены по длине и до строго прямолинейного растяжения трубки. Все эти варианты осуществления с жесткими трубками имеют общие недостатки большого размера и объемных инфраструктур моторизации и направления, что не позволяет устанавливать их в непосредственной близости к промышленным установкам, таким как водяные камеры, пространственное окружение которых не позволяет это делать.

Вкратце, только жесткие трубки предназначены для приведения во вращение по всей их длине в сочетании с продольным поступательным движением, но их размер не позволяет использовать их для технического обслуживания большинства промышленных установок.

Существующие гибкие трубки, которые подходят для таких операций технического обслуживания, имеют на одном конце вращающийся инструмент, но не приводятся во вращение по всей длине и не приводятся в поступательное движение. Вкратце, исходя из уровня техники, невозможно контролировать или регулировать частоту вращения головки вокруг ее оси при определенных углах наклона струй в отношении головки, причем частота вращения последней чрезмерно высокая, что не дает возможность осуществлять высококачественную обработку. Нельзя регулировать угол выхода струи по отношению к головке и регулировать расход струи жидкости, проходящей через форсунку.

Кроме того, системы, известные из уровня техники, имеют медленный передний ход, что приводит к перемещению головки во время очистки приблизительно в течение 15 мин для трубы, имеющей диаметр 18 мм и длину 15 м. В частности, качество очистки у таких систем невысокое, поскольку перемещение вперед неравномерное. Такие неравномерно очищенные трубы проявляют тенденцию к ускоренному образованию накипи в форме шариков после возобновления их эксплуатации.

Настоящее изобретение направлено на устранение существующих недостатков в уровне техники путем предложения устройства, позволяющего регулировать вращение гибкой трубки по всей ее длине и ее поступательное движение для оптимизации требуемой мощности с целью отвода большинства мощности на очистку, а не на приведение в действие и вращение головки, что непродуктивно.

В этой связи настоящее изобретение относится к способу очистки трубы жидкостью под очень высоким давлением, отличающемуся тем, что упомянутую жидкость под очень высоким давлением пропускают через гибкую трубку;

упомянутую гибкую трубку подвергают воздействию привода для продольного перемещения и воздействию средства для приведения упомянутой трубки во вращение вокруг ее продольной оси;

упомянутый привод для продольного перемещения и упомянутое средство для приведения трубки во вращение регулируются средством управления и средством определения вращения и/или определения продольного перемещения;

упомянутую трубку направляют рядом с входом упомянутой трубы.

Изобретение также относится к устройству для очистки жидкостью под высоким давлением пучков труб, например, в теплообменнике и т. п., включая средство для создания очень высокого давления жидкости для подачи трубки, причем устройство отличается тем, что оно содержит привод для продольного перемещения упомянутой трубки, первое переднее средство для приведения трубки во вращение вокруг ее продольной оси, которое может быть расположено рядом с упомянутым пучком труб, и по меньшей мере второе заднее средство для приведения трубки во вращение вокруг ее продольной оси, расположенное между упомянутым передним средством для приведения во вращение и упомянутым средством для создания очень высокого давления жидкости.

Согласно одному признаку изобретения упомянутое первое переднее средство для приведения во вращение синхронизировано с упомянутым задним средством для приведения во вращение.

Согласно еще одному признаку изобретения упомянутая трубка является гибкой. Согласно еще одному признаку изобретения упомянутое переднее средство для приведение во вращение образовано вращающимся кожухом.

Изобретение также относится к такому вращающемуся кожуху, в который можно поместить, направляя, трубку, отличающемуся тем, что он содержит средство соединения с упомянутой трубкой, неразъемное при вращении, ротор, приводимый во вращение вокруг продольной оси, в сущности соответствующей продольной оси трубки, способной проходить через ротор, передним средством для приведения во вращение относительно фиксированного картера.

Согласно предпочтительному признаку упомянутое средство соединения является приводом для продольного перемещения упомянутой трубки.

Согласно еще одному признаку упомянутое устройство содержит головку, способную создавать чистящую струю на одном конце упомянутой трубки, прикрепленную к упомянутому концу упомянутой трубки и имеющую по меньшей мере один внутренний канал, способный пропускать жидкость под дав

- 2 015005 лением по меньшей мере к одной вставке, способной создавать снаружи упомянутой головки по меньшей мере одну струю жидкости.

Дальнейшие признаки и преимущества изобретения станут понятны из последующего подробного описания неограничительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 схематически показан частичный вид сверху устройства для очистки жидкостью под высоким давлением согласно изобретению, включая вращающиеся кожухи согласно изобретению;

фиг. 2 - схематический перспективный вид, частично в разрезе, устройства, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - схематическая вертикальная проекция части контура для подачи жидкости под высоким давлением в устройство для очистки согласно изобретению;

фиг. 4 - схематическое продольное сечение и схематическая вертикальная проекция устройства для очистки жидкостью под высоким давлением и вращающегося кожуха согласно изобретению;

фиг. 5 - часть фиг. 4, показывающая вращающийся кожух согласно изобретению;

фиг. 6 - схематическое изображение в осевом направлении части вращающегося кожуха согласно изобретению;

фиг. 7 - схематическое изображение чистящей головки согласно изобретению в трубе, покрытой накипью, показанное в продольном разрезе;

фиг. 8 - схематическое, частичное и перспективное изображение установки, содержащей трубы, подлежащие очистке, на передней поверхности которой расположено устройство согласно изобретению, включая некоторое количество чистящих трубок.

Оно, в частности, относится к техническому обслуживанию промышленных установок, в частности к очистке труб конденсаторов, теплообменников, водяных камер и т.п. Изобретение заключается в разработке способа выполнения этих операций для очистки трубы 12 воздействием жидкости под очень высоким давлением и устройства 10 для осуществления этого способа. Способ включает в себя следующие операции:

жидкость под очень высоким давлением подают для прохода через гибкую трубку 14;

эта гибкая трубка 14 подвергается воздействию привода 50 для продольного перемещения и воздействию средства для приведения упомянутой трубки 14 во вращение вокруг ее продольной оси;

привод 50 для продольного перемещения и упомянутое средство для приведения упомянутых трубок 14 во вращение регулируются средством управления 48 и средством определения вращения 47 и/или определения продольного перемещения;

упомянутую трубку 14 направляют рядом со входом упомянутых труб 12.

Предпочтительно циркуляция жидкости в трубке 14 контролируется этим средством управления 48.

Устройство 10 для подачи жидкости под очень высоким давлением, которое показано на фиг. 1, предназначено для очистки и/или удаления накипи в промышленной установке 11, такой как водяная камера, содержащая пучок труб 12.

Очистка и/или удаление накипи в каждой из этих труб 12 обеспечивается головкой 13, такой как наконечник, Ко1о-1е1®, скребок и т.п. Через эту головку 13 проходит жидкость под очень высоким давлением, а именно вода, подаваемая трубкой 14 от средства создания очень высокого давления жидкости 15, которое питает подающий контур 16, соединенный с трубкой 14 средством соединения 20.

В предпочтительном варианте осуществления средство создания очень высокого давления 15 является компрессором, подающим жидкость под очень высоким давлением, а именно от 1500 до 3800 бар, с расходом несколько литров в минуту, предпочтительно от 10 до 15 л/мин, причем эти значения не являются ограничительными. Из-за целевого сочетания очень высокого давления и очень низкого расхода потери напора очень малы и почти вся энергия передается на головку 13.

Согласно изобретению трубка 14 предпочтительно является гибкой трубкой, рассчитанной на проход по всей длине труб 12 и подходящей к инфраструктуре обслуживаемой установки 11.

Эта длина может быть очень большой, поэтому необходимо направлять трубку 14, чтобы гарантировать правильность работы устройства 10 и его безопасность. В этой связи устройство 10 содержит привод 50 для продольного перемещения трубки 14 и средство для приведения трубки 14 во вращение вокруг ее продольной оси. Эта конструкция позволяет передавать всю энергию высокого давления на головку 13 для выполнения операции очистки.

Как показано на фиг. 7, в предпочтительном и неограничительном варианте головка 13 зафиксирована на конце трубки 14. Эта головка 13 предпочтительно имеет продольную ось Т. Когда трубка 14, снабженная головкой 13, вставлена в трубу 12, эта ось Т параллельна оси трубы 12. В этом отношении необходимо сказать, что изобретение прекрасно подходит для технического обслуживания труб 12 любой формы, даже если трубы 12 обычно прямолинейные. В том случае, если труба 12 имеет изгиб, ось Т параллельна касательной к этому изгибу в точке, где в трубе 12 присутствует головка 13. Головка 13 способна создавать чистящую струю на конце трубки 14, к которой она прикреплена, на конце, противоположном концу, через который осуществляется подача жидкости в трубку средством создания очень высокого давления жидкости 15. Головка 13 имеет по меньшей мере один внутренний канал 139, способ

- 3 015005 ный подавать жидкость под давлением по меньшей мере в одну вставку, способную создавать по меньшей мере одну струю жидкости снаружи головки 13, т.е. внутри очищаемой трубы 12. Этот внутренний канал 139 может содержать, как показано на фиг. 7, расходящиеся каналы для жидкости под давлением к различным вставкам, которые в свою очередь способны создавать такое же количество струй жидкости.

По меньшей мере одна передняя вставка 131 расположена под некоторым углом, предпочтительно от 15 до 20° к продольной оси Т головки 13, и способна удалять с помощью создаваемой ею струи 132 перед головкой 13 при ее переднем ходе в трубе 12 накипь и т.п. В лучшем варианте осуществления этот угол расположения регулируется. Вставка 131 может быть предпочтительно дополнена по меньшей мере еще одной передней вставкой 137, в сущности параллельной упомянутой оси Т и смещенной по отношению к последней, в результате чего она способна с помощью струи 138, которую она также создает перед головкой 13, удалять накипь и т.п. рядом с осью Т, которая предпочтительно параллельна оси трубы 12, в которую помещена трубка 14, снабженная головкой 13, для очистки.

Так, благодаря комплекту боковых вставок 133, создающих боковые струи 134 на стенке трубы 12, головка 13 остается точно по центру оси трубы 12 в отличие от известных устройств, в которых чистящая головка перемещается по неравномерному винтообразному пути, и такая неравномерность усиливается частотой вращения, например свыше 200 об/мин. Эти вставки 133 могут в каждом конкретном случае быть радиальными или ориентированными под углом 80-90° по отношению к оси Т для того, чтобы, как и вставка 131, направлять струи вперед по направлению рабочего хода АУ головки 13. Предпочтительно боковые вставки 133 расположены равномерно по окружности головки 13, чтобы обеспечивать ее удержание посредством баланса, создаваемого их струями. Предпочтительно использовать три вставки.

Предусмотрены одна или несколько задних вставок 135, способных создавать струи 136 в направлении назад от головки 13, т.е. в сторону, противоположную передней стороне или за головкой, проходящей по трубе 12, чтобы компенсировать осевые силы, возникающие из-за одной или нескольких струй перед головкой 13, создаваемых другими вставками головки, а именно струй, создаваемых вставками 131 и/или 133. Боковые вставки 133 предпочтительно располагать равномерно по окружности головки 13. Предпочтительно использовать три вставки.

Энергия, подводимая по трубке 14 к головке 13, предпочтительно и неограничительно распределяется следующим образом:

немногим более 50%, предпочтительно от 50 до 60%, в частности 55%, на уровне задних вставок 135;

от 20 до 40%, предпочтительно 30%, на уровне боковых вставок 133;

от 10 до 20%, предпочтительно 15%, на уровне передней вставки 131 или передних вставок 131 и 137.

Таким образом, понимается, что согласно изобретению трубка 14 поступательно перемещается в очищаемой трубе 12 под воздействием привода 50 и что бесполезно пропускать через задние вставки 135 головки 13 энергию для ее движения, которую лучше использовать для очистки. Согласно изобретению распределение энергии в струях из вставок головки 13 вычислено так, чтобы обеспечить если не ее баланс в трубе 12, что не ставится целью из-за опасности разрыва трубы 12 в случае длительной задержки головки в каком-то месте, а, по меньшей мере, небольшое тяговое усилие в направлении АУ хода головки 13 в трубе. Поступательное перемещение при рабочей частоте вращения головки 13 в трубе в свою очередь вызвано действием привода 50. Предпочтительно вставки, в частности вставки, создающие струи, которыми выполняется очистка, т.е. передние вставки 131 и/или 137, изготовлены из твердого материала, имеющего твердость больше 2000 МПа и просверлены до калиброванного диаметра малого значения, меньше 0,150 мм и предпочтительно меньше 0,100 мм. В предпочтительном варианте осуществления эти вставки изготовлены из сапфира и имеют большой срок службы.

Таким образом, благодаря совершенной осевой стабилизации головки 13 в трубе 12, энергия для очистки может быть подведена точно в требуемом месте. Согласно изобретению в зависимости от диаметра трубы 12, подлежащей очистке, и объема загрязняющего материала, который необходимо удалить, пользователь выбирает головку 13 подходящего диаметра и конфигурации. В частности, углы направлений струй могут быть изменены в соответствии с положением и ориентацией вставок. Средство для приведения трубки 14 во вращение позволяет вместе со средством для приведения головки 13 в поступательное движение в трубе 12 под воздействием привода 50 обеспечивать чрезвычайно равномерный путь. Это важно для того, чтобы выполнять полную и тщательную очистку труб 12. Эта равномерность также имеет еще одно важное преимущество, поскольку в случае, когда стенка трубы 12 имеет локальное слабое место из-за предыдущей некачественной очистки, равномерное перемещение головки 13 позволяет надлежащим образом очистить такое ослабленное место, не ослабляя его еще больше или не приводя к разрыву, что происходит в известных устройствах.

В этом отношении также необходимо сказать, что выбор очень высокого давления вместе с очень низким расходом жидкости и с очень небольшим диаметром вставок, способных создавать струи жидкости, позволяет получать на выходе вставок струи, имеющие очень небольшую длину воздействия, а именно меньше 10 мм, которая достаточна для очистки трубы 12. Такая небольшая длина струй важна, когда головка 13 проходит по трубе 12, которая имеет разрыв по любой причине, поскольку струи, выхо

- 4 015005 дящие из головки 13, не повреждают другие трубы 12 рядом с той, в которой находится головка из пучка труб, обычного в таком случае. В предпочтительном варианте осуществления устройство 10 содержит второе средство 44 для вращения трубки вокруг ее продольной оси, способное быть расположенным рядом с пучком труб 12. Оно также содержит, по меньшей мере, первое средство 33 для вращения трубки вокруг ее продольной оси, причем это средство расположено между вторым средством 44 для вращения и средством создания очень высокого давления жидкости 15.

В одном предпочтительном варианте осуществления трубку 14 направляют рядом со входом в промышленную установку 11, подлежащую очистке, с помощью второго средства 44 для вращения. Это средство 44 предпочтительно образовано вращающимся кожухом 40.

Этот вращающийся кожух 40 предназначен не только для направления трубки 14, но и для создания и/или поддержания вращательного движения трубки 14 вокруг ее продольной оси или ее нейтральной линии. Вращающийся кожух 40 предпочтительно содержит привод 50 для продольного перемещения трубки 14, контролирующий поступательное перемещение последней.

Первое средство 33 для вращения трубки 14 может быть предпочтительно создано на уровне средства соединения 20.

Как показано на фиг. 3, вниз по потоку от средства создания очень высокого давления жидкости 15 жидкость под очень высоким давлением поступает в средство соединения 20 с трубкой 14 по подающему трубопроводу 16. Конечно, трубопровод подачи жидкости содержит при необходимости соответствующее средство фильтрации, не показанное на чертежах.

В одном варианте осуществления на входе от средства создания очень высокого давления жидкости и подающего трубопровода 16 средство соединения 20 с трубкой 14 содержит средство 30 для прерывания подачи жидкости, контролируемой контуром контроля 31. Этим средством прерывания 30 является средство безопасности, предназначенное для остановки подачи жидкости под высоким давлением в трубку 14 в случае обнаружения остановки вращения и/или перемещения трубки 14 или в любом другом подобном случае.

Средство соединения 20 с трубкой 14 также содержит вниз по потоку заднее вращающееся соединение 32, соединенное непосредственно с трубкой 14.

В предпочтительном варианте осуществления средство 20 также содержит средство для вращения трубки 14 в форме первое средство 33 для вращения, а именно двигатель, посредством заднего средства передачи 34. Образованное таким образом средство соединения 20 предпочтительно установлено на каретке 17, как показано на фиг. 1 и 2. Каждая каретка 17 движется по вращающемуся скату 18. Этот скат 18 необязательно прямолинейный, чтобы позволить адаптировать устройство согласно изобретению к конфигурации помещения, в котором расположена установка 11, что возможно, когда трубка 14 гибкая.

Трубка 14, передающая жидкость под очень высоким давлением, может предпочтительно содержаться в средстве безопасности, таком как трубчатая оболочка 49, экранированные металлические трубки, трубки из нержавеющей стали в форме сильфона и т.п., как показано на фиг. 4.

В одном варианте осуществления, в частности в случае жестких трубок, каждая каретка 17 может быть рассчитана на создание и/или поддержание поступательного перемещения трубки 14.

Как показано на фиг. 2, несколько комплектов скатов, в данном примере три ската 18А, 18В, 18С, могут быть предпочтительно расположены параллельно друг другу для кареток 17А, 17В, 17С, которые вызывают вращение трубок 14А, 14В, 14С для подачи жидкости в головки 13А, 13В, 13С.

Такое расположение позволяет осуществлять надлежащий контроль трубок 14 на входе в установку 11. Оно также позволяет разложить трубки 14 на всю длину вне установки 11 и расположить средство создания очень высокого давления жидкости 15, которое обычно объемное, в подходящем месте.

Изобретение позволяет получить значительную экономию времени исполнения. Время удаления накипи из трубы диаметром 18 мм составляет приблизительно 15 мин у известных способов и приблизительно 6 мин у способа согласно изобретению. Кроме сокращения затрат изобретение позволяет уменьшить время простоя водяных камер и соответственно время простоя энергетических установок, в частности на атомных электростанциях. Совмещение нескольких скатов позволяет одновременно обрабатывать несколько труб и далее снижать затраты и время обработки. Например, на установке с 6 трубами оператору потребуется только 1 мин на очистку каждой трубы. Изобретение также предпочтительно содержит позиционирующее устройство 140 для установки трубок 14 в пучки труб, в зависимости от шага этих пучков. Установки 11 с трубами 12, такие как водяные камеры, содержат отдушину обычно с плоской передней поверхностью 141. Позиционирующее устройство 140 согласно изобретению предпочтительно состоит из каретки 142, движущейся по осям X, Υ, как показано на фиг. 8, и с ЧПУ. Каретка движется по комплекту направляющих 143, которые позволяют быстро позиционироваться на передней поверхности 141 с помощью установочных устройств, таких как пневматические домкраты и/или болтовые элементы и т. п. Числовое программное управление такой кареткой с движениями по двум осям также позволяет работать без оператора.

Особое внимание уделено защите оператора. Как показано на фиг. 8, отводной трубопровод 144 может быть предпочтительно установлен на уровне входа в переднюю поверхность 141 установки 11 на средстве безопасности 49, закрывающем трубку 14, чтобы собирать путем всасывания и без контакта с

- 5 015005 оператором потенциально патогенные стоки, возникающие при удалении накипи. Таким образом, оператор не подвергается обычному риску болезни легионеров в случае сочетания воды и высокой температуры и может работать в чистой атмосфере, причем его работа становится менее трудной. Необходимо сказать, что количество накипи может быть очень большим, в диапазоне 400 г на 15 м трубы, что составляет для водяной камеры из 30,000 труб 12 т сухой накипи. Устройство для осуществления изобретения предпочтительно содержит подвижные элементы для фильтрации и отделения таких стоков на уровне особого средства. Другое особое средство предпочтительно предназначено для подготовки жидкости, например путем фильтрации, и создания очень высокого давления 15. Остальное оборудование модульное, имеет небольшую массу и размер для того, чтобы его могли смонтировать на месте работ операторы, которые не имеют в своем распоряжении устройств для подъема тяжелых деталей.

Оператор имеет в своем распоряжении для выполнения способа контрольный кожух, не показанный на чертежах, который соединен со средством управления 48. Для повышения степени защиты оператора трубка 14 соединена с головкой 13 специальным рукавом, именуемым ниже штуцером. Этот рукав поддерживается упором в кожухе 142, который может быть закреплен на передней поверхности 141 установки 11, такой как водяная камера или конденсатор, в которой размещены трубы 12, и поэтому оператор не может контактировать с жидкостью под давлением.

Частота вращения трубки 14 предпочтительно составляет от 0 до 1000 об/мин, причем указанная частота вращения не является ограничительной.

Снова со ссылкой на второе средство для вращения 44, в предпочтительном варианте осуществления, как показано на фиг. 4 и 5, трубка 14 проходит через вращающийся кожух 40.

Последний содержит картер 41, который может быть закреплен на конструкции рядом с установкой 11, например к устройству блокировки доступа к пучку труб 12 установки 11.

Вращающийся кожух 40 содержит средство для подсоединения ротора 42, неразъемного с трубкой 14 при вращении. Трубка 14 может проходить через ротор 42. Ротор 42 образован закрепленным картером 41 через направляющее и опорное средство 43, такое как блоки подшипников, подшипники и т.п. Ротор 42 приводится в вращательное движение вокруг его продольной оси, которая в сущности соответствует продольной оси трубки 14, вторым средством 44 для вращения в отношении картера 41, таким как двигатель, через переднее средство передачи 45, такое как комплект шкивов и ремень и т.п. В предпочтительном варианте осуществления средством для неразъемного при вращении соединения трубки 14 с ротором 42 является привод 50 для продольного перемещения трубки 14.

Этот привод 50 предпочтительно содержит, как показано на фиг. 4, 5 и 6, по меньшей мере один и предпочтительно несколько роликов 51 и противороликов 51А, которые синхронизированы и приводятся в действие вспомогательным средством 52, а именно двигателем, через вспомогательное средство передачи 53.

Действие таких роликов 51, 51А позволяет проталкивать трубку 14 в трубы 12 установки 11 или извлекать ее в случае аварии или после выполнения работы. В случае устройства 10, содержащего переднее и заднее средства для приведения во вращение, понятно, что благодаря установке средств управления и/или синхронизации можно приводить трубку 14 в синхронное вращение вокруг ее продольной оси на всей ее длине. Конечно, можно в зависимости от длины трубки 14 и ограничений по обслуживанию установить некоторое количество средств для приведения во вращение, которые будут все синхронизированы друг с другом.

Понятно, что для надлежащего контроля трубки 14 перед ее вводом в установку 11 средство для создания перемещения при вращении и поступательного перемещения трубки 14, которое установлено на уровне вращающегося кожуха 40, должно предпочтительно действовать по отношению к другим средствам приведения во вращение, которые имеет установка, а именно на уровне кареток 17.

В частности, второе средство 44 для вращения трубки 14 на уровне вращающегося кожуха 40 должно быть синхронизировано с первыми средствами 33 и 34, размещенными на каретке 17 и/или также в других местах на трубке 14. Этим можно избежать перекручивания или любого другого ухудшения свойств трубки 14.

Подобно этому, в одном варианте осуществления, не показанном на чертежах, этот привод 50 может приводить в действие привод для продольного перемещения кареток 17 на вращающихся скатах 18 или может быть синхронизирован с последними.

Линейная скорость перемещения трубки 14 изменяется. В предпочтительном варианте осуществления она составляет без ограничения от 300 до 2500 мм/мин на этапе очистки и приблизительно 15 м/мин при поступательном и возвратном движении до и после очистки.

В предпочтительном варианте осуществления и как показано на чертежах, вспомогательное приводное средство 52 является пневматическим, воздух подается через осевое переднее вращающееся соединение 46, действующее совместно с ротором 42. Вращающийся кожух 40 предпочтительно также содержит средство 47 для детектирования вращения трубки 14, соединенное со средством управления 48, а именно автоматику для контроля и приведения в действие, с одной стороны, различных приводных средств: привода 50 для продольного перемещения трубки 14, второго средства 44 для вращения трубки 14, первого средства 33 для вращения трубки 14 на уровне каретки 17, и, с другой стороны, через контур

- 6 015005 контроля 31, средства 30 для прерывания подачи жидкости.

Понятно, что такое средство детектирования 47 может быть установлено в другое место на установке и предпочтительно насколько возможно ниже по потоку. Установка на уровне вращающегося кожуха 40 является предпочтительной из-за компактности установки и группировки всех устройств на уровне картера 41 из-за его близости к установке 11.

В направлении вниз от вращающегося кожуха 40 к установке 11 трубка 14 предпочтительно защищена подающей трубкой в оболочке 49 до ее входа в пучок труб 12, где ее предпочтительно используют для удаления стоков, получаемых в результате очистки или удаления накипи, и трубка предпочтительно имеет вблизи установки 11 Т-образный штуцер, соединенный с отводным трубопроводом 144 для таких стоков. Устройство 10 предпочтительно содержит средство для определения, которое не показано на чертежах, продольного продвижения трубки 14.

В одном варианте осуществления трубка 14 содержит метки по всей длине. Так, например, оптическая система может измерять положение и скорость продвижения трубки 14, а также детектировать ее случайную блокировку при поступательном движении. Такая блокировка может быть вызвана, например, большим количеством накипи в трубах очищаемой установки.

Такое средство определения затем связывается со средством управления 48, которое запускает действия, необходимые для того, чтобы избежать повреждения оборудования.

Средство управления 48 также позволяет определять износ привода 50, например износ роликов 51 или 51А, который приводит к проскальзыванию трубки 14 на роликах, например из-за силы сопротивления при работе.

Для такого средства определения можно также использовать и другие технологии, например индуктивные, механические и др.

Средство управления 48 предпочтительно устанавливает параметры вращения и поступательного движения трубки 14 в соответствии с параметрами головки 13, например, когда последняя имеет собственный привод, например электропривод. Оно может, например, синхронизировать частоту вращения трубки 14 или вычислять и регулировать ее в соответствии с частотой вращения К.о1о-1с1®. которую измеряют или контролируют, если система К.о1о-1с1® также имеет электропривод.

Средство управления 48 обеспечивает полную безопасность операции. Учитывается любое сопротивление, отличающееся от нормального. В частности, когда трубка 14 не вращается или не перемещается в продольном направлении, после очень короткой задержки, в диапазоне 0,5-1 с, средство управления 48 сначала контролирует полное прерывание подачи жидкости под очень высоким давлением на уровне средства создания очень высокого давления жидкости 15, затем частичное или полное удаление трубки 14 для того, чтобы избежать воздействия струи жидкости на уровне головки 13 на одно и то же место и повреждения трубы 12. Такой обратный ход может осуществляться с высокой скоростью, например в течение 1 мин для трубы длиной 15 м. В случае вращения трубки 14, но остановки ее продвижения из-за закупорки трубы 12 программирование средства управления 48 позволяет выполнять циклы продольного перемещения вперед и назад, например на расстояние порядка нескольких сантиметров, и даже полное удаление после определенного количества циклов. Затем положение инцидента вводится в память, что позволяет вернуть головку 13 в это положение для возобновления работы. Необходимо также сказать, что головка 13 может перемещаться в трубе 12 без жидкости, в частности для точного определения ее длины. Действительно важно, чтобы головка 13 не пересекала конец трубы 12, противоположный концу ее ввода, чтобы избежать повреждения струями антикоррозийного покрытия поверхностей водяных камер, которые они обычно имеют. Таким образом, средство управления 48 позволять осуществлять полностью автоматическую или полуавтоматическую работу с возможностью использования комплекта из нескольких трубок для работы на комплекте труб или поочередно на каждой трубе, а также работу в полностью ручном режиме.

В качестве неограничительного примера, очистка труб может выполняться с частотой вращения от 0 до 1000 об/мин и скоростью продвижения, позволяющей обрабатывать 1 м трубы за время от 0 до 120 с, предпочтительно от 20 до 30 с. Если трубы сильно покрыты накипью, можно использовать возможность работы в реверсивном режиме и могут потребоваться несколько ходов вперед и назад. Необходимо сказать, что для такого удаления накипи подходит чистая вода, причем сочетание скорости продольного перемещения, частоты вращения и давления струи достаточно для удаления накипи. Необходимо также отметить, что, если накипь не затвердевшая, можно использовать частоту вращения трубки 500 об/мин и выше.

Устройство 10 с вращающимся кожухом 40 согласно изобретению обеспечивает по сравнению с системами из уровня техники очень равномерное перемещение, позволяющее выполнять работу с высоким качеством. Для очистки труб с толщиной стенки 0,7-0,8 мм и диаметром 15-25 мм можно использовать давление намного больше 1500 бар, а именно 2000-2500 бар в случае латунных труб и до 3800 бар в зависимости от выполняемых проверок, где это значение не является верхним пределом, а является пороговым значением, используемым в зависимости от имеющихся технологий при затратах, совместимых с промышленной установкой.

- 7 015005

Такое равномерное перемещение составляет одно из существенных преимуществ изобретения. Оно позволяет решить проблемы операторов, которые при необходимости удаления накипи из труб не хотят полной обработки труб, а хотят сохранить поверхностный слой от предыдущей обработки поверхности, например слой конкретных оксидов для защиты латунных труб от воздействия кислот или пластиковое покрытие и т.п. Сочетание частоты вращения трубки 14, скорости ее продвижения, расхода жидкости и угла выхода струй из передних форсунок головки 13 позволяет выполнять проверку на первой трубе 12 до подтверждения и затем повторять этот процесс на всех остальных трубах 12 пучка 11, благодаря совершенному контролю всех параметров. Вращающийся кожух 40 согласно изобретению обеспечивает высокую безопасность при работе благодаря контролю всех параметров и позволяет, в частности, избежать повреждения очищаемых труб 12. Его небольшой размер, порядка 350 мм³, позволяет устанавливать его в непосредственной близости к входу установки 11, подлежащей очистке. Подающие трубки 49 могут вмещать несколько гибких трубок 14 в соответствии с очисткой различных труб 12 установки 11. Из-за небольшого размера такого вращающегося кожуха 40 можно использовать несколько кожухов для увеличения количества труб 12, очищаемых одновременно, и соответственно очень значительно сократить время простоя промышленной установки 11. В таком варианте с несколькими трубками и несколькими каретками можно группировать вращающиеся кожухи, даже интегрировать их в один картер. Необходимо отметить, что расстояние между картером и входом трубок в отдушину, подлежащую очистке, изменяется. Гибкость трубки-оболочки 49, защищающей трубку 14, и то, что последняя позволяет использовать ее в различных контурах, трубных секциях одинаковой длины, на входах, наиболее удаленных от вращающегося кожуха в отдушине, содержащих меньше изгибов, чем в трубах, относящихся к наиболее ближним входам, поскольку она принимает форму колец благодаря своей гибкости.

Необходимо также отметить, что вращающийся кожух 40 является полностью автономным в смысле моторизации и может использоваться самостоятельно и полностью независимо от устройства с подвижной кареткой, описанного выше.

Жидкостью, используемой в способе и устройстве согласно изобретению, в предпочтительном варианте осуществления является вода или водный раствор. В еще одном варианте осуществления этой жидкостью является сжиженный газ. В этом случае устройство согласно изобретению содержит в разных местах средства для измерения и регулирования температуры трубки 14, которые имеют форму подстанций, чтобы поддерживать желательную температуру жидкости в конце трубки 14 в трубе 12, т. е. на уровне головки 13.

Конкретный вариант осуществления заключается в использовании струй жидкого азота. Тогда средство управления 48 предпочтительно регулирует подстанции для обеспечения температуры, близкой к -147°С, на уровне конца трубки 14 в трубе 12, а именно на уровне головки 13. Таким путем обеспечиваются жидкие струи на выходе, а быстрое испарение помогает избежать обработки стоков.

Могут быть использованы и другие жидкости, например вещества для защиты поверхности, такие как краски, оксиды и т.п.

Оператор промышленной установки, имеющей конденсаторы, очищенные в соответствии со способом и устройством согласно изобретению, ощутит многочисленные преимущества: подъем мощности в секции электростанции, снижение опасностей и трудностей для операторов, сокращенное время простоя при техническом обслуживании при быстром восстановлении доступности средств, низкая стоимость удаления накипи, сокращение объемов жидких стоков, возможность полного удаления накипи, что обеспечит повышение КПД конденсаторов, восстановление КПД установки до КПД новой установки после удаления накипи, большое сокращение расхода воды на очистку, а также после полного удаления накипи возможность выполнения проверок, например токами Фуко, для отслеживания износа труб, что невозможно проверить при наличии накипи внутри труб.

Настоящее изобретение также может быть применено в химии, нефтехимии, на установках опреснения морской воды. Изобретение описано с его предпочтительным применением для удаления накипи, но оно также эффективно удаляет и другие твердые остатки, такие как хлориды, нитриды и др.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство (10) для очистки жидкостью под высоким давлением, превышающим 15· 10⁷ Па, например для очистки пучков труб (12), таких как теплообменник и т.п., содержащее средство (15) для создания очень высокого давления жидкости, превышающего 15·10⁷ Па, для питания трубки (14), отличающееся тем, что оно содержит, с одной стороны, первое средство (33) для вращения упомянутой гибкой трубки (14) вокруг ее продольной оси, расположенное на каретке (17), перемещающейся на вращающемся скате (18), причем упомянутая каретка (17) имеет привод для ее продольного перемещения, причем упомянутый привод способен создавать и/или поддерживать поступательное движение упомянутой трубки (14), и, с другой стороны, расположенный на вращающемся кожухе (40) привод (50) для продольного продвижения упомянутой трубки (14) и второе средство (44) для вращения упомянутой трубки (14) вокруг ее продольной оси, способное располагаться рядом с упомянутым пучком труб и быть синхронизированным с упомянутым первым средством (33), упомянутое устройство (10), кроме того,

- 8 015005 содержит средство управления (48) и средство для определения вращения и/или определения места продольного продвижения (47), расположенное на упомянутом вращающемся кожухе (40), причем упомянутое средство управления (48) способно приводить в действие упомянутый привод (50) для продольного перемещения упомянутой трубки (14) и упомянутого средства для приведения гибкой трубки (14) во вращение, упомянутый вращающийся кожух (40) является автономным в смысле моторизации и его можно использовать самостоятельно и полностью независимо от упомянутого устройства с подвижной кареткой (17), и упомянутый привод (50) для продольного перемещения упомянутого вращающегося кожуха (40) способен приводить в действие упомянутый привод для продольного перемещения упомянутой каретки (17) или быть синхронизированным с ним, и упомянутое первое средство (33) введено между упомянутым вращающимся кожухом (40) и упомянутым средством для создания очень высокого давления жидкости (15).
2. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что упомянутое средство управления (48) способно приводить в действие независимо друг от друга упомянутый привод (50) для продольного перемещения упомянутой трубки (14), упомянутое второе средство (44) для вращения приведения упомянутой трубки (14) и упомянутое первое средство (33) для вращения трубки (14).
3. Устройство (10) по одному из пп.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый вращающийся кожух (40), в который вводят и направляют трубку (14) и который содержит средство для соединения с упомянутой трубкой (14), неразъемно при вращении, ротора (42), приводимого в вращательное движение вокруг продольной оси, в сущности соответствующей продольной оси трубки (14), способной проходить через этот ротор (42), вторым средством (44) для вращения относительно неподвижного картера (41) и упомянутым средством соединения является упомянутый привод (50) для продольного перемещения упомянутой трубки (14).
4. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну головку (13), способную создавать очищающую струю на одном конце упомянутой трубки (14), прикрепленную к упомянутому концу упомянутой трубки (14), и имеющую по меньшей мере один внутренний канал (139), способный подводить жидкость под давлением по меньшей мере к одной вставке, способной создавать по меньшей мере одну струю жидкости снаружи упомянутой головки (13), и тем, что упомянутая головка (13) содержит по меньшей мере одну боковую вставку (133), способную создавать боковую струю (134), и что упомянутая боковая вставка (133) изготовлена из твердого материала или из сапфира, имеющего твердость больше 2000 МПа, и просверлена до калиброванного диаметра меньше 0,150 мм.
5. Устройство (10) по п.4, отличающееся тем, что одна или несколько задних вставок (135) выполнены способными создавать струи 136 в направлении назад от головки 13, чтобы, по крайней мере, компенсировать осевые силы, возникающие из-за одной или нескольких струй перед головкой 13, создаваемых другими вставками головки.
6. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что оно содержит позиционирующее устройство (140) для ввода одной или нескольких трубок (14) в установку (11), содержащую трубы (12), подлежащие очистке, причем устройство (140) содержит каретку (142) с перекрестными движениями, перемещающуюся по комплекту (143) направляющих и способную позиционироваться на передней поверхности (141) упомянутой установки (11).
7. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что оно содержит отводной трубопровод (144), соединенный на уровне входа в переднюю поверхность (141) установки (11), содержащей трубы (12), подлежащие очистке, со средством безопасности или трубкой-оболочкой (49) для защиты упомянутой трубки (14), для сбора стоков без контакта с оператором.
8. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что упомянутое средство управления (48), способное контролировать, когда упомянутая трубка (14) не вращается, прежде всего прекращение создания жидкости под очень высоким давлением на уровне средства создания очень высокого давления жидкости (15), затем контролировать частичное или полное удаление трубки (14) из трубы (12), в которую она введена, или, когда упомянутая трубка (14) вращается, но не совершает продольного перемещения, контролировать частичное или полное удаление трубки (14) из трубы (12), в которую она введена.
9. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что упомянутая трубка (14) с головкой (13) имеет метки по ее длине, и тем, что средство определения способно определять положение и измерять скорость продвижения упомянутой трубки (14), а также определять случайную блокировку трубки при поступательном перемещении, причем средство определения связано с упомянутым средством управления (48), которое запускает действия, необходимые для того, чтобы избежать повреждения оборудования и обеспечить полную безопасность работы, путем определения любого сопротивления, отличающегося от нормального, и, если продвижение упомянутой трубки (14) остановлено из-за препятствия в трубе (12), упомянутое средство управления (48) способно выполнять циклы продольного перемещения вперед-назад и/или полного удаления с сохранением в памяти места инцидента для того, чтобы вернуть головку (13) в это место для возобновления работы.
10. Устройство (10) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что упомянутая трубка (14) является гибкой.

- 9 015005
11. Способ очистки трубы (12) воздействием жидкости под очень высоким давлением, превышающим 15· 10⁷ Па, с использованием устройства по п.1, отличающийся тем, что пропускают упомянутую жидкость через гибкую трубку (14);

обеспечивают одновременное продольное перемещение трубки (14) с помощью привода (50) и вращение вокруг продольной оси с помощью второго средства (44);

регулируют упомянутый привод (50) для продольного перемещения и упомянутое средство для приведения во вращение средством управления (48) средством для определения вращения (47) и/или определения места продольного перемещения;

используют упомянутый вращающийся кожух (40) автономно в смысле моторизации или самостоятельно и полностью независимо от упомянутого устройства с подвижной кареткой (17);

приводят в действие упомянутый привод для продольного перемещения упомянутой каретки (17) с помощью упомянутого привода (50) для продольного перемещения упомянутого вращающегося кожуха (40);

приводят в действие упомянутый привод (50) для продольного перемещения и упомянутое средство для вращения трубки (14) независимо друг от друга с помощью упомянутого средства управления (48);

направляют упомянутую трубку (14) рядом с входом упомянутой трубы (12).
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что продольное перемещение упомянутой трубки (14), ее положение, положение головки (13), прикрепленной к концу упомянутой трубки (14), переменная линейная скорость продвижения упомянутой трубки (14), движения вперед и назад при поступательном движении упомянутой трубки (14), вращательное движение упомянутой трубки (14) и циркуляция упомянутой жидкости в упомянутой трубке (14) контролируются упомянутым средством управления (48).
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что жидкостью, используемой в способе, является вода, или водный раствор, или вещество для защиты поверхности, или краска, оксиды, или газ, или сжиженный газ, или жидкий азот.
14. Способ по п.11, отличающийся тем, что упомянутое средство управления (48) контролирует средство для измерения и регулирования температуры упомянутой трубки (14), способное доводить упомянутую жидкость до желательной температуры на конце упомянутой трубки (14) внутри трубы (12), в которую введена упомянутая трубка (14).
15. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упомянутая жидкость, используемая в способе, находится под давлением от 15·10⁷ до 38·10⁷ Па, с расходом 10-15 л/мин, и что частота вращения упомянутой трубки (14) составляет от 0 до 1000 об/мин, и что скорость продольного перемещения упомянутой трубки (14) позволяет обрабатывать 1 м трубы за время от 0 до 30 с, и что большое продвижение позволяет осуществлять проход трубки (14) за время от 0 до 4 с.