一种复合型管道清洗系统及方法与流程

1.本发明涉及供水及排水管道清洗领域，特别是涉及一种复合型管道清洗系统及方法。


背景技术：

2.国家规范规定，新装供水管道在并网通水必须经过清洗消毒。另外，供水管道在长期的运行中，管道中易发生物理、化学和电化学的反应，管道内壁会产生“生长环”，在管道内水流方向或者流速发生变化时，被水流冲下，影响供水水质。管道清洗是一种保障管网供水水质的有效方式。
3.现有的管道清洗技术主要有物理和化学两种。在城市给水管网中使用化学药剂方法是困难的。首先，在旧给水管道难以形成封闭系统，这样不仅使药剂流失，降低清洗效果，更重要的是，危及供水水质安全；其次，管壁上的生长环是不均匀的，薄处或暴露的管壁部分极易受到酸的腐蚀，药剂法的效果难以控制且残留于生长环空隙中的药剂清洗难度大；第三，药剂法成本偏高。
4.物理方法主要有机械刮管法、炮弹法、水力清洗法、高压水清洗等。机械刮管法通常利用钢丝绳，用外力使其在给水管内来回拖动。缺点是需要断管和停水，遇有管道附件等，施工比较困难，且刮管后应立即涂衬，否则更易腐蚀。炮弹法在于用于穿越清洗管道的清洗器的头部为炮弹形状，该方法对不硬的生长环清除很有效，对坚硬的则清除不够彻底。在管网末端或在低压区工作困难，特别是当清管器要通过闸门、弯头等管件时就更困难。此外，由于在清管时，清管器入、出有一定的困难，需要设置专门的进口、出口，故也限制了此方法的应用。水力清洗法通过水力清洗的水从管段中流出，将管壁上的沉积物和内壁生物膜清除掉，该方法不适合较硬的管垢，且用水量很大，对于腐蚀严重的管道也无法有效清洗。基于上述方法的局限性，亟需一种效果突出供水及排水管道清洗系统及方法，以适应各种不同的管道情况。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种复合型管道清洗系统及方法，可实现单相清洗、两相清洗和三相清洗的三种清洗模式，实现各种清洗模式自由切换。
6.为达上述目的，本发明提出一种复合型管道清洗系统，包括设有进水管、排水管的待清洗管道，还包括中央控制系统，以及通过中央控制系统分别控制的流态冰发生及输送系统、气体脉冲发生及控制系统、输水系统和数据监测系统；所述待清洗管道连通有加注装置，所述加注系统分别连接所述流态冰发生及输送系统、所述气体脉冲发生及控制系统和所述输水系统，所述进水管与所述输水系统连通，所述排水管与所述数据监测系统连接；所述待清洗管道内部设有可移动的管道检测装置，所述待清洗管道设有位于所述进水管后方的第一阀门，以及位于所述排水管后方的第二阀门。
7.进一步地，所述管道检测装置包括监控主机、摄像头，所述监控主机通过数据连接线连接所述摄像头，所述摄像头用于检测管道内部情况并传输至监控主机。
8.进一步地，所述中央控制系统包括中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，用以实现包括但不限于对流态冰发生及输送系统、气体脉冲发生及控制系统、输水系统和数据监测系统的控制、参数设置、数据显示、存储功能。
9.进一步地，所述流态冰发生及输送系统包括依次连接的流态冰机、储冰罐、变频螺杆泵，所述流态冰机产生流态冰，所述储冰罐上安装有电动搅拌器，用于存储和搅拌流态冰，所述变频螺杆泵用于输送流态冰，所述储冰罐可以为卧式储冰罐和立式储冰罐中的一种，所述储水罐内胆材质为316l不锈钢材质，具有保温和防腐性能。
10.进一步地，所述气体脉冲发生及控制系统包括依次连接的空气压缩机、储气罐、脉冲发生器、脉冲控制仪，所述脉冲发生器连接有调压阀，所述调压阀连接有止回阀，所述气体脉冲发生及控制系统内各个设备之间均通过高压气管连接。
11.进一步地，所述输水系统设有变频离心泵，所述变频离心泵连接有流量仪表，所述流量仪表具有远传功能，可以将数据传输到中央控制系统。
12.进一步地，所述加注系统设有四个连通口，第一连通口与待清洗管道通过法兰连接，第二连通口与气体脉冲发生及控制系统通过高压气管连接，第三连通口与流态冰发生及输送系统通过钢丝软管连接，第四连通口与输水系统通过输水软管连接，所述第二连通口、第三连通口和第四连通口均设有单相逆止阀。
13.进一步地，所述数据监测系统在线采集监测数据并远传数据至中央控制系统，可显示数据，以及自动调整清洗参数，进行采集监测的参数包括但不仅限于余氯、浊度、电导率、ph、流量、压力。
14.为达上述目的，本发明还提供一种复合型管道清洗系统的清洗方法，基于所述一种复合型管道清洗系统，包括如下步骤：步骤一，将管道检测装置由加注系统下放入待清洗管道中，对管道内壁进行检测评估，检测结束后管道检测装置由加注系统回收，根据检测到的管道情况选择启动不同的清洗模式；步骤二，当检测到所述待清洗管道内壁含有轻微生物膜或者有漏点，由中央控制系统启动输水系统对待清洗管道进行水力单相清洗；步骤三，当检测到所述待清洗管道腐蚀较严重且无漏点，由中央控制系统启动流态冰发生及输送系统、气体脉冲发生及控制系统进行三相清洗；步骤四，当流态冰使用完毕，由中央控制系统关闭流态冰发生及输送系统，启动输水系统和气体脉冲发生及控制系统，进行两相清洗；步骤五，根据数据监测系统的水质数据，达到既定的水质目标，由中央控制系统关闭各清洗单元，完成清洗。
15.进一步地，于步骤二中，根据数据监测系统的出水数据及水质数据，由中央控制系统控制变频离心泵来调整流速；根据输水系统中的流量仪表所显示的流量数据，由中央控制系统控制变频离心泵的清洗流速为1.2m/s以上；于步骤三中，根据数据监测系统的出水数据及水质数据，由中央控制系统控制流态冰发生及输送系统、气体脉冲发生及控制系统调整流态冰流速、气体压力及脉冲频率和
水清洗流速；其中，流态冰的含冰量为40%-55%，脉冲时间为停气10秒-15秒，充气3秒-5秒；当管道长度为200米以内，停气-充气频率优选10秒-3秒；当管道长度为200米-500米，停气-充气频率优选10秒-5秒；当管道长度为500米以上，停气-充气频率优选15秒-5秒。
16.与现有技术相比，本发明一种复合型管道清洗系统及方法的有益效果在于：通过管道监测装置对待清洗管道进行检测，选择合适的清洗模式，通过中央控制系统对流态冰发生及输送系统、气体脉冲发生及控制系统、输水系统和数据监测系统进行启动和关闭，基于不同管道情况，实现单相清洗、两相清洗和三相清洗的三种清洗模式的自由转换。
附图说明
17.图1为本发明一种复合型管道清洗系统的结构示意图；图2为本发明一种复合型管道清洗系统的清洗方法的步骤流程图。
18.图中：1-中央控制系统；2-流态冰发生及输送系统；21-流态冰机；22-储冰罐；23-变频螺杆泵；3-气体脉冲发生及控制系统；31-空气压缩机；32-储气罐；33-脉冲发生器；34-脉冲控制仪；4-输水系统；41-变频离心泵；42-流量仪表；5-加注系统；6-数据监测系统；7-管道检测装置；81-第一阀门；82-第二阀门；9-待清洗管道；10-进水管；11-钢丝软管；12-高压气管；13-排水管；14-输水软管。
具体实施方式
19.以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
20.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
21.图1为本发明一种复合型管道清洗系统的结构示意图。如图1所示，本发明一种复合型管道清洗系统，包括设有进水管10、排水管13的待清洗管道9；还包括中央控制系统1，以及通过中央控制系统1分别控制的流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3、输水系统4和数据监测系统6；所述待清洗管道9连通有加注装置5，所述加注系统5分别通过钢丝软管11、高压气管12和输水软管14连接所述流态冰发生及输送系统2、所述气体脉冲发生及控制系统3和所述输水系统4，所述进水管10与所述输水系统4连通，所述排水管13与所述数据监测系统6连接；所述待清洗管道9内部设有可移动的管道检测装置7，所述待清洗管道9设有位于所述进水管10后方的第一阀门81，以及位于所述排水管13后方的第二阀门82。
22.进一步地，所述管道检测装置7包括监控主机、摄像头，所述监控主机通过数据连接线连接所述摄像头，所述摄像头用于检测管道内部情况并传输至监控主机。
23.进一步地，所述中央控制系统1包括中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，用以实现包括但不限于对流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3、输水系统4和数据监测系统6的控制、参数设置、数据显示、存储功能。
24.进一步地，所述流态冰发生及输送系统2包括依次连接的流态冰机21、储冰罐22、变频螺杆泵23，所述流态冰机21产生流态冰，所述储冰罐22上安装有电动搅拌器，用于存储和搅拌流态冰，所述变频螺杆泵23用于输送流态冰；所述储冰罐22可以为卧式储冰罐和立式储冰罐中的一种；所述储水罐22内胆材质为316l不锈钢材质，具有保温和防腐性能。
25.进一步地，所述气体脉冲发生及控制系统3包括依次连接的空气压缩机31、储气罐32、脉冲发生器33、脉冲控制仪34，所述脉冲发生器33连接有调压阀，所述调压阀连接有止回阀，所述气体脉冲发生及控制系统3内各个设备之间均通过高压气管12连接。
26.进一步地，所述输水系统4设有变频离心泵41，所述变频离心泵41连接有流量仪表42，所述流量仪表42具有远传功能，可以将数据传输到中央控制系统1。
27.进一步地，所述加注系统5设有四个连通口，第一连通口与待清洗管道9通过法兰连接，第二连通口与气体脉冲发生及控制系统3通过高压气管12连接，第三连通口与流态冰发生及输送系统2通过钢丝软管11连接，第四连通口与输水系统4通过输水软管14连接，所述第二连通口、第三连通口和第四连通口均设有单相逆止阀。
28.进一步地，所述数据监测系统6在线采集监测数据并远传数据至中央控制系统1，可显示数据，以及自动调整清洗参数；所述清洗参数包括但不仅限于余氯、浊度、电导率、ph、流量、压力。
29.本发明一种复合型管道清洗系统的清洗步骤具体为：将管道检测装置7由加注系统5下放入待清洗管道9中，作为本发明的优选实施例，该管道检测装置7设有监控主机和摄像头，监控主机通过数据连接线与摄像头连接，根据摄像头对管道内壁进行检测并传输至监控主机，进而对管道内壁进行评估，检测结束后管道检测装置7由加注系统5回收，根据检测到的管道情况选择启动不同的清洗模式。
30.（一）水力单相清洗：当检测到所述待清洗管道9内壁含有轻微生物膜或者有漏点，由中央控制系统1启动输水系统4对待清洗管道9进行水力单相清洗，清洗时，关闭第一阀门81后关闭第二阀门82，避免清洗污水流入其他管道内。
31.在清洗过程中，水体通过第一阀门81前方的待清洗管道9中抽出，流经流量仪表42、控制变频离心泵41，再通过输水软管14流经加注系统5进入待清洗管道9，自第一阀门81向第二阀门82方向进行水力单相清洗；数据监测系统6在线检测数据并远传数据至中央控制系统1，根据数据监测系统6的出水数据及水质数据，由中央控制系统1控制变频离心泵41来调整流速；根据输水系统4中的流量仪表42所显示的流量数据，由中央控制系统1控制变频离心泵41的清洗流速为1.2m/s以上。
32.作为本发明的优选实施例，该中央处理系统主要包括中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，用以实现对输水系统4的启动、关闭、设置输水参数、数据显示、数据存储等功能。
33.（二）水、气、冰三相清洗：
当检测到所述待清洗管道腐蚀较严重且无漏点，由中央控制系统1启动流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3，由流态冰发生及输送系统2提供冰和水，由气体脉冲发生及控制系统3提供气体，进行冰、水、气三相清洗。清洗时，关闭第一阀门81后，关闭第二阀门82。
34.作为本发明的优选实施例，该中央处理系统1通过其设有的中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，实现对流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3和输水系统4的启动、关闭、设置流态冰流速、气体压力及脉冲频率、水清洗流速、数据显示、数据存储等功能。
35.作为本发明的优选实施例，流态冰发生及输送系统2启动时，通过流态冰机21产生流态冰，并将流态冰储存至储冰罐22，优选地，该储冰罐22上设有电动搅拌器，当需要传送流态冰时，由变频螺杆泵23将储冰罐22中的流态冰输送通过钢丝软管11经加注系统5输送至待清洗管道9。
36.气体脉冲发生及控制系统3启动时，通过空气压缩机31制造气体，并通过高压气管12将气体储存至储气罐32，当需要传送气体时，启动带有调压阀和止回阀的脉冲发生器33，以及脉冲控制仪34对气体传输进行控制并通过高压气管12输送，经过加注系统5输送至待清洗管道9。
37.在清洗过程中，数据监测系统6在线检测数据并远传数据至中央控制系统1，根据数据监测系统6的出水数据及水质数据，由中央控制系统1控制流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3调整流态冰流速、气体压力及脉冲频率和水清洗流速；优选地，流态冰的含冰量为40%-55%，脉冲时间为停气10秒-15秒，充气3秒-5秒；当管道长度为200米以内，停气-充气频率优选为10秒-3秒；当管道长度为200米-500米，停气-充气频率优选为10秒-5秒；当管道长度为500米以上，停气-充气频率优选为15秒-5秒。
38.（三）气、水两相清洗：当流态冰使用完毕，由中央控制系统1关闭流态冰发生及输送系统2，启动输水系统4和气体脉冲发生及控制系统3，进行两相清洗。
39.气水两相清洗时，依次关闭第一阀门81和第二阀门82，水体通过第一阀门81前方的待清洗管道9中抽出，流经流量仪表42、控制变频离心泵41，再通过输水软管14进入加注系统5，最终进入第一阀门81和第二阀门82之间的待清洗管道9中进行清洗；气体脉冲发生及控制系统3通过高压气管12输送气体，经过加注系统5输送至待清洗管道9，实现两相清洗。
40.最后，根据数据监测系统6的水质数据，达到既定的水质目标，由中央控制系统1关闭各清洗单元，完成清洗。清洗完毕后，依次打开第二阀门82和第一阀门81。
41.作为本发明的优选实施例，数据监测系统6设有显示屏，用以显示监测数据，自动调整清洗参数，清洗参数包括但不限于余氯、浊度、电导率、ph、流量、压力。
42.图2为本发明一种复合型管道清洗系统的清洗方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种复合型管道清洗系统的清洗方法，包括如下步骤：步骤s1，将管道检测装置7由加注系统5下放入待清洗管道9中，对管道内壁进行检测评估，检测结束后管道检测装置7由加注系统5回收，根据检测到的管道情况选择启动不同的清洗模式。进行清洗之前，关闭第一阀门81和第二阀门82。
43.作为本发明的优选实施例，该管道检测装置7设有监控主机和摄像头，监控主机通过数据连接线与摄像头连接，根据摄像头对管道内壁进行检测并传输至监控主机，进而对管道内壁进行评估。
44.步骤s2，当检测到所述待清洗管道9内壁含有轻微生物膜或者有漏点，由中央控制系统1启动输水系统4对待清洗管道9进行水力单相清洗。
45.清洗前，关闭第二阀门82，开启第一阀门81，水体通过第一阀门81前方的待清洗管道9中抽出，流经流量仪表42、控制变频离心泵41，再通过输水软管14流经加注系统5进入待清洗管道9，自第一阀门81向第二阀门82方向进行水力单相清洗。根据数据监测系统6的出水数据及水质数据，由中央控制系统1控制变频离心泵41来调整流速；根据输水系统4中的流量仪表42所显示的流量数据，由中央控制系统1控制变频离心泵41的清洗流速为1.2m/s以上。
46.作为本发明的优选实施例，该中央处理系统主要包括中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，用以实现对输水系统4的启动、关闭、设置输水参数、数据显示、数据存储等功能。
47.步骤s3，当检测到所述待清洗管道9腐蚀较严重且无漏点，由中央控制系统1启动流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3，进行冰、水、气三相清洗。
48.清洗前，关闭第二阀门82，开启第一阀门81，根据数据监测系统6的出水数据及水质数据，由中央控制系统1控制流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3调整流态冰流速、气体压力及脉冲频率和水清洗流速；其中，流态冰的含冰量为40%-55%，脉冲时间为停气10秒-15秒，充气3秒-5秒；当管道长度为200米以内，停气-充气频率优选为10秒-3秒；当管道长度为200米-500米，停气-充气频率优选为10秒-5秒；当管道长度为500米以上，停气-充气频率优选为15秒-5秒。
49.作为本发明的优选实施例，该中央处理系统1通过其设有的中央处理器plc、数据采集模拟量输入模块、触摸显示屏和服务器，实现对流态冰发生及输送系统2、气体脉冲发生及控制系统3和输水系统4的启动、关闭、设置流态冰流速、气体压力及脉冲频率、水清洗流速、数据显示、数据存储等功能。
50.作为本发明的优选实施例，流态冰发生及输送系统2启动时，通过流态冰机21产生流态冰，并将流态冰储存至储冰罐22，优选地，该储冰罐22上设有电动搅拌器，当需要传送流态冰时，由变频螺杆泵23将储冰罐22中的流态冰输送通过钢丝软管11经加注系统5输送至待清洗管道9，提供三相清洗所用的冰和水。
51.气体脉冲发生及控制系统3启动时，通过空气压缩机31制造气体，并通过高压气管12将气体储存至储气罐32，当需要传送气体时，启动带有调压阀和止回阀的脉冲发生器33，以及脉冲控制仪34对气体传输进行控制并通过高压气管12输送，经过加注系统5输送至待清洗管道9，提供三相清洗所用的气体。
52.步骤s4，当流态冰使用完毕，由中央控制系统1关闭流态冰发生及输送系统2，启动输水系统4和气体脉冲发生及控制系统3，进行气、水两相清洗。
53.水体通过第一阀门81前方的待清洗管道9中抽出，流经流量仪表42、控制变频离心泵41，再通过输水软管14进入加注系统5，最终进入第一阀门81和第二阀门82之间的待清洗管道9中进行清洗；气体脉冲发生及控制系统3通过高压气管12输送，经过加注系统5输送气
体至待清洗管道9，实现两相清洗。
54.步骤s5，根据数据监测系统6的水质数据，达到既定的水质目标，由中央控制系统1关闭各清洗单元，完成清洗。清洗完毕后，依次关闭第二阀门82和第一阀门81。
55.作为本发明的优选实施例，数据监测系统6设有显示屏，用以显示监测数据，自动调整清洗参数，清洗参数包括但不限于余氯、浊度、电导率、ph、流量、压力。
56.与现有技术相比，本发明一种复合型管道清洗系统及方法具有如下优点：可以根据管材、管径、管龄、管道腐蚀情况、管道漏损情况，确定清洗模式以及清洗参数。生物膜较松散或有漏点的管道，优先采用水力单相清洗；腐蚀较严重且无漏点的管道，优先采用三相清洗方法，待流态冰使用完毕，可切换到两相清洗。
57.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。