一种基于真空吸入式气力输送技术的大管道疏通设备研发

邬昭平+刘许童

摘 要：很多城市地下排水大管道堵塞严重，影响其排水功能，基于此，现在很多环保科技公司都在研发大管道疏通设备。以真空吸入式气力输送技术为基础研制出的管道疏通设备，是目前用于实际疏通施工中效率较高、易于可行的。一种基于真空吸技术，运行更加稳定、效率更高的大管道的疏通设备是很具市场竞争力的。

关键词：疏通设备 大管道 真空吸入 气力输送

中图分类号：TS21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（c）-0041-03

Abstract：Many large cities underground drainage pipes clogged severely affect its drainage function， so now a lot of environmental technology companies are developing large pipeline dredge equipment. Vacuum suction pipe pneumatic conveying technology developed based on the dredge equipment， it is currently used for the actual dredge higher efficiency in construction， easy and feasible. Based on the vacuum suction dredge equipment technology， more stable， more efficient pipeline is a big market competitiveness.

Key Words：Dredging equipment； Erainage pipeline； Vacuum adsorption； Pneumatic conveying

国内现有的管道疏通设备基本是为小管径排水管道清淤而设计，清淤方式大多采用人工下井或采用大型机械破开路面、截流清淤疏通。工作环境异常脏臭、劳动强度大，而且很多箱涵内存在甲烷、硫化氢等易燃燃爆气和有毒气体，对实地作业人员构成了危险隐患，有的真空吸污车仅仅能够吸取竖井口下方的污物，而整个管道的纵深处是作业的盲区。

1 新研发的大管道疏通设备

1.1 新研发的大管道疏通机器人

主要由3部分组成：一是由大功率柴油机提供液压动力和真空吸力的上装部分，包括大功率柴油机、罗茨真空泵、真空仓；二是履带行走底盘，包括螺旋搅拌装置、防水视频监控、；三是中间真空吸污管。上装部分与现市面上的通用型号的基础上增加了螺旋固化装置，用于对淤泥的固化改良。履带行走装置是该设备的创新点，它弥补了常规清淤设备不能对管道全纵深清淤的缺陷。

1.2 履带行走装置的构成和各部分用途

履带行走装置的构成和各部分用途如图1所示。

1.3 履带行走装置的关键技术特点

（1）传感器和视频监控组件设计，视频监控组件通过总线电缆将信号传输到显示屏，对工作环境进行实时监控；双轴位置传感器能实时监控设备的实际状况；通过智能控制，实现了人与淤泥的脱离，所有动作通过陆地上遥控实现，大幅度降低了人工作业强度，使作业人员的人身安全隐患得到解决。

（2）双路控制技术的开发，实现双路智能控制即“CAN总线控制+分线备用控制”。

（3）远（高）距离液压传动设计，履带行走装置及各种动作为全液压动力，安全、高效，液压动力最大发送距离达到200 m。

（4）对清淤执行组件中的搅拌叶轮进行重新设计，增加了搅动片和吸口清理片，既提高了吸泥效率又能够有效防止管口堵塞。通过旋钮控制搅拌轮的转动速度，同时配合大功率真空泵，能够吸取到较高浓度的泥浆，大大提高了作业效率，同时也降低了作业成本和工人的劳动强度。

2 工况作业介绍

2.1 污泥初步清理步骤

先将水下疏通设备放入箱涵中，启动动力装置，操作摆臂向下摆动；铲斗调整到搅拌轴上部，而搅拌轴朝下；搅拌马达开始工作带动搅拌轴开始转动，污泥通过真空吸管输送到地面的筹集仓内。

2.2 污泥深度清理步骤

完成污泥初步清理步骤后，污泥逐渐被清理直至搅拌轴的叶片贴近箱涵底部进行污泥深度清理步骤，查看地面控制箱上显示屏履带倾斜角度，当履带倾斜角接近零度，履带行驶至箱涵底部，进一步缩进摆臂油缸以及铲斗油缸，使搅拌轴的叶片进一步贴近箱涵底部，同时搅拌轴面向前方污泥进行清淤作业，进行深层次污泥清理，减少箱涵底部污泥的残留。

2.3 过厚污泥清理步骤

由视频监控判断出污泥厚度过厚时，在完成污泥初步清理步骤后，操作地面控制箱，使摆臂油缸伸出，摆臂向上摆动，结合视频监控摆臂摆动使得搅拌轴到合适的高度进行污泥清理；完成上部污泥清理后，由上往下调整搅拌轴的高度逐步进行污泥清理，循环上述过程直至全部污泥清理完成。

2.4 大块石头或障碍物的清理步骤

通过视频监控发现大块石头或障碍物时，操作地面控制箱上的手柄，使摆臂油缸缩进，铲斗油缸伸出，使铲斗接近大块石头或障碍物的底部，进一步使摆臂油缸伸出，将大块石头或障碍物铲至铲斗内，再操作履带马达手柄，将机器人开至窨井检查口并采用其他设备将大块石头或障碍物运送至路面。

3 实际工程运用

3.1 广州市某区某排水箱涵疏通清淤

一条双通道污水排放箱涵，主要是沉积泥沙，较多生活垃圾箱涵截面3 m×2.5 m，淤泥平均深度0.6 m，淤泥以上水深0.3 m。箱涵处在城中闹市区、不适用大规模开挖清理方案。采用该新型疏通设备，只需选一个空地破开一个2.5 m×2 m的进口用于下放设备。用该新型疏通设备，日均出泥量为35方左右，含水率≤65%，主要成分是细沙和淤泥。施工作业方式和效果都得到甲方和监理方的较高认可度。

3.2 河北省廊坊市某区某排污箱涵疏通清淤

这是一条北方城市典型的市政排污箱涵，箱涵的截面有多种规格最大截面4 m×3 m，离地距离超过4 m。由于水流量不大，排放物杂乱，有机质含量高，较多的建筑垃圾，甲烷、硫化氢等易燃有毒气体含量较高，淤泥乌黑发臭。用该新型大管道疏通设备较顺利地完成了项目施工，作业方式、清淤效果均达到预定要求，工程顺利完成验收。

3.3 该新型大型管道疏通设备的施工优势对比

从表1的比较中可以得出，该种基于真空吸入式气力输送技术的大管道疏通设备对比传统的疏通方式和常规设备具有效率高、成本低、安全、环保等方面的巨大优势，具有很好的工程施工推广性。

4 结语

21世纪前10年我国城市排水管道清淤总量为已达6亿m，在未来5～15年中，排水管道清淤维护问题将是我国市政建设的重点，预计至2020年可达到9亿m，平均每年要新增清淤量5 000万m。排水管道疏通设备的开发与推广会减少传统清淤方法的使用，在全国范围中计算，每年至少可以减少100万人工成本，可以节省大笔市政建设的开支。该种基于真空吸入式气力输送技术的大管道疏通设备后续还需改进。

（1）设备还需要做得更加小型化，满足小管道疏通的施工要求。

（2）目前设备还只适用于方型箱涵，后续改进要能够兼顾大圆形管道的疏通施工。

（3）要更多地加入智能控制，让人工操作更加简洁，效率进一步提升。

参考文献

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