詹威鹏,陈腾彪，胡强，黎玉强，吴寅郎
深圳供电局有限公司，深圳市 518010
摘要：针对电力管道容易堵塞，难于疏通这个问题，本文提出了一种新的电力管道疏通装置，采用钻头主动旋转钻进，犁松管道内固化的堵塞物，再通过螺旋弹簧向上的升力和风机吸力相结合的方法，实现电力管道疏通工作。经现场模拟验证，该装置疏通能力强，工作效率高，满足工程实际应用要求。
关键词：管道：堵塞；疏通
Design and Application of a Power Pipeline Dredging Device
Zhan Weipeng，Chen Tengbiao，Hu Qian，Li Yuqiang，Wu Yinlang
(Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd. Shenzhen 518010, China)
Absrtact: In view of the problem that the power pipeline is easy to be blocked and difficult to dredge, this paper proposes a new power pipeline dredging device, which uses the drill to actively rotate and drill, plows the solidified blockage in the pipeline, and then realizes the power pipeline dredging work by combining the upward lift of the spiral spring and the suction of the fan. The field simulation shows that the device has strong dredging ability and high work efficiency, which meets the requirements of practical engineering application.
Keywords: Pipeline: Blockage; Dredging
0 前言
随着城市的发展，城市地下空间越来越拥挤，采用管道敷设电力等地下管线已成为一种趋势。然而，由于维护不当，很多备用的电力管道经常被泥沙堵塞，需要疏通后，才能使用。当前主要的通管方法是，采用穿管器进行疏通，穿管器穿过管道后绑上一根麻绳，通过麻绳拖拉钢筋笼在管道内移动，从而将管内的泥沙拖拉出来。该方法只能疏通管道堆积的泥沙堵塞的不是很严重的情况，能够疏通的管道非常有限。因此，研究一种新的电缆管道疏通方法及相应的管道疏通装置非常重要。
本文提出了一种螺旋弹簧疏通装置，利用螺旋弹簧正向旋转搅松管道内的堵塞物，反向旋转推动物料沿着输送管移动,并在开口处卸出的输送设备 ,该装置可用于颗粒料和粉料等物料的水平输送、倾斜输送和垂直输送;当输送管为柔性时 ,在一定范围内还可以在空间作任意弯曲输送[1]。 它不适用于输送易结块和黏性大的物料 , 也不适用于有腐蚀和易爆的场所[2]。
1工作原理
1.1捣松管道内堵塞物的方法
将带有锥形弹簧钻头的输料管伸进堵塞的电力管道内，直到输送管无法前进，此时开动疏通装置，电机正向带动螺旋弹簧缓慢旋转,而螺旋弹簧则带动锥形弹簧钻头慢速旋转钻进，这即不会损伤管道内腔，又可捣松管道内堵塞物。
1.2抽走管道内堵塞物的原理
当疏通装置工作时，螺旋弹簧在电机驱动下作反向高速旋转,被输送物料在螺旋弹簧上的任一点都产生轴向推力和径向离心力。在离心力的作用下,物料被甩到输送管壁和螺旋弹簧之间,并形成物料层,物料层受到管壁摩擦力和物料内摩擦力的作用,而与螺旋弹簧之间产生相对运动,使物料层不随螺旋弹簧同步旋转而是沿着另一条螺旋线运动,从而向上(或向前)输送物料[3]。
疏通装置工作时，随着蜗壳内风机叶片的高速旋转，还会使输送管内形成真空状态，从而产生负压。保持真空状态，在负压力作用下，电力管道内的堵塞物会通过输送管被抽送到外面[4]。
2结构及主要参数设计
2.1装置结构
该疏通装置主要由旋转头、螺旋弹簧、输料管以及抽风一体机组成，其结构如图1所示。其中，旋转头由锥形的螺旋弹簧头、支撑环、2个轴承组成；螺旋弹簧的断面为长方体，表面有一定粗糙度，其置于输送管内侧，前端与旋转头对接、后端与转动抽风一体机的转子对接，转子转动时，带着螺旋弹簧旋转，而螺旋弹簧带着钻头转动。输送管为可长短收缩的折叠式薄壁橡胶管，其内径尺寸与螺旋弹簧匹配，固定在抽风一体机上。转动抽风一体机由涡轮抽风机改造而成，涡轮出风口位于底面，方便排出堵塞物；底座通过焊接的形式，固定在涡轮壳上面。
图1 疏通装置结构示意图
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2.2参数设计
1.螺旋弹簧
圆形断面弹簧钢丝与矩形断面的弹簧钢丝相比，其生产率相差不多,但在保证同样生产率和足够强度情况下，矩形钢丝截面积小，重量轻，故选用8*3mm断面的钢丝。而螺距则选用弹簧外径1-1.5倍范围内，转速则必须大于螺旋弹簧的临界转速,才能使物料往上移动，一般可在500-3000转/分内选[1]。
物料层将要产生垂直向上分速度但尚未与螺旋弹簧产生相对运动时, 螺旋弹簧的最低转速称为临界转速,其计算公式如下[6]：
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式中: nc为临界转速 , r/min；
μ为物料与输料管内壁的摩擦因数;
r为螺旋弹簧的半径 , m;
U 为物料与螺旋弹簧的摩擦角, (°);
T为螺旋弹簧的螺旋升角, (°);
g为重力加速度 , m/s2。
3现场测试情况
为了验证该疏通装置的实际应用效果，在试验场地利用专用的测试管道模拟非开挖顶管泥砂堵塞的情况，管道采用电力管材标准型号Ф200×12mm，长度为10米。现场测量示意图如图2所示。现场疏通步骤具体如下：
图2 现场测量示意图
1.根据拟疏通的电力管道管径大小以及管道内堵塞物的大概位置，选择与之匹配的输送管及配套钻头，使输送管可轻松的伸进管道内。
2.将带着钻头的输送管伸进电力管道内，直到输送管无法前进，此时开动管道疏通装置，通过电机带动旋转弹簧，旋转弹簧带动钻头旋转，从而使钻头旋转钻进，使管道内堵塞物松脱。
3.钻头前进一段距离后，通过电源正反向控制器，使管道疏通装置的电机反转，此时通过输送管内螺旋弹簧向上的升力以及输送管内的真空负压力将堵塞物排出管道外面。
重复步骤2、3，逐步将堵塞物疏通，从而实现整条管道的清通工作。
从现场测试情况来看，电力管道内普通的泥砂等堵塞物可轻松疏通，但有一定的残留物，而大块的石砾等则较难疏通。
4结束语
本文采用锥形弹簧钻头主动旋转钻进，犁松管道内固化的堵塞物；再通过螺旋弹簧向上的升力以及风机形成的负压力，将电力管道内的堵塞物抽走。现场测试表明，该装置通管效率高、通管能力强，基本满足工程应用要求。为使该装置实用力更强，可通过在底座上加装旋转轮以及提高电机功率、优化螺旋弹簧等措施，来进一步实现。
参考文献
[1]詹春祥, 齐惠昌.螺旋弹簧输送器的初步探讨 [ J] .农业机械情报资料, 1982.43-46.
[2]梁庚煌主编.运输机械手册 ( 第二册) [ M] .化学工业出版社, 1983.11[
[3]崔清亮, 王华, 刘振国.螺旋弹簧输送装置技术参数的分析研究 [ J] .山西农业大学学报.?2000,(02) ：154-15
[4]洪致育, 林良明主编.连续运输机 [ M] .机械工业出版社, 1983.
[5]西安交通大学透平压缩机教研室. 离心式压缩机原理[M]. 北 京: 机械工业出版社, 1980.
[6]崔清亮, 吕忠孝.螺旋弹簧输送装置的试验研究 [ J] .中国农业大学学报, 2000, 5( 6): 73-76
作者简介：
詹威鹏（1983-），男，高级工程师，硕士，主要从事输电线路运行管理工作。zwp113@126.com